(57)【要約】【課題】加熱ローラや加圧ローラの表面が傷付き易くても、接触型の温度検出器を適用することが可能な定着装置を提供する。【解決手段】定着領域Ｌ１において非接触型サーミスタ６１を加熱ローラ３ａの弾性層５２の表面から僅かに離間して配置しているので、弾性層５２の表面が傷付くことはない。また、全定着領域Ｌから外れる加熱ローラ３ａの弾性層５３の端部に、接触型サーミスタ６２を接触させて配置しているので、接触型サーミスタ６２の接触により弾性層５３の該端部に傷が付いたとしても、この端部の傷が記録用紙の定着ムラの原因になることはない。【選択図】図３
2007047390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着用のローラと、このローラの表面を加熱する複数の発熱源とを備え、前記ローラの表面温度を検出して規定温度に制御しつつ、該ローラにより記録用紙を加圧及び加熱し、記録用紙上の現像剤を定着させる定着装置において、
前記ローラの表面温度を検出する複数の温度検出手段を備え、
前記各温度検出手段のうちの少なくとも１つは、前記ローラの周面側から見て、前記各発熱源のいずれにも重ならない該ローラの部位に配置されることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
定着用のローラと、このローラの表面を加熱する複数の発熱源とを備え、前記ローラの表面温度を検出して規定温度に制御しつつ、該ローラにより記録用紙を加圧及び加熱し、記録用紙上の現像剤を定着させる定着装置において、
前記ローラの表面温度を検出する複数の温度検出手段を備え、
前記各温度検出手段のうちの少なくとも１つは、前記規定温度に制御すべき前記ローラの領域から外れる部位に配置されることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
前記部位に配置される温度検出手段は、該ローラ表面に接触配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記部位は、該ローラによる記録用紙の定着領域から外れる部位である請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項５】
前記各発熱源は、前記ローラの長手方向の中央部を加熱する第１発熱源と、該ローラの中央部の両側を加熱する第２発熱源とを含み、
前記部位に配置される温度検出手段により検出された温度を補正して、前記規定温度に制御すべき前記ローラの領域の温度を求め、この補正により求められた温度に基づいて、前記第２発熱源を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項６】
前記規定温度に制御すべき前記ローラの領域に配置される温度検出手段は、該ローラ表面に非接触で配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ装置、及びプリンター等の電子写真方式の画像形成装置において、現像剤像を記録用紙上に定着させるための定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の定着装置では、加熱ローラと加圧ローラ間に記録用紙を挟み込んで加熱及び加圧し、これにより記録用紙上の現像剤像を加熱溶融して定着させている。記録用紙上の現像剤像を一様に定着するには、加熱ローラの表面温度が均一でなければならず、加熱ローラの略全体を一様に加熱する必要がある。
【０００３】
ところが、定着装置の加熱用ヒータの消費電力は、画像形成装置全体の消費電力に対して大きな割合を占めているので、画像形成装置の消費電力の節減のためには、定着装置の加熱用ヒータの消費電力の低減を図る必要がある。
【０００４】
例えば、特許文献１では、定着装置の加熱ローラにおいて、該加熱ローラの長手方向に沿って複数のヒータを配列しておき、多様な幅の記録用紙毎に、記録用紙に接触する加熱ローラの表面部分を加熱するのに必要な加熱用ヒータのみを温度上昇させて、不要なヒータの発熱量の増大を避け、これにより消費電力を低減している。また、複数のヒータの発熱を制御するために、加熱ローラの複数箇所の表面温度を検出するための複数の温度検出器を設けている。
【０００５】
温度検出器は、例えばサーミスタがあり、特許文献１、２に開示されている様に温度検出器を加熱ローラの表面に接触させて、加熱ローラの表面温度を検出することが多い。
【０００６】
一方、モノクロ画像の場合は、黒色の現像剤を用いるだけなので、記録用紙上のモノクロ画像の現像剤層が２０〜３０μｍと薄い。これに対してカラー画像の場合は、記録用紙上に複数色の現像剤が重ねられて、カラー画像が形成されるので、記録用紙上のカラー画像の現像剤層が５０〜８０μｍと厚くなる。
【０００７】
このため、モノクロ画像では、例えばテフロン（登録商標）、チタンコートが施された金属の加熱ローラとＳｉＯ2ゴムで被覆された加圧ローラとの間にニップ域を形成し、このニップ域で記録用紙上の現像剤層を定着することができたとしても、この様なニップ域では、カラー画像の現像剤層を充分に定着することができない。
【０００８】
これは、カラー画像の現像剤層が厚いため、この現像剤層を加熱溶融するには、モノクロ画像の現像剤層を加熱溶融するときよりも加熱ローラの熱をカラー画像の現像剤層に充分に伝達する必要があるものの、上記ニップ域では加熱ローラの熱を現像剤層に充分に伝達することができないからである。
【０００９】
そこで、カラー画像の定着装置では、加熱ローラ及び加圧ローラのいずれの表面もＳｉＯ2ゴムで被覆し、これによりニップ域の幅の増大を図っている。この幅が増大したニップ域では、加熱ローラに接触する記録用紙の面積が増大するので、加熱ローラの熱を記録用紙上の現像剤層に充分に伝達して、現像剤層を確実に加熱溶融して充分に定着することができる。
【特許文献１】特開平８−２６２９２０号公報
【特許文献２】特開平５−１８８８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記カラー画像形成装置においては、加熱ローラの表面温度を制御するために、加熱ローラの表面に温度検出器を接触させたならば、加熱ローラの表面がＳｉＯ2ゴムであることから、温度検出器の接触により加熱ローラの表面に傷が生じて、定着ムラが発生した。
【００１１】
特に、近年は、カラー画像形成装置に対して印字速度の上昇が要求され、定着装置の加熱ローラと加圧ローラの回転速度が速くされていることから、温度検出器の接触により加熱ローラの表面に多くの傷が発生し易く、これが画像品質の低下の原因となっている。
【００１２】
このため、加熱ローラの表面に接触することなく、該表面の温度を検出することが可能な非接触型の温度検出器が採用されている。ところが、この非接触型の温度検出器は、接触型の温度検出器と比較すると、大型であった。
【００１３】
カラー画像形成装置においては、その小型化が促進されているため、加熱ローラの温度検出器の大型化は好ましくない。先に述べた様に加熱ローラの複数箇所の表面温度を検出するために、その様な大型の非接触型の温度検出器をそれぞれの箇所に設けることは、定着装置内に広いスペースを設ける必要があって、定着装置が大型化するので、延いてはカラー画像形成装置の大型化を招くことになる。
【００１４】
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、加熱ローラや加圧ローラの表面が傷付き易くても、接触型の温度検出器を適用することが可能な定着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】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明は、定着用のローラと、このローラの表面を加熱する複数の発熱源とを備え、前記ローラの表面温度を検出して規定温度に制御しつつ、該ローラにより記録用紙を加圧及び加熱し、記録用紙上の現像剤を定着させる定着装置において、前記ローラの表面温度を検出する複数の温度検出手段を備え、前記各温度検出手段のうちの少なくとも１つは、前記ローラの周面側から見て、前記各発熱源のいずれにも重ならない該ローラの部位に配置されている。
【００１６】
あるいは、本発明は、定着用のローラと、このローラの表面を加熱する複数の発熱源とを備え、前記ローラの表面温度を検出して規定温度に制御しつつ、該ローラにより記録用紙を加圧及び加熱し、記録用紙上の現像剤を定着させる定着装置において、前記ローラの表面温度を検出する複数の温度検出手段を備え、前記各温度検出手段のうちの少なくとも１つは、前記規定温度に制御すべき前記ローラの領域から外れる部位に配置されている。
【００１７】
また、本発明においては、前記部位に配置される温度検出手段は、該ローラ表面に接触配置されている。
【００１８】
更に、本発明においては、前記部位は、該ローラによる記録用紙の定着領域から外れる部位である。
【００１９】
また、本発明においては、前記各発熱源は、前記ローラの長手方向の中央部を加熱する第１発熱源と、該ローラの中央部の両側を加熱する第２発熱源とを含み、前記部位に配置される温度検出手段により検出された温度を補正して、前記規定温度に制御すべき前記ローラの領域の温度を求め、この補正により求められた温度に基づいて、前記第２発熱源を制御する制御手段を備えている。
【００２０】
更に、本発明においては、前記規定温度に制御すべき前記ローラの領域に配置される温度検出手段は、該ローラ表面に非接触で配置されている。
【発明の効果】
【００２１】
この様な本発明によれば、ローラの表面温度を検出する複数の温度検出手段を設けており、各温度検出手段のうちの少なくとも１つは、ローラの周面側から見て、各発熱源のいずれにも重ならない該ローラの部位に配置されるか、あるいは規定温度に制御すべきローラの領域から外れる部位に配置されている。この様な部位では、記録用紙上の現像剤を定着することがなく、ローラにより記録用紙が定着される定着領域の外であり、よって温度検出手段がローラの表面に接触して、温度検出手段によりローラの表面が傷付いても構わない。このため、該部位に配置される温度検出手段として、ローラの表面に接触する接触型のものを適用することができる。
【００２２】
この接触型の温度検出手段は小型であるから、各温度検出手段の全てを大型の非接触型にすることと比較すると、定着装置並びにカラー画像形成装置の大型化を抑えることができる。
【００２３】
例えば、各発熱源は、ローラの長手方向の中央部を加熱する第１発熱源と、該ローラの中央部の両側を加熱する第２発熱源とを含んでいる。記録用紙の幅が狭い場合は、第１発熱源だけを温度上昇させて、記録用紙の幅に対応するローラの中央領域だけを加熱しても、記録用紙全体を一様に加熱することができる。また、記録用紙の幅が広い場合は、第１及び第２発熱源を共に温度上昇させて、ローラの略全体を加熱して均一な表面温度に設定すれば、記録用紙全体を一様に加熱することができる。この様に記録用紙の幅が広いときにだけ、第２発熱源を温度上昇させることにより、定着装置の消費電力を節減することができる。
【００２４】
そして、前記部位に配置される温度検出手段は、規定温度に制御すべきローラの領域の温度を直接測定しておらず、その領域周辺の温度を検出している。そこで、この温度検出手段により検出された温度を補正して、該領域の温度を求めている。更に、この様な補正により求められた温度に基づいて、第２発熱源を制御しているので、ローラの中央部の両側の表面温度を正確に制御することができ、延いてはローラ表面全体を均一な温度に設定することができる。
【００２５】
また、規定温度に制御すべきローラの領域に配置される温度検出手段は、該ローラ表面に非接触で配置されている。従って、ローラによる記録用紙の定着領域では、温度検出手段がローラの表面に接触することがなく、温度検出手段の接触によりローラの表面が傷付くこともない。このため、ローラの規定温度となり得る領域では、ローラの表面の傷を原因とする定着ムラが生じることはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明の定着装置の一実施形態を適用した画像形成装置を示す側面図である。この画像形成装置１００は、カラー画像を記録用紙に記録するカラーレーザープリンタであり、露光装置１、各画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ、中間転写ベルト装置２、定着装置３、用紙搬送装置４、及び給紙装置５等を備えている。
【００２８】
各画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のトナー像をそれぞれ形成して、各色のトナー像を中間転写ベルト装置２の中間転写ベルト１１に転写する。これらの画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、各現像装置２１ａ〜２１ｄ、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ、各帯電器２４ａ〜２４ｄ、及び各クリーナ装置２５ａ〜２５ｄ等を備えている。
【００２９】
各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄは、中間転写ベルト１１を介してそれぞれの１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄに押圧されており、矢印方向Ｂに回転移動する中間転写ベルト１１と同一の周速度で、中間転写ベルト１１と共に回転される。また、各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄも、矢印方向Ｂに回転移動する中間転写ベルト１１と同一の周速度で、中間転写ベルト１１に追従回転する。
【００３０】
各帯電器２４ａ〜２４ｄは、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄに接触するローラ型やブラシ型のもの、あるいはチャージャー型のものであり、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ表面を一様に帯電させる。
【００３１】
露光装置１は、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄへのそれぞれのレーザー光を出射するレーザー光源１ａ、及び各レーザー光をそれぞれの感光体ドラム２３ａ〜２３ｄに導く複数のミラー１ｂ等を有しており、画像データに応じて各レーザー光を変調しつつ、各レーザー光をそれぞれの感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ表面に照射して、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ表面にそれぞれの静電潜像を形成する。
【００３２】
尚、露光装置１として、ＥＬやＬＥＤ等の発光素子をアレイ状に並べた書き込みヘッドを用いても良い。
【００３３】
各現像装置２１ａ〜２１ｄは、それぞれの色のトナーを保有しており、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ表面の静電潜像にそれぞれの色のトナーを付着させて、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ表面にそれぞれの色のトナー像を形成する。これらのトナー像は、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄから中間転写ベルト１１に転写されて重ね合わせられる。
【００３４】
中間転写ベルト装置２は、中間転写ベルト１１、各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄ、駆動支持ローラ３１と従動支持ローラ３２、及び２次転写ローラ３３等を備えており、中間転写ベルト１１を駆動支持ローラ３１と従動支持ローラ３２に掛け渡して回転移動可能に支持し、各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄ及び２次転写ローラ３３を中間転写ベルト１１に押し付けている。
【００３５】
中間転写ベルト１１は、例えば厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度の合成樹脂フィルムにより形成される。２次転写ローラ３３は、左右に移動可能に支持されており、右方向に移動されたときに、駆動支持ローラ３１との間に中間転写ベルト１１を挟み込んで、ニップ域を形成する。駆動支持ローラ３１は、２次転写ローラ３３のバックアップローラとしての役目を果たしつつ、各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄと各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ間のそれぞれのニップ域を下流側にして、回転駆動され、中間転写ベルト１１を引っ張って矢印方向Ｂに回転移動させる。これにより、各ニップ域が安定的に維持される。
【００３６】
尚、各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄと各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ間のそれぞれのニップ域をより安定的に形成するために、各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄ及び各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄのうちの一方を硬質材料で形成し、他方を弾性材料で形成するのが好ましい。
【００３７】
各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄは、例えば金属製の直径８mm〜１０mmの軸の外周を導電性の弾性材（ＥＰＤＭ、発泡ウレタン等）により被覆したものである。各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄは、該各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄと各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ間のニップ域に中間転写ベルト１１を挟み込んだ状態で、トナーの帯電極性とは逆極性のバイアス電圧を印加され、それぞれの電界を中間転写ベルト１１を介して各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ表面のトナーに作用させ、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ表面のトナーを中間転写ベルト１１へと引き付けて転写させる。これにより、各色のトナー像が中間転写ベルト１１に転写されて重ね合わせられる。
【００３８】
尚、各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄとして、ローラの代わりに、ブラシ等を用いても構わない。
【００３９】
クリーニング装置３４は、例えば中間転写ベルト１１表面に摺接するクリーニングブレードであり、中間転写ベルト１１表面に残留したトナーを除去して、次回に印字される画像のカブリ等を防止する。
【００４０】
こうして中間転写ベルト１１に転写され重ね合わせられた各色のトナー像は、該中間転写ベルト１１の回転移動に伴い、駆動支持ローラ３１と２次転写ローラ３３間のニップ域へと搬送される。そして、中間転写ベルト１１上の各色のトナー像の先端とレジストローラ８により搬送されて来る記録用紙の先端が揃えられ、各色のトナー像と記録用紙が重ね合わせられて、各色のトナー像が記録用紙に転写される。
【００４１】
引き続いて、記録用紙は、定着装置３へと搬送され、ここで加熱ローラ３ａと加圧ローラ３ｂ間に挟み込まれる。これにより、記録用紙上の各色のトナーが加熱溶融されて混合され、各色のトナー像が記録用紙上にカラー画像として定着される。
【００４２】
更に、記録用紙は、用紙搬送装置４により排紙トレイ３５へと搬送されて、ここにフェイスダウンで排出される。
【００４３】
一方、この画像形成装置１００において、記録用紙は、給紙カセット６に積載収容されている。用紙搬送装置４では、給紙カセット６の記録用紙をピックアップローラ７-1により１枚ずつ引き出して、記録用紙を搬送ローラ４-１によりレジストローラ８へと搬送する。
【００４４】
あるいは、記録用紙は、手差し給紙トレイ９に載置される。給紙装置５では、手差し給紙トレイ９の記録用紙をピックアップローラ７-2により引き出して、記録用紙を各搬送ローラ４-7、４-8により用紙搬送装置４のレジストローラ８へと搬送する。
【００４５】
用紙搬送装置４では、記録用紙をレジストローラ８で一旦停止させて、記録用紙の先端を揃え、記録用紙の先端が中間転写ベルト装置２の中間転写ベルト１１上に形成されるトナー像の先端に重なるタイミングで、記録用紙をレジストローラ８により２次転写ローラ３３へと搬送する。
【００４６】
尚、画像形成ステーションＰａだけを用いて、モノクロ画像を形成し、モノクロ画像を中間転写ベルト装置２の中間転写ベルト１１に転写することも可能である。このモノクロ画像も、カラー画像と同様に、中間転写ベルト１１から記録用紙に転写され、記録用紙上に定着される。
【００４７】
また、記録用紙の表面だけではなく、両面の印字を行なう場合は、記録用紙の表面の画像を定着装置３により定着した後に、記録用紙を用紙搬送装置４の搬送ローラ４-3により搬送する途中で、搬送ローラ４-3を停止させてから逆回転させ、記録用紙を用紙搬送装置４の反転経路４ｒに通し、記録用紙の表裏を反転させて、記録用紙をレジストローラ８へと導き、記録用紙の表面と同様に、記録用紙の裏面に画像を記録して定着し、記録用紙を排紙トレイ３５に排出する。
【００４８】
次に、本実施形態の定着装置３について詳しく述べる。図２は、定着装置３の加熱ローラ３ａと加圧ローラ３ｂを垂直方向に破断して示す横断面図であり、また図３は、定着装置３の加熱ローラ３ａを水平方向に破断して示す縦断面図である。
【００４９】
本実施形態の定着装置３では、加熱ローラ３ａと加圧ローラ３ｂを回転自在に軸支して、該各ローラ３ａ、３ｂを相互に圧接し、該各ローラ３ａ、３ｂ間に記録用紙を挟み込むニップ域Ｎを形成しており、加熱ローラ３ａ及び加圧ローラ３ｂの一方を回転駆動し、他方を従動回転させて、該各ローラ３ａ、３ｂ間のニップ域Ｎに記録用紙を導き入れて、該各ローラ３ａ、３ｂにより記録用紙に圧力と熱を加えている。これにより、先に述べた様に記録用紙上の各色のトナーが加熱溶融されて混合され、各色のトナー像が記録用紙上にカラー画像として定着される。
【００５０】
また、加熱ローラ３ａ及び加圧ローラ３ｂには、それぞれのクリーニングローラ７１、７１を押し付けて、該各ローラ３ａ、３ｂの表面に付着しているトナーや紙粉等を除去している。
【００５１】
更に、加熱ローラ３ａ及び加圧ローラ３ｂには、それぞれの用紙分離爪７２、７２を押し付けて、該各ローラ３ａ、３ｂの表面から記録用紙を剥がして、該各ローラ３ａ、３ｂへの記録用紙の巻き付きを防止している。
【００５２】
加熱ローラ３ａは、金属製の円筒体５１の周面をＳｉＯ2ゴムからなる弾性層５２で被覆したものである。円筒体５１の両縁にはそれぞれの鍔５１ａが設けられており、各鍔５１ａの間に弾性層５２が配置されている。また、円筒体５１の各鍔５１ａの中央にはそれぞれのパイプ状軸５１ｂが突設されており、各パイプ状軸５１ｂが回転自在に軸支されている。更に、円筒体５１の内側にはメインヒータ５３及びサブヒータ５４が該加熱ローラ３ａの長手方向に沿って配置されており、メインヒータ５３もしくはサブヒータ５４の発熱により該加熱ローラ３ａが加熱される。メインヒータ５３の両端の端子５３ａ及びサブヒータ５４の両端の端子５４ａは、各パイプ状軸５１ｂを通じて、制御部５５に接続されている。
【００５３】
図４は、メインヒータ５３により加熱された加熱ローラ３ａの温度分布特性Ａ、及びサブヒータ５４により加熱された加熱ローラ３ａの温度分布特性Ｂを示すグラフである。メインヒータ５３は、加熱ローラ３ａの中央付近に配置されて、この中央付近の定着領域Ｌ１で加熱ローラ３ａを加熱する。メインヒータ５３のみによる加熱ローラ３ａの加熱状態では、中央付近の定着領域Ｌ１において加熱ローラ３ａの表面温度が均一に上昇し、この定着領域Ｌ１から両側に離間する程、加熱ローラ３ａの表面温度が低下する。
【００５４】
また、サブヒータ５４は、２つのヒータ部分５４ｂ、５４ｂを有しており、これらのヒータ部分５４ｂ、５４ｂが加熱ローラ３ａの両側に振り分けられ配置されて、この両側の２つの定着領域Ｌ２で加熱ローラ３ａを加熱する。各ヒータ部分５４ｂ、５４ｂのみによる加熱ローラ３ａの加熱状態では、両側の２つの定着領域Ｌ２において加熱ローラ３ａの表面温度が均一に上昇し、これらの定着領域Ｌ２から離間する程、加熱ローラ３ａの表面温度が低下する。
【００５５】
従って、メインヒータ５３だけを発熱させると、温度分布特性Ａとなって、定着領域Ｌ１のみにおいて加熱ローラ３ａの表面温度が均一となる。
【００５６】
また、サブヒータ５４を発熱させるときには、メインヒータ５３も必ず発熱させる。これにより、定着領域Ｌ１と各定着領域Ｌ２を包含する全定着領域Ｌにおいて加熱ローラ３ａの表面温度が均一となる。この全定着領域Ｌは、図３に示す様に加熱ローラ３ａの周面側から見たときのメインヒータ５３及びサブヒータが存在する発熱領域Ｍよりも僅かに広くなっている。
【００５７】
記録用紙上の各色のトナーの定着に際しては、定着領域Ｌ１における加熱ローラ３ａの表面温度もしくは全定着領域Ｌにおける加熱ローラ３ａの表面温度が規定温度Ｔ１に維持される。この加熱ローラ３ａの表面温度が規定温度Ｔ１に維持されることにより、記録用紙上の各色のトナーが適宜に加熱溶融されて定着される。
【００５８】
加圧ローラ３ｂも、加熱ローラ３ａと同様に、金属性の円筒体５６の周面をＳｉＯ2ゴムからなる弾性層５７で被覆したものである。円筒体５６は、加熱ローラ３ａの円筒体５１と同様に、その両縁の鍔（図示せず）とパイプ状軸（図示せず）を有しており、各パイプ状軸が回転自在に軸支されている。また、円筒体５６の内側には１本のヒータ５８が該加圧ローラ３ｂの長手方向に沿って配置されており、このヒータ５８の発熱により該加圧ローラ３ｂが加熱される。このヒータ５８の両端の端子も、円筒体５６の両端の各パイプ状軸を通じて、制御部５５に接続されている。
【００５９】
ヒータ５８は、加圧ローラ３ｂの略全体を加熱し、図４の全定着領域Ｌにおいて加圧ローラ３ｂの表面温度を均一に上昇させる。
【００６０】
記録用紙上の各色のトナーの定着に際しては、全定着領域Ｌにおける加圧ローラ３ｂの表面温度が、加熱ローラ３ａと同様の規定温度Ｔ１に維持される。この加圧ローラ３ｂの表面温度が規定温度Ｔ１に維持されることにより、記録用紙が加熱されて、記録用紙に対するトナーの定着性が良くなる。
【００６１】
次に、加熱ローラ３ａの略中央付近で、該加熱ローラ３ａの弾性層５２の表面から僅かに離間した箇所には、非接触型サーミスタ６１を配置している。また、加熱ローラ３ａの弾性層５３の端部には、接触型サーミスタ６２を接触させて配置している。この加熱ローラ３ａの端部は、図３に示す様に加熱ローラ３ａの周面側から見るとメインヒータ５３及びサブヒータに重ならない箇所、つまり発熱領域Ｍよりも外側の箇所に相当する。
【００６２】
非接触型サーミスタ６１は、２つのサーミスタ素子を内蔵しており、一方のサーミスタ素子により加熱ローラ３ａの弾性層５２の表面温度を検出し、他方のサーミスタ素子により当該非接触型サーミスタ６１の温度を検出し、弾性層５２の表面温度及び当該非接触型サーミスタ６１の温度を示すそれぞれの検出出力を制御部５５に出力する。制御部５５は、非接触型サーミスタ６１からの２つの検出出力に基づいて、定着領域Ｌ１における加熱ローラ３ａの表面温度ｔ１を求める。
【００６３】
また、接触型サーミスタ６２は、加熱ローラ３ａの弾性層５２の端部の表面温度を直接検出する。ただし、加熱ローラ３ａの弾性層５２の端部では、図４の温度分布特性Ｂから明らかな様に該端部の表面温度ｔ３が定着領域Ｌ２における表面温度ｔ２よりも低下している。そこで、制御部５５は、接触型サーミスタ６２の検出出力によって示される端部の表面温度ｔ３を補正して、定着領域Ｌ２における表面温度ｔ２を求める。
【００６４】
例えば、加熱ローラ３ａのメインヒータ５３及びサブヒータ５４を発熱させて、加熱ローラ３ａの表面温度を常温から徐々に上昇させつつ、加熱ローラ３ａの端部の表面温度ｔ３と定着領域Ｌ２における表面温度ｔ２を測定し、加熱ローラ３ａの端部の表面温度ｔ３が段階的に変化する度に、端部の表面温度ｔ３と定着領域Ｌ２における表面温度ｔ２との比率αを求める。そして、図５に示す様な端部の表面温度ｔ３と比率αとを対応付けたデータテーブルＴｂを予め作成して、このデータテーブルＴｂを制御部５５に記憶しておく。
【００６５】
制御部５５は、メインヒータ５３及びサブヒータ５４の発熱に際し、接触型サーミスタ６２の検出出力によって示される端部の表面温度ｔ３に対応する比率αをデータテーブルＴｂから検索し、この比率αを表面温度ｔ３に掛け合わせて、定着領域Ｌ２における表面温度ｔ２を求める。
【００６６】
ここで、加熱ローラ３ａの端部での表面温度の低下は、加熱ローラ３ａからの直接的な放熱や加熱ローラ３ａから周辺部材への熱伝導による放熱等により生じる。この放熱量は、略特定されるので、上記の様なデータテーブルＴｂを用い、加熱ローラ３ａの端部の表面温度ｔ３と比率αに基づいて、定着領域Ｌ２における表面温度ｔ２を求めることができる。
【００６７】
この様に定着領域Ｌ１においては、非接触型サーミスタ６１を加熱ローラ３ａの弾性層５２の表面から僅かに離間して配置しているので、弾性層５２の表面が傷付くことはない。また、全定着領域Ｌから外れる加熱ローラ３ａの弾性層５３の端部に接触型サーミスタ６２を接触させて配置していることから、この端部が記録用紙上のトナーの定着に寄与することはなく、接触型サーミスタ６２の接触により該端部に傷が付いたとしても、この端部の傷が記録用紙の定着ムラの原因になることはない。
【００６８】
また、大型の非接触型サーミスタ６１を１つだけ用い、小型の接触型サーミスタ６２を併用しているので、定着装置３並びに画像形成装置１００の大型化を招かずに済む。
【００６９】
一方、加圧ローラ３ｂの弾性層５７の中央付近には、接触型サーミスタ６３を接触させて配置している。この接触型サーミスタ６３は、弾性層５７の中央付近の表面温度を直接検出する。また、加圧ローラ３ｂのヒータ５８は、先に述べた様に全定着領域Ｌにおいて加圧ローラ３ｂの表面温度を均一に上昇させる。従って、制御部５５は、接触型サーミスタ６３の検出出力によって示される加圧ローラ３ｂの表面温度を全定着領域Ｌにおける表面温度として求めることができる。
【００７０】
尚、接触型サーミスタ６３の接触により加圧ローラ３ｂの弾性層５７に傷が付いたとしても、加圧ローラ３ｂが記録用紙そのものを加熱するだけであって、記録用紙上のトナーを直接加熱することはないので、加熱ローラ３ｂの弾性層５７の傷が記録用紙の定着ムラの原因になることはない。
【００７１】
この様な構成の定着装置３において、画像形成装置１００の待機モードもしくは省エネルギーモードに際しては、加熱ローラ３ａの表面温度及び加圧ローラ３ｂの表面温度が規定温度Ｔ１以下に抑えられる。
【００７２】
すなわち、制御部５５は、非接触型サーミスタ６１の検出出力より定着領域Ｌ１における加熱ローラ３ａの表面温度ｔ１を求めて、この表面温度ｔ１が規定温度Ｔ１以下の一定温度となる様に加熱ローラ３ａのメインヒータ５３への通電をオンオフ制御し、かつ接触型サーミスタ６２の検出出力より定着領域Ｌ２における加熱ローラ３ａの表面温度ｔ２を求めて、この表面温度ｔ２が規定温度Ｔ１以下の一定温度となる様に加熱ローラ３ａのサブヒータ５４への通電をオンオフ制御する。同様に、制御部５５は、接触型サーミスタ６３により検出された加圧ローラ３ｂの表面温度が規定温度Ｔ１以下の一定温度となる様に加圧ローラ３ｂのヒータ５８への通電をオンオフ制御する。これにより、待機モードもしくは省エネルギーモードのときには、全定着領域Ｌにおいて加熱ローラ３ａの表面温度及び加圧ローラ３ｂの表面温度が一定温度に維持されながらも、定着装置３の消費電力が節減される。
【００７３】
次に、制御部５５は、印字要求が発生すると、接触型サーミスタ６３により検出された加圧ローラ３ｂの表面温度に応じて加圧ローラ３ｂのヒータ５８への通電をオンオフ制御し、加圧ローラ３ｂの表面温度を規定温度Ｔ１まで上昇させる。
【００７４】
また、制御部５５は、記録用紙の幅を外部から入力し、この幅に応じて、非接触型サーミスタ６１の検出出力のみに基づく加熱ローラ３ａのメインヒータ５３及びサブヒータ５４の通電制御を行うか、あるいは非接触型サーミスタ６１の検出出力及び接触型サーミスタ６２の検出出力に基づく加熱ローラ３ａのメインヒータ５３及びサブヒータ５４の通電制御を行うかを判定する。
【００７５】
例えば、記録用紙が定型サイズＢ４であり、記録用紙が加熱ローラ３ａの全幅よりも若干狭い全定着領域Ｌを通る場合は、非接触型サーミスタ６１の検出出力のみに基づく通電制御を行うと判定し、また記録用紙が定型サイズＡ４であり、記録用紙が狭い幅の定着領域Ｌ１を通る場合は、非接触型サーミスタ６１の検出出力及び接触型サーミスタ６２の検出出力に基づく通電制御を行うと判定する。
【００７６】
そして、制御部５５は、記録用紙が定型サイズＢ４であり、非接触型サーミスタ６１の検出出力のみに基づく通電制御を行うと判定したならば、非接触型サーミスタ６１の検出出力より定着領域Ｌ１における加熱ローラ３ａの表面温度ｔ１を求めて、この表面温度ｔ１が規定温度Ｔ１となる様に加熱ローラ３ａのメインヒータ５３及びサブヒータ５４への通電を共にオンオフ制御する。
【００７７】
すなわち、記録用紙が定型サイズＢ４であり、記録用紙が全定着領域Ｌを通る場合は、非接触型サーミスタ６１の検出出力によって示される定着領域Ｌ１における表面温度ｔ１に基づいてメインヒータ５３及びサブヒータ５４への通電制御を共に行い、定着領域Ｌ１における表面温度ｔ１を規定温度Ｔ１に制御する。これにより、全定着領域Ｌにおいても、加熱ローラ３ａの表面温度ｔ１が規定温度Ｔ１となる。
【００７８】
図６（ａ）は、記録用紙が全定着領域Ｌを通るときのメインヒータ５３及びサブヒータ５４の通電制御と加熱ローラ３ａの表面温度ｔ１の変化を示すタイミングチャートである。このタイミングチャートに示す様に印字が開始される直前では、メインヒータ５３及びサブヒータ５４への通電がオンオフ制御されて、全定着領域Ｌにおける表面温度ｔ１が規定温度Ｔ１にほぼ維持されている。
【００７９】
印字が開示されると、記録用紙が加熱ローラ３ａと加圧ローラ３ｂ間のニップ域Ｎを通過するので、記録用紙及び該記録用紙上のトナーにより加熱ローラ３ａの熱量が奪われて、非接触型サーミスタ６１の検出出力に対応する加熱ローラ３ａの表面温度ｔ１が低下して行く。このため、メインヒータ５３及びサブヒータ５４への通電が継続的になされて、表面温度ｔ１が規定温度Ｔ１まで上昇される。そして、表面温度ｔ１が規定温度Ｔ１に復帰すると、メインヒータ５３及びサブヒータ５４への通電がオンオフ制御されて、表面温度ｔ１が規定温度Ｔ１に再び維持される。
【００８０】
図７は、記録用紙が加熱ローラ３ａと加圧ローラ３ｂ間のニップ域Ｎを通過するときの加熱ローラ３ａの表面温度分布を示すグラフである。記録用紙が全定着領域Ｌを通るときときには、実線Ｃで示す様に全定着領域Ｌのいずれの箇所でも表面温度ｔ１が規定温度Ｔ１に保たれる。ただし、全定着領域Ｌでは、記録用紙及び該記録用紙上のトナーにより加熱ローラ３ａの熱量が奪われるのに対して、全定着領域Ｌの両外側では、加熱ローラ３ａの熱量が奪われないので、メインヒータ５３及びサブヒータ５４への継続的な通電により加熱ローラ３ａが過熱状態となって、表面温度ｔ１が規定温度Ｔ１よりも高くなっている。
【００８１】
また、制御部５５は、記録用紙が定型サイズＡ４であり、非接触型サーミスタ６１の検出出力及び接触型サーミスタ６２の検出出力に基づく通電制御を行うと判定したならば、非接触型サーミスタ６１の検出出力より定着領域Ｌ１における加熱ローラ３ａの表面温度ｔ１を求めて、この表面温度ｔ１が規定温度Ｔ１となる様にメインヒータ５３への通電をオンオフ制御し、かつ接触型サーミスタ６２の検出出力より定着領域Ｌ２における加熱ローラ３ａの表面温度ｔ２を求めて、この表面温度ｔ２が規定温度Ｔ１となる様に加熱ローラ３ａのサブヒータ５４への通電をオンオフ制御する。
【００８２】
すなわち、記録用紙が定型サイズＡであり、記録用紙が狭い幅の定着領域Ｌ１を通る場合は、非接触型サーミスタ６１の検出出力に基づいて加熱ローラ３ａのメインヒータ５３への通電制御を行うと共に、接触型サーミスタ６２の検出出力に基づいて加熱ローラ３ａのサブヒータ５４への通電制御を行う。これにより、少なくとも定着領域Ｌ１における加熱ローラ３ａの表面温度ｔ１が規定温度Ｔ１に制御される。
【００８３】
図６（ｂ）は、記録用紙が狭い幅の定着領域Ｌ１を通るときのサブヒータ５４の通電制御と表面温度ｔ１の変化を示すタイミングチャートである。このタイミングチャートに示す様に印字が開始される直前では、サブヒータ５４への通電がオンオフ制御されて、定着領域Ｌ２における表面温度ｔ２が規定温度Ｔ１にほぼ維持されている。また、接触型サーミスタ６２が加熱ローラ３ａの端部に接触配置されているため、接触型サーミスタ６２の検出出力によって示される端部の表面温度ｔ３が表面温度ｔ２よりも遅れて追従している。
【００８４】
この端部の表面温度ｔ３が表面温度ｔ２よりも遅れて低下するので、サブヒータ５４への通電制御も遅れてなされているが、結果としては、定着領域Ｌ２における表面温度ｔ２も規定温度Ｔ１に略維持される。
【００８５】
仮に、記録用紙が狭い幅の定着領域Ｌ１を通るときにも、非接触型サーミスタ６１の検出出力のみに基づいて加熱ローラ３ａのメインヒータ５３及びサブヒータ５４への通電制御を行ったならば、図７の点線Ｄに示す様に定着領域Ｌ１における表面温度ｔ１を規定温度Ｔ１に保つことができても、定着領域Ｌ１の両外側では、記録用紙やトナーにより加熱ローラ３ａの熱量が奪われないので、メインヒータ５３及びサブヒータ５４への継続的な通電により加熱ローラ３ａが過熱状態となって、表面温度ｔ２が規定温度Ｔ１よりも非常に高くなってしまう。
【００８６】
ところが、接触型サーミスタ６２の検出出力に基づいてサブヒータ５４への通電制御を行っているので、定着領域Ｌ１の両外側での加熱ローラ３ａの過熱を抑えることができ、表面温度ｔ１を規定温度Ｔ１近くに維持することができる。また、サブヒータ５４の消費電力を節減することができる。
【００８７】
この様に本実施形態の定着装置３では、定着領域Ｌ１において非接触型サーミスタ６１を加熱ローラ３ａの弾性層５２の表面から僅かに離間して配置しているので、弾性層５２の表面が傷付くことはない。また、全定着領域Ｌから外れる加熱ローラ３ａの弾性層５３の端部に、接触型サーミスタ６２を接触させて配置しているので、接触型サーミスタ６２の接触により弾性層５３の該端部に傷が付いたとしても、この端部の傷が記録用紙の定着ムラの原因になることはない。
【００８８】
また、大型の非接触型サーミスタ６１を１つだけ用い、小型の接触型サーミスタ６２を併用しているので、定着装置３並びに画像形成装置１００の大型化を招かずに済む。
【００８９】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、加熱ローラ３ａに非接触型サーミスタと接触型サーミスタを１ずつ設けたが、より多くの非接触型サーミスタもしくは接触型サーミスタを設けても良い。
【００９０】
また、加熱ローラ３ａだけではなく、加圧ローラ３ｂにも非接触型サーミスタと接触型サーミスタを設けても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の定着装置の一実施形態を適用した画像形成装置を示す側面図である。
【図２】本実施形態の定着装置の加熱ローラと加圧ローラを垂直方向に破断して示す横断面図である。
【図３】図２の定着装置の加熱ローラを水平方向に破断して示す縦断面図である。
【図４】メインヒータにより加熱された加熱ローラの温度分布特性Ａ、及びサブヒータにより加熱された加熱ローラの温度分布特性Ｂを示すグラフである。
【図５】加熱ローラの端部の表面温度と比率とを対応付けたデータテーブルを概念的に示す図である。
【図６】（ａ）は記録用紙が全定着領域を通るときのメインヒータ及びサブヒータの通電制御と加熱ローラの表面温度変化を示すタイミングチャートであり、（ｂ）は記録用紙が狭い幅の定着領域を通るときのサブヒータの通電制御と加熱ローラの表面温度変化を示すタイミングチャートである。
【図７】記録用紙が加熱ローラと加圧ローラ間のニップ域を通過するときの加熱ローラの表面温度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９２】
１  露光装置
２  中間転写ベルト装置
３  定着装置
３ａ  加熱ローラ
３ｂ  加圧ローラ
４  用紙搬送装置
５  給紙装置
６  給紙カセット
７-1、７-2  ピックアップローラ
８  レジストローラ
９  手差し給紙トレイ
１１  中間転写ベルト
２１、２１ａ〜２１ｄ  現像装置
２３、２３ａ〜２３ｄ  感光体ドラム
２４ａ〜２４ｄ  帯電器
２５ａ〜２５ｄ  クリーナ装置
５１、５６  円筒体
５２、５７  弾性層
５３  メインヒータ
５４  サブヒータ
５５  制御部
５８  ヒータ
６１  非接触型サーミスタ
６２、６３  接触型サーミスタ
７１  クリーニングローラ
７２  用紙分離爪
【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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【図６】
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【図７】
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