(57)【要約】 【課題】ベルト部材表層に当接する複数の温度検知素子は、ベルト回転方向上で異なる位置にある温度検知素子のうち少なくとも一つ以上を、長手方向位置においても異なって配置することで、温度検知素子によるベルト表層の摩耗量を長手位置に分散することができ、耐久性を向上させること。【解決手段】定着部材と、前記定着部材に圧接して転写紙を挟持することでトナーを転写紙上へ定着する加圧部材と、前記定着部材の表面を加熱する外部加熱部材を備え、前記外部加熱部材は前記定着部材の表面に接触するベルトと、前記ベルトの内側で懸架している複数の加熱ローラと、前記加熱ローラそれぞれの内部に加熱ローラを介して前記ベルトを加熱する加熱手段と、前記加熱ローラそれぞれに対向して前記ベルトの表層に当接し、前記ベルトの温度を検知する温度検知部材と、を有する定着装置において、回転方向で異なる配置にある前記温度検知部材のうち少なくとも一つ以上は、長手方向位置においても異なって配置されていることを特徴とする。【選択図】図１
2017021178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着部材と、
前記定着部材に圧接して転写紙を挟持することでトナーを転写紙上へ定着する加圧部材と、
前記定着部材の表面を加熱する外部加熱部材を備え、
前記外部加熱部材は前記定着部材の表面に接触するベルトと、
前記ベルトの内側で懸架している複数の加熱ローラと、
前記加熱ローラそれぞれの内部に加熱ローラを介して前記ベルトを加熱する加熱手段と、
前記加熱ローラそれぞれに対向して前記ベルトの表層に当接し、前記ベルトの温度を検知する温度検知部材と、を有する定着装置において、
回転方向で異なる配置にある前記温度検知部材のうち少なくとも一つ以上は、長手方向位置においても異なって配置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
定着部材と、
前記定着部材に圧接して転写紙を挟持することでトナーを転写紙上へ定着する加圧部材と、
前記定着部材の表面を加熱する外部加熱部材を備え、
前記外部加熱部材は前記定着部材の表面に接触するベルトと、
前記ベルトの内側で懸架している複数の加熱ローラと、
前記加熱ローラそれぞれの内部に加熱ローラを介して前記ベルトを加熱する加熱手段と、
前記加熱ローラそれぞれに対向して前記ベルトの表層に当接させ、温度を検知して加熱源への電力を遮断する通電遮断部材と、を有する定着装置において、
回転方向で異なる配置にある前記通電遮断部材のうち少なくとも一つ以上は、長手方向位置においても異なって配置されてい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、画像形成装置及び定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置として、感光体や中間転写体等の像担持体上に形成されたトナー像を転写部によって記録材上に転写し、記録材上に転写されたトナー像を定着装置で加熱定着する方式が知られている。
【０００３】
加熱定着方式の良く知られる定着装置には、フッ素樹脂などの離型性に優れた表層とシリコンゴム等の弾性層と鉄やアルミニウムなどからなる芯金で形成され、内部にハロゲンヒータ等の加熱部材を有するローラ対で記録材を挟持搬送しながら記録材上のトナー像を加熱定着する熱ローラ方式の定着装置がある。
【０００４】
この熱ローラ定着方式の場合、内部の加熱部材でローラ芯金を加熱し、蓄熱することでローラ表面温度を所定の値以上に保持し、記録材とトナー像に熱を供給しトナー像を記録材上に定着させる。
【０００５】
近年の画像形成装置の高速化や、マルチメディア対応により、坪量の大きな記録材や、コート紙などの表面平滑性に優れた記録材などへトナー像を定着させる要求が増える中、必要とされるローラ温度はさらに高いものとなるが、所定の温度にローラ表面を維持するためには、内部の加熱部材の発熱量を増やす必要がある。
【０００６】
しかしながら、例えば前述のハロゲンヒータなどでは更に大きい電力を供給し発熱量を増やすと、ローラ表面温度は所定の値に維持できるようになるが、芯金温度は上昇し、芯金と弾性層の接着部や弾性層を形成するシリコンゴムを破壊する温度まで到達してしまい、ローラが破損する場合がある。
【０００７】
そこで、高速化やマルチメディア対応を可能にする技術として、定着ローラの外面に外部加熱ローラを当接して外面から定着ローラを加熱する方法が特許文献１で提案されている。この方法によれば、芯金の温度上昇を抑えながら定着ローラ表面温度低下を防止することができる。
【０００８】
また、外部加熱ローラの加熱能力を向上させるためには、外部加熱ローラの温度を高く設定すればよいが、外部加熱ローラの耐熱性の問題から、あまり高い温度に設定することはできない。一方、外部加熱ローラと定着ローラの接触領域を広くすることで、温度設定を低く抑えることができるが、このとき、外部加熱ローラ自身を大きくすると、加熱装置が大型化する。そこで、外部加熱部材と定着ローラとの接触領域を広くするため、外部加熱部材としてベルト部材を当接させて定着ローラを加熱する定着装置が提案されている（特許文献２）。
【０００９】
特許文献２に記載された定着装置の場合、ベルト部材を張架する複数の張架ローラのそれぞれに加熱手段としてのハロゲンヒータを内蔵している。そして、このハロゲンヒータの熱が張架ローラを介して、ベルト部材、定着ローラ表面の順に伝わり、定着ローラの表面温度を維持する構成であり、加熱装置の大型化を抑えながら、従来よりもさらに加熱特性を向上させている。
【００１０】
また、特許文献２の外部加熱装置は、定着部材に対して当接離間が可能であり、画像形成装置が停止時及びスタンバイ時には、定着部材の永久歪を防止するために離間され、画像形成時には回転する定着部材に当接し定着部材表面に熱を供給する。外部加熱装置には駆動機構を有さず、定着部材に当接することで定着部材より駆動を伝達され、回転可能な支持ローラの回りをベルト部材が回転し、外部加熱装置が定着部材から離間された状態ではベルト部材は停止した状態にある。
【００１１】
定着部材の温度は、ユーザーが予め画像形成装置に入力した記録材の坪量や表面性などの情報により、定着部材内の加熱源と前述の外部加熱装置のハロゲンヒータの点灯割合の制御により、所定の温度となるように制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−３７５５５号公報
【特許文献２】特開２０１２−２９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
前述の定着装置は、外部加熱装置をスタンバイ時に所定の温度に保つため、張架しているそれぞれの張架ローラの対向部にあたるベルト表面それぞれに温度検知素子を当接させ、各々の検知素子の検知結果に基づいて張架ローラ内部のハロゲンヒータの点灯を行っている。また、ベルトの表層はオフセットトナーなどの汚れを防止するため、離型性のよい離型層で構成されている。通紙のため外部加熱ベルトが定着ローラに圧接し従動回転すると、ベルト表層に当接した温度検知素子とベルト表面は摺擦し、ベルト表層の離型層が摩耗していく。
【００１４】
装置の通紙枚数が多くなりベルト表層の摩耗により離型層がなくなってしまうと、オフセットトナーなどの汚れがベルトに付着し、この汚れが再び画像を汚すといった課題や、ベルトを介して温度検知素子表面に付着し、ベルト部材の温度を正しく読めなくなるといった課題が生じる。
【００１５】
従来例のようにベルトの回転方向上に複数温度検知素子を当接する構成では、回転方向の同一線上に温度検知素子を配置すると、ベルト表層の摩耗は加速され、短寿命となってしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る定着装置は、
定着部材と、
前記定着部材に圧接して転写紙を挟持することでトナーを転写紙上へ定着する加圧部材と、
前記定着部材の表面を加熱する外部加熱部材を備え、
前記外部加熱部材は前記定着部材の表面に接触するベルトと、
前記ベルトの内側で懸架している複数の加熱ローラと、
前記加熱ローラそれぞれの内部に加熱ローラを介して前記ベルトを加熱する加熱手段と、
前記加熱ローラそれぞれに対向して前記ベルトの表層に当接し、前記ベルトの温度を検知する温度検知部材と、を有する定着装置において、
回転方向で異なる配置にある前記温度検知部材のうち少なくとも一つ以上は、長手方向位置においても異なって配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る定着装置によれば、ベルト部材表層に当接する複数の温度検知素子は、ベルト回転方向上で異なる位置にある温度検知素子のうち少なくとも一つ以上を、長手方向位置においても異なって配置することで、温度検知素子によるベルト表層の摩耗量を長手位置に分散することができ、耐久性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図
【図２】本発明の実施形態１に係る定着装置を示す概略構成図
【図３】本実施形態１に係る外部加熱構成を有する定着装置を示す概略構成図１
【図４】本実施形態１に係る外部加熱構成を有する定着装置を示す概略構成図２
【図５】本実施形態１に係る外部加熱構成を示す概略構成図
【図６】本発明の比較形態に係る外部加熱構成を示す概略構成図
【図７】本実施形態１に係る外部加熱ベルト表層の摩耗推移を示すグラフ図
【図８】本発明の比較形態に係る外部加熱ベルトの摩耗領域を示す概略図
【図９】本実施形態１に係る外部加熱ベルトの摩耗領域を示す概略図
【図１０】本発明の実施形態２に係る定着装置を示す概略構成図
【図１１】本実施形態２に係る外部加熱構成を示す概略構成図
【図１２】本実施形態２に係る中央高ヒータの発熱分布を示す図
【図１３】本実施形態２に係る端部高ヒータの発熱分布を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明を図面に基づいて説明する。以下、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、これら実施例は本発明における最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例の構成のみに限定されるものではない。
【００２０】
［実施例１］
図１は本実施例における画像形成装置の構成概略図である。図１に示す装置内には第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが併設され、各々異なった色のトナー像が潜像、現像、転写のプロセスを経て形成され、ＣＰＵからの作像開始指示により以下のように動作する。
【００２１】
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、それぞれ専用の像担持体、本例では電子写真感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを具備し、各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に各色のトナー像が形成される。各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに隣接して中間転写体２０が設置され、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に形成された各色のトナー像が、中間転写体２０上に１次転写され、２次転写部で記録材Ｐ上に転写される。さらにトナー像が転写された記録材Ｐは、定着部９で加熱及び加圧によりトナー像を定着した後、記録画像として装置外に排出される。
【００２２】
感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの外周には、それぞれドラム帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１次転写帯電器６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ及びクリーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが設けられ、装置の上方部にはレーザースキャナ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが設置されている。レーザースキャナ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ内には図示しない光源装置とポリゴンミラーが設けられており、光源装置から発せられたレーザー光をポリゴンミラーを回転して走査し、その走査光の光束を反射ミラーによって偏向し、図示しないfθレンズにより感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの母線上に集光して露光することにより、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に画像信号に応じた潜像が形成される。このレーザースキャナによる潜像動作は、ＣＰＵからの画像書き出し信号を起点として行われる。
【００２３】
現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、現像剤としてそれぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナーが、図示しない供給装置により所定量充填されている。現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、それぞれ感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上の潜像を現像して、シアントナー像、マゼンタトナー像、イエロートナー像及びブラックトナー像として可視化する。
【００２４】
中間転写体２０は矢示の方向に感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと同じ周速度をもって回転駆動されている。感光ドラム３ａ上に形成担持された上記第１色のイエロートナー画像は、感光ドラム３ａと中間転写体２０とのニップ部を通過する過程で、中間転写体２０に印加される１次転写バイアスにより形成される電界と圧力により、中間転写体２０の外周面に中間転写されていく。
【００２５】
１１は２次転写ローラで、中間転写体２０に対応し平行に軸受させて下面部に接触させて配設してある。２次転写ローラ１１には、２次転写バイアス源によって所望の２次転写バイアスが印加されている。中間転写体２０上に重畳転写された合成カラートナー画像の記録材Ｐへの転写は、給紙カセット１０からレジストローラ１２、転写前ガイドを通過して中間転写体２０と２次転写ローラ１１との当接ニップに所定のタイミングで記録材Ｐが給送され、同時に２次転写バイアスがバイアス電源からに印加される。この２次転写バイアスにより中間転写体２０から記録材Ｐへ合成カラートナー画像が転写される。
【００２６】
以下、同様に第２色のマゼンタトナー画像、第３色のシアントナー画像、第４色のブラックトナー画像が順次中間転写体２０上に重畳転写され、目的のカラー画像に対応した合成カラートナー画像が形成される。合成カラートナー画像は、記録材Ｐの４辺端部より一定の余白部を残して形成される。
【００２７】
一次転写が終了した感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、それぞれのクリーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄにより転写残トナーをクリーニング、除去され、引き続き次の潜像の形成以下に備えられる。中間転写体２０上に残留したトナー及びその他の異物は、中間転写体２０の表面にクリーニングウェブ（不織布）３０を当接して、拭い取るようにしている。
【００２８】
トナー画像の転写を受けた記録材Ｐは定着装置９へ順次導入され、記録材に熱と圧力を加えることで定着される。両面印刷の場合は、給紙カセット１０から給紙された記録材Pはレジストローラ１２、転写前ガイド、中間転写体２０と２次転写ローラ１１との当接ニップを通過し定着９で片面定着された後、フラッパー１１０により反転パス１１１に導かれる。
【００２９】
その後記録材Ｐは反転ローラ１１２により反転されて両面パス１１３へと導かれる。そして再び記録材Ｐはレジストローラ１２、転写前ガイド、中間転写体２０と２次転写ローラ１１との当接ニップを通過し、２面目が転写され定着装置９で両面が定着される。そして、記録材が両面画像形成中に面フラッパー１１０が切り替わっており、両面定着された記録材Ｐは記録画像として装置外に排出される。
【００３０】
操作部Ｓはユーザーが表示部と操作キーを用いて、画像形成開始指令を出すだけでなく、画像の画質設定や給紙カセット１０にセットする記録材Ｐの情報入力を行うことができる。ＣＰＵは入力された情報により、画像形成条件を決定し画像形成時に所定の条件で画像形成を行う。
【００３１】
図２は前述の定着装置９の構成説明図である。図２に示すように、記録材Ｐ上に二次転写された未定着トナー像Ｔは、画像面に接触させる定着ローラ４０と加圧ローラ４１の加熱ニップによって挟持搬送されて記録材Ｐに定着される。定着装置９は、加圧ローラ４１を総圧力７８４Ｎ（約８０ｋｇ）で定着ローラ４０に圧接して、記録材Ｐの加熱ニップを形成する。また、定着装置９はオフセットトナーの清掃部材としてクリーニング機構６０と、加熱装置として外部加熱機構８０を具備している。
【００３２】
定着ローラ４０はアルミニウム製円筒の芯金の外周面に厚さ３ｍｍの弾性層を配置して直径８０ｍｍに構成されている。弾性層はＨＴＶ（高温加硫型）シリコンゴム層であり、ＨＴＶシリコンゴム層の外周面に、画像面に接触させる離型層である四フッ化エチレンとパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体（以下、ＰＦＡ）を主材料としたチューブで被覆されている。
【００３３】
加圧ローラ４１は、アルミニウム製円筒の芯金外周面に厚さ１ｍｍの弾性層を配して直径６０ｍｍに構成されている。弾性層は定着ローラ４０と同様に、ＨＴＶシリコンゴム層であり、その表層はＰＦＡチューブで被覆されている。
【００３４】
定着ローラ４０と加圧ローラ４１の回転中心には各ローラを内側より加熱するためのハロゲンヒータ４０ａと４１ａが非回転に配置される。本例においては、ハロゲンヒータ４０ａには定格電力１２００Ｗ、ハロゲンヒータ４１ａには定格電力４００Ｗのハロゲンヒータを採用した。
【００３５】
ハロゲンヒータ４０ａと４１ａは各ローラ表面温度を検知する温度検知素子４２ａと４２ｂの出力結果を元に所定の温度になるように、画像形成装置のＣＰＵによりＯＮ／ＯＦＦ制御される。
【００３６】
さらに、定着ローラ４０と加圧ローラ４１はそれぞれ両端がボールベアリングで支持されて回転自在である。定着ローラ４０と加圧ローラ４１は、それぞれ一方の軸端に固定された歯車が不図示の歯車機構によって相互に連結され、不図示の駆動系によって一体に回転駆動されることにより矢印の方向に回転する。
【００３７】
定着ローラ４０のクリーニング機構６０として、直径２０ｍｍの回収ローラ６２を定着ローラ４０表面に当接回転するように設置し、トナーが定着時に定着ローラ４０表面上に残った場合に、回収ローラ６２で回収する。本実施例では回収ローラ６２はＳＵＳローラを使用した。
【００３８】
さらにクリーニングウェブ６１とクリーニングウェブ６１を支持し回収ローラ６２へ押圧するためのウェブローラ６３は着脱機構Ｍによりの矢印６４の方向へ移動可能であり、画像形成装置のＣＰＵの指示により着脱機構Ｍを動作させ着脱を行い、着状態では約４０Ｎの力で回収ローラ６２に押圧され、クリーニングウェブ６１により回収ローラ６２上にある定着ローラ４０から回収したトナーを清掃する。回収ローラ６２と接したクリーニングウェブ６１は矢印５９の方向に搬送巻き取られ、回収ローラ６２と接する面は常時トナー付着のない新しい表面が供給される。
【００３９】
回収ローラ６２は定着ローラ４０方向へ移動可能に支持されたボールベアリングで支持され回転自在である。回収ローラ６２は常時定着ローラ４０に当接されており、クリーニングウェブ６１が脱の状態では、自重による約１０Ｎの押圧で、クリーニングウェブ６１が着の状態ではクリーニングウェブ６１の押圧力４０Ｎを加えて約５０Ｎの力で定着ローラ４０に押圧され定着ローラ４０の回転に伴い定着ローラ４０より駆動を伝達され回転する。
【００４０】
外部加熱装置８０は二本の外部加熱支持ローラ８０ａと８０ｂに張架された外部加熱ベルト８０ｅよりなる。外部加熱装置８０は記録材Ｐが定着部より奪う熱に対して、定着ローラ内部のヒータ４０ａと加圧ローラ内部のヒータ４１ａで供給が足りない分の熱量を補うためのものであり、定着ローラ４０の表面温度を所定の温度以上に維持する機能を持つ。外部加熱ベルト８０ｅは定着ローラ４０と幅広のニップを形成し熱の移動量を多くするために設けられている。
【００４１】
また外部加熱装置８０はそれ全体を定着ローラ４０に対して着脱可能な着脱機構により着脱可能であり、画像形成装置のＣＰＵで着脱機構を制御することにより、任意に着脱することができる。外部加熱ローラ８０ａと８０ｂ及び外部加熱ベルト８０ｅは外部加熱ベルト８０ｅが定着ローラ４０に着した状態で押圧されたときのみ、定着ローラ４０から駆動を伝達され矢印方向へ回転する。
【００４２】
外部加熱支持ローラ８０ａと８０ｂは両端がボールベアリングで支持され回転自在であり、その回転中心には各ローラを内側から加熱するためのハロゲンヒータ８０ｃと８０ｄが非回転に配置される。本例においては、ハロゲンヒータ８０ｃと８０ｄには定格電力１４００Ｗのハロゲンヒータを採用した。
【００４３】
外部加熱ベルト８０ｅの外周面には外部加熱ベルト８０ｅの表面をクリーニングするクリーニングローラ８３がベルトの回転方向に対して、後述するサーミスタ８１ａ、８１ｂおよびサーモスイッチ８２ａ、８２ｂより上流に設けられ、図示しない加圧手段により、所定の圧力で外部加熱ベルト８０ｅに押圧された状態で配置される。
【００４４】
次に、本発明の特徴となる温度検知素子であるサーミスタ８１ａ、８１ｂおよび安全装置であるサーモスイッチ８２ａ、８２ｂの配置に関して、図３、図４、図５を用いて説明する。
【００４５】
外部加熱ベルト８０ｅの表面温度は、温度検知手段として、外部加熱ローラ８０ａと外部加熱ベルト８０ｅの接触領域に当接するサーミスタ８１ａによって検出される温度に基づいて、ＣＰＵによってハロゲンヒータ８０ｃをＯＮ／ＯＦＦし、所定の目標温度になるように制御（温度調節）する。
【００４６】
外部加熱ベルト８０ｅの目標温度は定着ローラ４０の目標温度よりも高く設定してあるため、定着ローラ４０の表面温度が記録材Ｐとの接触により降下することに対してレスポンス（熱の感応精度）良く外部加熱ベルト８０ｅから定着ローラ４０に熱が供給される。
【００４７】
図３及び図４は本発明の実施例を説明した外部加熱ベルト構成の断面図であり、図５は本発明の実施例を説明した外部加熱ベルト構成の長手方向概略図である。
【００４８】
第1加熱ローラ８０ａ及び第２加熱ローラ８０ｂを保持する保持部材８６、８７は第1加熱ローラ８０ａ及び第２加熱ローラ８０ｂの各々の両端部を回転自在に支持している。第１加熱ローラ８０ａは保持部材８６と保持部材８７に挟まれるように保持されており、第１加熱ローラ８０ａと保持部材８６及び８７の間には、定着ローラ４０に当接した際の水平方向にクリアランスを有している。第２加熱ローラ８０ｂは保持部材８６と保持部材８７に挟まれるように保持されており、第２加熱ローラ８０ｂと保持部材８６及び８７の間には隙間を持たず、固定される構成になっている。
【００４９】
第１加熱ローラの両端部に配置されたベアリング８４ａ、８５ａの外輪には、部材８６、８７が嵌め合うように固定されている。部材８６、８７には、第１加熱ローラ８０ａと第２加熱８０ｂの間隔を広げる方向にテンションを付与する不図示の加圧部材が具備されている。部材８６と部材８７は部材８８ａによって繋がれており、第１加熱ローラ８０ａに当接するサーミスタ８１ａ、およびサーモスイッチ８２ａは部材８８ａ上に配置されている。
【００５０】
また同様に、第２加熱ローラ８０ｂの両端部に配置されたベアリング８４ｂ、８５ｂの外輪には、部材８６、８７が嵌め合うように固定されている。部材８６と部材８７は部材８８ｂによって繋がれており、第２加熱ローラ８０ｂに当接するサーミスタ８１ｂ、およびサーモスイッチ８２ｂは部材８８ｂ上に配置されている。
【００５１】
次に外部加熱ベルト８０ｅに対するサーミスタ、サーモスイッチの長手配置について説明する。以下の説明では、本実施形態と、本実施の形態に対してサーミスタ及びサーモスイッチの長手配置が異なる比較例を図６に示して説明を行う。
【００５２】
図６は比較例に係る外部加熱ベルトユニットの長手配置図である。まず第1加熱ローラ８０ａ対向のベルト表面に当接するサーミスタ８１ａの長手配置について、サーミスタ８１ａは定着性を確保するために紙通紙域の外部加熱ベルト温度を所定の温度に保つようヒータ８０ｃを制御するように具備されているため、通紙可能な最小紙幅サイズよりも内側に配置する必要がある。比較例においては、最小紙幅サイズを139.4mmとし、サーミスタ８１ａは加熱ローラ８０ａの中央より40mmの位置に配置した。
【００５３】
また第２加熱ローラ８０ｂ対向のベルト表面に当接するサーミスタ８１ｂは、図のように長手方向においてサーミスタ８１ａと同じ位置に配置した。即ち、比較例ではサーミスタ８１ｂを加熱ローラ８０ｂの中央よりサーミスタ８１ａと同方向に40mmの位置に配置した。
【００５４】
次にサーモスイッチの長手配置について説明する。第１加熱ローラ８０ａ対向のベルト表面に当接するサーモスイッチ８２ａは、最大紙幅サイズよりも外側に配置した。これは、安全回路としての機能を最大限活用するためであり、外部加熱ベルト８０ｅに紙が巻きついた場合に対しても、応答性良く作用させるためである。比較例においては、最大紙幅サイズを330.2mmとし、サーモスイッチ８２ａは加熱ローラ８０ａ中央からサーミスタ８１ａの逆側の170mmの位置に配置した。
【００５５】
また第２加熱ローラ８０ｂ対向のベルト表面に当接するサーモスイッチ８２ｂも同様に長手方向においてサーモスイッチ８２aと同じ位置に配置した。
【００５６】
実施例に係る外部加熱ベルトユニットは図５を用いて説明する。第1加熱ローラ８０ａ対向のベルト表面に当接するサーミスタ８１ａ、およびサーモスイッチ８２ａの長手配置については比較例１同様の位置に配置した。即ち、サーミスタ８１ａは加熱ローラ中央より40mmの位置に、サーモスイッチ８２ａは加熱ローラ中央からサーミスタ８１ａ逆側へ170mmの位置に配置した。
【００５７】
一方、第２加熱ローラ８０ｂ対向のベルト表面に当接するサーミスタ８１ｂは、サーミスタ８１ａ同様、最小紙サイズ幅よりも内側であるが、図のように長手方向においてサーミスタ８１ａと逆側である加熱ローラ中央から40mmの位置に配置した。
【００５８】
また第２加熱ローラ８０ｂ対向のベルト表面に当接するサーモスイッチ８２ｂについても同様に最大紙幅サイズよりも外側であるが、図のように長手方向においてサーモスイッチ８２aと逆側である加熱ローラ中央から170mmの位置に配置した。
【００５９】
次に、外部加熱ベルト表層の摩耗について説明する。本実施例の外部加熱ベルト８０ｅは定着ローラ４０に当接することで従動回転する。温度検知は温度検知素子を外部加熱ベルト表面に当接して行う構成であるため、外部加熱ベルト８０ｅが従動回転している際は、温度検知素子であるサーミスタ８１ａ、８１ｂと外部加熱ベルト表面は摺擦している。外部加熱ベルト８０ｅの表面は上述したように離型性の良い離型層であるが、サーミスタのような当接物と摺擦し続けると、離型層は摩耗してしまい、離型層の膜厚が減少していく。耐久が進むと、離型層が摩耗によってなくなり、オフセットトナーなどの汚れがベルトやサーミスタに付着してしまい、画像不良やサーミスタの誤検知などを引き起こしてしまう。
【００６０】
図７は通紙枚数と外部加熱ベルト表層の摩耗量の関係を表したグラフであり、図８および図９は比較例および実施例における外部加熱ベルト表層の摩耗領域を示した図である。図７に示すように、比較例に比べて実施例は外部加熱ベルト表層の摩耗量が抑えられていることがわかる。
【００６１】
これは、比較例では図８に示すようにサーミスタおよびサーモスイッチが長手方向で同一位置に配置されているため、サーミスタおよびサーモスイッチの摩耗領域が重なってしまい、離型層の摩耗量が加速している。
【００６２】
一方、実施例では図９に示すように長手方向においてサーミスタおよびサーモスイッチの摩耗領域をずらすことで摩耗量を分散している。これにより実施例では外部加熱ベルトの離型層の摩耗の加速を防ぐことが可能となり、比較例に対して摩耗に対する寿命を延ばすことができる。また、本実施例では左右対象に配置することで性能を落とすことなくこのような効果が得られるような構成になっている。
【００６３】
本実施例では、定着部材として内部に加熱源を具備した定着ローラを採用したが、定着ローラに発熱体を具備せず、外部加熱部材のみで定着ローラを加熱する構成でも本発明の効果は同様である。また、本実施例では、加圧部材として、内部に加熱源を具備した加圧ローラを採用したが、加圧ローラに発熱体を具備しない構成でも本発明の効果は同様である。又、本実施例では、加圧部材として、芯金上に弾性層を具備した加圧ローラを採用したが、加圧ベルトや、又は弾性層の無い加圧ローラ及び加圧ベルト等の他の形態でも本発明の効果は同様である。
【００６４】
なお、本実施例では外部加熱装置の加熱部材であるハロゲンヒータ８０ｃ、８０ｄについて同じ定格電力ものを使用したが、定格電力が異なるヒータを用いた場合においても同様の効果が得られる。
【００６５】
［実施例２］
本発明の第２の実施形態について、図１０ないし図１１を用いて説明する。本実施形態は、前述の第１の実施形態でのベルト部材を加熱する加熱手段において、小サイズ紙を通紙した時に発生する非通紙部昇温の低減を達成する構成に関するものである。
【００６６】
定着装置は、小サイズ紙を通紙した場合、定着ニップ部内で所定サイズの記録材が通過する通過領域（通紙部）である通紙部から幅方向に外れたこの小サイズ外領域（非通紙部）で昇温が発生する。これは、通紙部においては、定着ローラ又は加圧ローラの熱を記録材が奪い、定着性を確保するために、温度検知素子の検知温度を用いて熱が供給されて定着ローラ又は加圧ローラは所定の温度に維持するよう制御している。一方、非通紙部においては、定着ローラ又は加圧ローラの熱が奪われずに、熱が供給され続けるため、定着ローラ、加圧ローラ、サーミスタなどの定着装置部材の温度が上昇してしまう。このように生じる非通紙部昇温によって、定着装置部材の耐熱性を超えてしまう場合には、例えば弾性層や離型層、及びサーミスタ等が熱劣化によって破損するという問題が発生してしまう。
【００６７】
また、外部加熱ベルト８０ｅも小サイズ紙を通紙することにより、定着ローラ４０の非通紙領域は熱が蓄積して非通紙部昇温が発生する。外部加熱ベルト８０ｅの通紙対応部位は、定着ローラ４０の温度低下した通紙部に熱が奪われるために、熱を供給して所定温度を維持する。
【００６８】
一方、外部加熱ベルト８０ｅの非通紙対応部位は、定着ローラ４０が非通紙部昇温により高温となるために、熱が奪われずに蓄積して、非通紙部昇温が発生する。従って、記録材と接触しない外部加熱ベルト８０ｅにおいても、記録材と接触する定着部材と同様に、非通紙部昇温のレベルは定着部材に比較すると小さいレベルではあるが、非通紙部昇温が発生する。したがって、外部加熱ベルト８０ｅの非通紙部昇温を防止することにより、定着ローラ４０の非通紙部昇温も低減することができる。
【００６９】
この非通紙部昇温対策としては、各定着装置部材の加熱源において、長手方向で発熱分布の異なる加熱源を複数具備する構成が用いられる。この構成では、記録材のサイズに応じて、又は各定着装置部材の非通紙部に配置した温度検知手段の検知温度に応じて、非通紙部における加熱源の発熱を減少させる。このようにして、通紙部の定着装置部材の温度を維持したまま、非通紙部の定着装置部材の昇温が抑えられる。
【００７０】
このような非通紙部昇温対策を施した本実施形態の定着装置について、以下に説明するが、前述の第１の実施形態の定着装置と同様の構成及び作用の部材は共通の番号を付して説明を省略する。
【００７１】
本実施形態の定着装置は、第１の実施形態の定着装置とほぼ同様であるが、各ローラの加熱手段として、２本のハロゲンヒータを配置しているのが異なる。図１０に示すように、定着ローラ４０内には、通電により発熱するそれぞれ例えば定格電力６００Ｗのハロゲンヒータ４０ａ、４０ｂが、定着ローラ４０の幅方向ほぼ全体に亙って配置されている。ハロゲンヒータ４０ａ、４０ｂの定格電力合計は、１２００Ｗである。但し、ハロゲンヒータ４０ａ、４０ｂは互いに幅方向の発熱分布を異ならせている。
【００７２】
まず、ハロゲンヒータ４０ａは、所定サイズの記録材が通過する通過領域（通紙部）から外れた所定サイズ外領域（非通紙部）よりも、通紙部を加熱する部分の方が発熱量が大きい。したがって、ハロゲンヒータ４０ａは、図１２に示すように、定格電力が入力された時のローラ幅方向中央部分を加熱する部分の発熱量に対して、ローラ幅方向両端部分を加熱する部分の発熱量が、例えば３０％になるように調整されている。即ち、ハロゲンヒータ４０ａに定格電力を入力した時の両端部の発熱量は、中央部の発熱量に比べて小さい。
【００７３】
一方、ハロゲンヒータ４０ｂは、所定サイズの記録材が通過する通過領域（通紙部）よりも、通紙部から外れた所定サイズ外領域（非通紙部）を加熱する部分の方が発熱量が大きい。したがって、ハロゲンヒータ４０ｂは、図１３に示すように、定格電力が入力された時のローラ幅方向両端部分の発熱量に対して、ローラ幅方向中央部分の発熱量が、例えば３０％になるように調整されている。即ち、ハロゲンヒータ４０ｂに定格電力を入力した時の中央部の発熱量は、両端部の発熱量に比べて小さい。
【００７４】
また、定着ローラ４０の表面温度は、定着ローラ４０の通紙部に接触する温度検知手段としてのサーミスタ４２ａによって検出される。そして、この検出温度に基づいて、温度制御手段としてのＣＰＵによってハロゲンヒータ４０ａ及びハロゲンヒータ４０ｂがＯＮ／ＯＦＦされ、所定の目標温度にて制御される。
【００７５】
また、外部加熱ローラ８０ａ、８０ｂ内には、通電により発熱するそれぞれ例えば定格電力６００Ｗのハロゲンヒータ８０ｃ、８０ｆ、及び、８０ｄ、８０ｇが、外部加熱ローラ８０ａ、８０ｂの幅方向ほぼ全体に亙って配置されている。即ち、外部加熱ローラ８０ａ内には、それぞれ定格電力が６００Ｗのハロゲンヒータ８０ｃ、８０ｆが配置されている。また、外部加熱ローラ８０ｂ内には、それぞれ定格電力が６００Ｗのハロゲンヒータ８０ｄ、８０ｇが配置されている。
【００７６】
但し、ハロゲンヒータ８０ｃ、８０ｆと、８０ｄ、８０ｇとは、上述の定着ローラ４０のハロゲンヒータ４０ａ、４０ｂと同様に、幅方向の発熱分布を異ならせている。即ち、ハロゲンヒータ８０ｃ、８０ｄを図１２に示すような発熱分布とし、ハロゲンヒータ８０ｆ、８０ｇを図１３に示すような発熱分布としている。
【００７７】
外部加熱ベルト８０ｅの表面温度は、ベルト表面の通紙域に接触する温度検知手段としてのサーミスタ８１ａ、８１ｂによって検出される。そして、外部加熱ベルト８０ｅの表面温度は、ＣＰＵによってハロゲンヒータ８０ｃ、８０ｆ、及び、８０ｄ、８０ｇがＯＮ／ＯＦＦされることで、所定の目標温度にて制御される。
【００７８】
また、非通紙域に対応する部位に接触する温度検知手段としてのサーミスタ８１ｃ、８１ｄによって、外部加熱ベルト８０ｅの表面温度を監視する。したがって、サーミスタ８１ａ、８１ｂは、それぞれの通紙対応部位の温度を所定温度に維持するように、ハロゲンヒータ８０ｃ、８０ｆ、及び、８０ｄ、８０ｇを制御する温度制御用サーミスタである。また、サーミスタ８１ｃ、８１ｄは、それぞれの非通紙対応部位の温度を監視するサーミスタである。
【００７９】
また、本実施形態の場合、各ローラにおいて、各ハロゲンヒータ４０ａ、８０ｃ、８０ｄと、４０ｂ、８０ｆ、８０ｇの２本を同時にＯＮ（点灯）した場合には、ローラ幅方向で発熱量が略均一となるように設計されている。
【００８０】
次に、本実施形態の非通紙部昇温対策に関するサーミスタ、サーモスイッチの長手配置について説明する。本実施例の形態は実施例１同様に回転方向においてサーミスタ及びサーモスイッチの長手配置が異なるように配置することで、表層の摩耗量を低下させている。
【００８１】
図１１は実施例２に係る外部加熱ベルトユニットの長手配置図である。まず第1加熱ローラ８０ａに対してのサーミスタ８１ａ、８１ｃの長手配置について説明する。サーミスタ８１ａは定着性を確保するために紙通紙域の外部加熱ベルト温度を所定の温度に保つために配置されているため、通紙可能な最小紙幅サイズよりも内側に配置する。本実施例においては、最小紙幅サイズを139.4mmとし、サーミスタ８１ａは加熱ローラ中央より40mmの位置に配置した。また、サーミスタ８１ｃは非通紙部昇温した際のベルト表面温度を監視し、異常な非通紙部昇温やサブヒータの暴走を検知する目的で用いられる。そのため、ハロゲンヒータ８０ｆの加熱領域において最大となる位置に配置する。本実施例においては、加熱ローラ８０ａ中央より140ｍｍの位置に配置した。
【００８２】
第２加熱ローラ８０ｂに対しては、実施例１のように回転方向で第１加熱ローラ８０ａの配置と重ならないように配置し、かつ温度検知の目的を果たせる位置に配置をする。本実施例では、サーミスタ８１ｂを加熱ローラ８０ｂ中央よりサーミスタ８１ａと逆側に40mmの位置に配置した。またサーミスタ８１ｄについても同様に、加熱ローラ８０ｂ中央よりサーミスタ８１ｂと逆側に140mmの位置に配置した。
【００８３】
サーモスイッチも実施例１同様に、最大紙幅サイズよりも外側に配置するが、安全回路としての機能を最大限活用する目的であるため、本実施例の加熱ローラ１つについて複数必要ではない。そのため本実施例においては、実施例１と同様の位置に配置した。
【００８４】
このように温度検知素子および通電遮断部材を、ベルト回転方向において異なった位置に、配置することで、実施例１同様の効果が得られることができた。
【００８５】
以上のように、内部に加熱部材であるハロゲンヒータを有する二本の回転可能な支持ローラにシームレスの耐熱性を有するベルト部材を張架支持する外部加熱構成において、各々の支持ローラに対向する位置でベルト部材表面に当接するように温度検出部材を配置する構成において、ベルト回転方向において異なった位置に当接する温度検知部材を配置することにより、ベルト表層の摩耗量を低減することができた。
【００８６】
なお、本実施例では外部加熱装置の加熱部材であるハロゲンヒータ８０ｃ、８０ｄについて同じ定格電力ものを使用したが、定格電力が異なるヒータを用いた場合においても同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００８７】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ  現像器、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ  ドラム帯電器、
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ  感光ドラム、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ  クリーナ、
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ  レーザースキャナ、６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ  １次転写帯電器
【図７】
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【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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