JP2004029564A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱ローラと加圧ローラの温度ギャップが大きくなった時に、加圧ローラを介して速やかにバランスさせることができ、かつ、迅速に設定温度への回復が可能な定着装置を提供する。
【解決手段】加熱ローラ１７１および加圧ローラ１７２の表面温度を検出、制御する複数の温度検出部を有する定着装置において、加圧ローラ１７２の外周部に離接可能な熱均一化ローラ２１を備え、その熱均一化ローラ２１の外周には、該熱均一化ローラ２１の外周長より長い無端ベルト２２がゆとりを持った状態で被嵌・装着され、かつ、その熱均一化ローラ２１の内部には、加熱源が配設されている。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種複写機やプリンタ等の画像形成装置に設けられる定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、画像形成装置に設けられている定着装置は、加熱ローラと加圧ローラにより構成され、加熱ローラの内部に加熱源を有し、加圧ローラ側は、熱源を有さない構成となっている。また、このような定着装置における設定温度（定着温度）は、通紙される用紙上の現像剤を溶融し、かつ、用紙に固着させるために充分な程度の温度に設定され、その温度の検出、コントロールは、加熱ローラの所定の位置に配設されたサーミスタ等の温度検出手段によっておこなわれる。
【０００３】
このようなサーミスタ等の温度検出手段は、その配置スペース等の関係から通常１箇所に配置され、その検出温度が加熱ローラの温度として制御される。このような構成において、定着装置の全域にわたり用紙が通紙された時には、用紙による吸熱作用のため、定着装置全体の温度が一様に低下し、前記加熱源によって温度が適切にコントロールされ問題は生じない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、定着装置を通過する用紙サイズが小さい場合には、定着装置の一部分に通紙されるのみで、他の多くの部分が通紙されない状態となる。このような状態では、通紙される部分は、加熱ローラの熱が紙およびトナーによって奪われるが、非通紙部分では熱が奪われない状態となる。
【０００５】
この状態で複数枚の定着を連続して行うと、通紙部分と非通紙部分の温度ギャップが大きくなり過ぎ、熱応力の発生により、定着ローラの劣化を促進したり、破壊を招来する。また、この様な温度分布が不均衡になった直後に、大サイズの定着を実施すると、１枚の用紙中で部分的に定着状態の異なった（部分的に再現性が異なる）印字物をユーザに提供することとなる。
【０００６】
この様な問題点を解決するために、種々の定着方法が提案されている。例えば加熱ローラ内部に配置される加熱源を複数本有し、その加熱状態を通紙の種類に応じて変化させる方法などが用いられている。しかし、この様な方法では、加熱源の熱損失の発生等により省電力化は困難であり、また、複数の熱源を加熱ローラ内部に配置するため、装置の大型化を招く結果となっていた。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、加熱ローラと加圧ローラの温度ギャップが大きくなった時に、加圧ローラを介して速やかにバランスさせることができ、かつ、迅速に設定温度への回復が可能な定着装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。
【０００９】
（１）加熱ローラおよび加圧ローラの表面温度を検出、制御する複数の温度検出部を有する定着装置において、前記加圧ローラの外周部に離接可能な熱均一化ローラを備えていることを特徴とする。
【００１０】
従来の定着装置では、例えば、多数枚の小サイズ用紙を定着装置に連続的に通過させた時には、加熱ローラと直接接触する加圧ローラの両側部が中央部よりも高温となり、軸方向の温度分布が不均一となるが、このような場合に、大サイズの用紙に変更すると、同一用紙内で部分的に再現性の異なる印字物がユーザに提供されることとなる。
【００１１】
この構成においては、上述のような従来技術における難点を解消するために、加圧ローラの外周部には、前記加圧ローラの温度分布を均一化するための熱均一化ローラを離接可能に配設しているので、例えば、多数枚の小サイズ用紙を定着装置に連続的に通過させた時等には、複数の温度検出部によって加圧ローラの温度分布が不均一であることを検出することができ、そのような時には、熱均一化ローラを加圧ローラに接触させることで、加圧ローラの温度分布の均一化を図ることができる。
【００１２】
従って、その後、小サイズ用紙から大サイズの用紙に変更しても、用紙内で均一な再現性を得ることができ、良好な画像品位を確保することができる。また、加圧ローラの温度分布が不均一になるような定着条件がなければ、熱均一化ローラを加圧ローラから離間させることで、加圧ローラへの無駄な接触による不必要な放熱を省き、両ローラの消耗を防ぐことができる。なお、複数の温度検出部は、加圧ローラの長手方向に適切な間隔をおいて配設するのが好ましい。
【００１３】
（２）前記熱均一化ローラの内部には、加熱源が配設されていることを特徴とする。
【００１４】
この構成においては、加圧ローラの温度が設定温度よりも低くなったときには、熱均一化ローラの内部に設けた加熱源から熱量を供給することで、加圧ローラを迅速に昇温させることができる。従って、加圧ローラは、単に、用紙を加熱ローラに対して加圧するだけでなく、用紙を裏面側から加熱することも可能となるため、トナーの定着性を安定に向上させることができる。
【００１５】
そして、熱均一化ローラの加熱源への通電を制御することで、加圧ローラの熱量を容易かつ迅速に調整することができ、また、無駄な電力の消費を省くこともできる。従って、加圧ローラおよび加熱ローラ自体の蓄熱量を低く設定することができるため、ローラの薄肉化が可能となる。
【００１６】
また、例えば、多数枚の厚手の用紙を連続的に通紙する場合等には、用紙による吸熱作用が大となるため、熱均一化ローラによって加圧ローラの温度を加熱ローラよりも高く設定して、用紙を効果的に加熱することで、トナーの定着性を安定的に向上させることができる。なお、この場合、例えば、通紙の過程で、加圧ローラの温度を検出して、その検出温度が所定以下になると、一時的に通紙動作を停止させて、その間に、熱均一化ローラを加圧ローラに接触させて、加熱源で加熱させるようにすればよい。
【００１７】
（３）前記熱均一化ローラの外周には、該熱均一化ローラの外周長より長い無端ベルトがゆとりを持った状態で被嵌・装着されていることを特徴とする。
【００１８】
この構成においては、熱均一化ローラが、無端ベルトを介して、加圧ローラに接触するので、熱均一化ローラに大きな付勢力を作用させることなく、ニップ幅を大きくとれるため、加圧ローラと熱均一化ローラの間での伝熱面積が大となり、両ローラ間での熱量の伝達（授受）を効率よく行なうことができる。
【００１９】
（４）前記熱均一化ローラは、その外周の一部に前記無端ベルトを押える無端ベルト押え部材を備えていることを特徴とする。
【００２０】
この構成においては、熱均一化ローラに被嵌・装着している無端ベルトを無端ベルト押え部材で押さえるので、加圧ローラに接触する無端ベルトに弛みや皺が発生するのを抑制することができ、かつ、大きなニップ幅を安定的に確保することができる。また、無端ベルトの脱落や破損等のトラブルの発生を防止することもできる。
【００２１】
（５）前記加圧ローラ、前記熱均一化ローラ、および、前記無端ベルト押え部材は、互いに逆向きに回転駆動されることを特徴とする。
【００２２】
この構成においては、各ローラを互いに逆向きに回転駆動させるので、ローラ間に大きな付勢圧を作用させることなく、無端ベルトを介して、加圧ローラと熱均一化ローラとの間に大きなニップ幅を確保することができ、これにより、広い伝熱面積を確保することができる。
【００２３】
（６）前記無端ベルトは、前記加圧ローラおよび前記熱均一化ローラに対して、熱伝導率が高い素材により形成されることを特徴とする。
【００２４】
この構成においては、例えば、グラファイトシートまたはＡＬシート（柔軟性のある樹脂シートまたは（樹脂成形部材）等にＡＬ粉を付着させたもの）等の熱伝導率が高い柔軟性シート材で形成することで、両ローラ間の伝熱効率が向上し、加圧ローラに対する温度の制御・調整（加熱、放熱）が容易となる。
【００２５】
（７）前記複数の温度検出部の少なくとも１つは、前記定着装置を通過する全ての用紙が通過する位置に配置され、他の温度検出部は、通紙される用紙サイズによって、用紙が通過する時と、用紙が通過しない時と、が発生する位置に配設されることを特徴とする。
【００２６】
この構成においては、全ての用紙が通過する位置に配設される温度検出部以外の他の温度検出部は、通紙される用紙サイズによって、用紙が通過する時と、用紙が通過しない時と、が発生する位置に配設されるので、加圧ローラの温度分布を段階的に検出することができるため、加圧ローラの温度の均一化に適切に対処することができる。
【００２７】
（８）前記熱均一化ローラは、前記加圧ローラに対して、前記複数の温度検出部の検出結果が異なる温度差領域にまたがる時に当接し、検出結果が等しいか、または、略等しい時は離間することを特徴とする。
【００２８】
この構成においては、（加圧ローラの長手方向に間隔をおいて配置した）複数の温度検出部の検出結果が異なる温度差領域にある時には、加圧ローラの温度分布が均一でないため、熱均一化ローラを加圧ローラに当接させることで、加圧ローラの温度分布を均一化し、良好な定着性を得ることができる。
【００２９】
また、複数の温度検出部の検出結果が等しいか、略等しい時は、加圧ローラの温度分布が均一であると判断できるため、熱均一化ローラを加圧ローラから離間させても良好な定着性を得ることができ、また、これにより、両ローラの無駄な消耗を回避することができる。なお、加圧ローラの温度分布が均一であっても、設定定着温度から所定以上に逸脱している場合には、熱均一化ローラにより、設定定着温度に向けて温度の調整（加熱または放熱）をおこなうようすればよい。
【００３０】
（９）前記異なる温度差領域とは、前記定着装置における定着設定温度に対する定着上限温度値（高温オフセット発生領域）と、定着下限温度値（低温オフセット発生領域）と、の間の温度差領域であることを特徴とする。
【００３１】
高温オフセット発生領域とは、その時点での定着温度が設定温度よりも高く、溶融したトナーが用紙から引き剥がされて加熱ローラにトナーが付着するような状態となる温度領域を指し、設定温度に対して＋２０〜３０℃の温度差がある。
【００３２】
一方、低温オフセット発生領域は、その時点での定着温度が設定温度よりも低く、トナーの溶融が不充分で、トナーが用紙から剥離するか、剥離しすい状態となる温度領域を指し、その温度領域は、通紙する用紙の送り速度によっても変化し、また、トナーの軟化点によっても異なるが、概ね、設定温度に対して−３０〜４０℃の温度差がある。
【００３３】
この構成においては、加圧ローラの検出温度が、定着温度に対して高温オフセットを発生させる領域となる定着上限温度域と、低温オフセットを発生させる領域となる定着下限温度域と、にまたがっている場合には、定着温度が異なる温度差領域にあるとしている。
【００３４】
具体的には、例えば、前述したように、定着温度よりも＋２０〜３０℃高い領域、または、定着温度よりも−３０〜４０℃低い領域を異なる温度差領域とし、加圧ローラが、このような異なる温度差領域にまたがるような温度分布状態が検出される時には、加圧ローラの温度分布が不均一であると判断されるため、前述したように、熱均一化ローラを加圧ローラに接触させて温度分布の均一化を図るようにしている。
【００３５】
逆に、複数の温度検出部によって検出した温度が、設定定着温度に対して、例えば、−３０〜＋２０℃の温度領域内にある状態では、一応均一な温度分布状態にあると判断することができ、その時には、熱均一化ローラを加圧ローラから離間させ、無駄な放熱や消耗を回避するようにするのが好ましい。
【００３６】
（１０）前記熱均一化ローラの離接動作は、カム、弾性部材を用いて行われることを特徴とする。
【００３７】
この構成においては、熱均一化ローラを、加圧ローラに対して接離自在となるように、揺動自在な支持部材によって支持させ、かつ、弾性部材により、カムを支持部材に付勢させるようにして、そのカムを回転させることで、熱均一化ローラを加圧ローラに対して接離動作させることができる。このような簡易な構成によって、加圧ローラに対して熱均一化ローラを接離動作させることができるため、装置を安価に提供することができる。
【００３８】
（１１）前記熱均一化ローラの離接動作は、前記定着装置中に用紙が通紙されていない時に実施されることを特徴とする。
【００３９】
加圧ローラに対して熱均一化ローラを離接動作させる際には、加圧ローラに対する負荷変動の発生が懸念されるため、定着装置中に用紙が通紙されている時には、熱均一化ローラの離接動作を行なわないようにするのが好ましい。
【００４０】
この構成においては、加圧ローラに対する熱均一化ローラの離接動作は、定着装置中に用紙が通紙されていない時に実施されるので、たとえ、その離接動作時に加圧ローラに対して負荷変動が発生しても、用紙の定着動作に影響を与えることがない。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態に係る定着装置について詳細に説明する。
【００４２】
（画像形成装置の構成）
図１は、画像形成装置の主要な構成を示し、この場合、装置本体の上面には、透明なガラス等からなる原稿台１が設けられており、この原稿台１の下方には、スキャナ光学系２が配設されている。このスキャナ光学系２は、原稿台１上に載置される原稿に対して光を照射する露光用光源３と原稿からの反射光を例えば図中の一点鎖線で示すように、このスキャナ光学系２内の結像レンズ４を通した向こう側（右側）に配置されている光電変換素子（ＣＣＤ）５に導く複数の反射鏡６〜８と光路中に配される前記結像レンズ４と、前記ＣＣＤ５とを備えている。
【００４３】
ＣＣＤ５によって読み取られた原稿画像データは、画像処理が施されレーザスキャニングユニット（以下　ＬＳＵと称する）によりレーザ光を感光体９の表面に照射し静電潜像が形成される。感光体９は、矢印方向に回転駆動されるドラム形状をなしており、この感光体９の周囲にはレーザ照射点から感光体９の回転方向に向かって、レーザによって露光された感光体表面の静電潜像をトナーにより可視像に現像する現像装置（図示省略）、感光体９上のトナー像を用紙に転写する転写チャージャ１０、感光体表面の残留トナーを除去するクリーニング装置１１、感光体９を所定の電位に帯電させる主帯電器１２、および感光体９のレーザ照射点にむかってレーザを照射させるＬＳＵ１３等が順に設けられている。
【００４４】
また、転写紙Ｐは用紙カセット１４に収められる。用紙カセット１４の先端部には転写紙Ｐを給紙するための半月状ローラ１５が配設されており、その下流側に向かって（便宜上、転写紙Ｐの流れ出し〈カセット側〉を上流、排紙側を下流とする）、転写紙Ｐの通過を検知するためのレジスト前検知スイッチ（図示省略）、前記レジスト前検知スイッチの信号を基に感光体９上のトナー像と転写紙Ｐの位置あわせを行うレジストローラ１６、感光体上のトナー像を転写紙Ｐに転写する転写チャージャ１０、　転写紙Ｐ上のトナー像を熱により定着させる上定着ローラ１７１、下定着ローラ１７２からなる定着ローラ１７、転写紙Ｐが通過したことを検知する定着紙検知スイッチ（図示省略）、排紙ローラ１８前で転写紙Ｐが通過したことを検知する排紙検知スイッチ（図示省略）、転写紙Ｐを排出するための前記排紙ローラ１８が配置されている。なお、転写紙Ｐは、前記画像形成部の横、つまり、用紙カセット１４の上部で、かつ、前記スキャナ部の下方の位置に排出される。
【００４５】
（加圧ローラの温度分布の均一化）
以上のように構成される定着装置にあっては、定着ローラ１７は薄肉化されており、その板厚は、例えば、０．８〜１．０ｍｍ程度に設定されている。定着ローラ１７を、このような低熱容量体に形成した場合には、特に、非通紙部の昇温対策が課題となる。すなわち、小サイズの用紙を多数枚連続的に通紙する場合には、非通紙部の面積が大きくなるが、その部分では用紙による熱吸収がないため、温度が異常に上昇することがあり、そのために、通紙部との温度差が大きくなり、特に、加熱源を有さない加圧ローラの温度分布が不均一になりやすい。
【００４６】
このような場合には、非通紙部の近傍の通紙部でも温度が上昇し、オフセットが発生しやすくなる。また、小サイズ紙通紙直後に大サイズ紙を通紙させる場合には、温度分布の不均一により用紙に部分的な水分蒸発量の差が発生して用紙に皺等が発生しやすくなり、そのために、ジャムが生じたり、また、同一用紙内で部分的に定着性にバラツキが生じて、画像むらが発生し画像品位が著しく低下することもある。
【００４７】
そこで、本実施形態では、加圧ローラ１７２の温度分布の均一化を図るために、例えば、図２に示すように、熱均一化ローラ２１を、加圧ローラ１７２に対して離接可能に設けると共に、その熱均一化ローラ２１の外周に、熱均一化ローラ１７２の外周長よりも長い無端ベルト２２をゆとりを持った状態で被嵌・装着し、加圧ローラ１７２との間のニップ幅Ｎを大きく設定できるようにしている。
【００４８】
このような定着装置の構成について、より詳しく説明すると、用紙搬送路の上部に配設される加熱ローラ１７１は、例えば、外径φ４０ｍｍで、芯金は中空のＳＴＫＭ材からなり、２００〜４００ｍｍの長さを有し、その外面の離型層には、５０μｍ厚程度のフッ素樹脂がコーティングされ、全体として、低熱容量体に形成されており、その内部には、例えば、ハロゲンランプ等の加熱源（図示省略）が配設されている。
【００４９】
用紙搬送路の下部に配設される加圧ローラ１７２は、例えば、外径φ４０ｍｍで、芯金は中実のＳＴＫＭ材からなり、その外周に弾性層として厚さ５ｍｍのシリコンゴムを被嵌させ、かつ、外面の離型層には、３０μｍ厚程度のＰＦＡチューブを被嵌させている。この加圧ローラ１７２は、駆動源（図示省略）により、矢印方向に回転駆動される加圧ローラ１７１に摺接して同方向に従動回転する。
【００５０】
加熱ローラ１７２に離接可能に設けられる熱均一化ローラ２１は、例えば、外径φ２０ｍｍで、厚さ５ｍｍの中空のシリコンゴムからなる弾性体で形成され、その内部に、例えば、ハロゲンランプ等の加熱源（図示省略）が配設されており、後述するように（図３参照）、加熱ローラ１７１の駆動系から回転駆動力の伝達を受け、加熱ローラ１７２とは逆向きに回転駆動される。
【００５１】
この熱均一化ローラ２１に被嵌・装着される無端ベルト２２は、例えば、グラファイトシートまたはＡＬシート（柔軟性のある樹脂シート（樹脂成形部材）等ＡＬ粉を付着させたもの）等の熱伝導率が高い柔軟性シート材から形成され、図示のように、加圧ローラ１７２との間に、充分なニップ幅Ｎ（３〜６ｍｍ）を確保して、両ローラ１７２、２２間での伝熱効率を向上させ、加圧ローラ１７２に対する温度の制御・調整（加熱、放熱）が容易となるようにしている。
【００５２】
そして、この無端ベルト２２の外側には、無端ベルト押え部材２３を配設して、これを熱均一化ローラ２１とは逆向きに回転駆動させて、無端ベルト２２を熱均一化ローラ２１に対して押さえ付けるので、無端ベルト２２に弛みや皺が発生するのを抑制することができ、かつ、大きなニップ幅Ｎを安定的に確保することができる。また、無端ベルト２２の脱落や破損等のトラブルの発生を防止することもできる。
【００５３】
以上のような構成にて、加圧ローラ１７２、熱均一化ローラ２１、および、無端ベルト押え部材２３は、加熱ローラ１７１の駆動系により、互いに逆向きに回転駆動されるので、各ローラ間に大きな付勢圧を作用させることなく、無端ベルト２２を介して、加圧ローラ１７２と熱均一化ローラ２１との間に大きなニップ幅Ｎを確保することができ、これにより、加圧ローラ１７２と熱均一化ローラ２１との間で、広い伝熱面積を確保することができ、迅速かつ確実に加圧ローラ１７２の温度分布の均一化を図ることができる。また、加圧ローラ１７２の温度調整（昇温、降温）も容易となる。
【００５４】
（熱均一化ローラの離接機構）
図３（ａ）（ｂ）は、熱均一化ローラ２１の離接機構を示し、まず、図３（ａ）に示すように、加熱ローラ１７１の一端には、定着モータ（図示省略）から駆動力の伝達を受ける定着ギヤ１７１ａが固定され、その定着ギヤ１７１ａには、駆動伝達軸２４の一端に固定された駆動伝達ギヤ２４ａが噛み合い、その駆動伝達軸２４の他端近傍に固定された駆動伝達ギヤ２４ｂが、熱均一化ローラ２１の他端に固定された被動ギヤ２１ｂに噛み合っている。そして、駆動伝達軸２４の他端に固定された駆動ギヤ２４ｃに対して、スプリングクラッチ２５の入力ギヤ２５ｃが噛み合い、その出力ギヤ２５ｄに、カム駆動ギヤ２６ｂが噛み合っており、そのカム駆動ギヤ２６ｂはカムシャフト２６ｅに固定され、そのカムシャフト２６ｅには、偏心カム２６（図３（ｂ）参照）が固定されている。
【００５５】
そして、図３（ｂ）に示すように、上述のカムシャフト２６ｅに固定された偏心カム２６は、熱均一化ローラ２１を揺動自在に支持する支持部材２７の一端側に当接している。その支持部材２７は、中央部がくの字状に折曲され、その折曲部が、支軸２７ｃによって、装置本体（図示省略）に対して回動自在に支持されており、かつ、その支持部材２７の一端部には、圧縮スプリング２８が掛張され、常時は、支持部材２７の他端部に回動自在に支持された熱均一化ローラ２１が、加圧ローラ１７２から離間する方向に付勢されている（点線の状態）。
【００５６】
上述のスプリングクラッチ２５は、内部構造の図示は省略するが、ソレノイド等のアクチュエータにより制御環を固定したり開放したりすることで、動力の伝達をオン・オフできるように構成され、制御環を開放した状態では、スプリングがハブに巻き付いて駆動力が伝達され（入力ギヤ２５ｃと出力ギヤ２５ｄが連結する）、制御環を固定した状態では、スプリングが開いて空転する（入力ギヤ２５ｃと出力ギヤ２５ｄの連結が解除される）ようになっている。従って、アクチュエータをオン・オフ動作させることにより、スプリングクラッチ２５を駆動させ、上述の偏心カム２６により、熱均一化ローラ２１を加圧ローラ１７２に対して離接動作させることができる。
【００５７】
より詳しく説明すると、図３（ａ）に示すような駆動系により、定着ギヤ１７１ａから駆動伝達ギヤ２４ａ、２４ｂ、被動ギヤ２１ｂを経て熱均一化ローラ２１に回転駆動力が伝達されると共に、駆動ギヤ２４ｃから入力ギヤ２５ｃに駆動力が伝達され、上述のように、スプリングクラッチ２５のアクチュエータのオン・オフ動作で、出力ギヤ２５ｄへの回転駆動力の伝達が継・切操作され、その出力ギヤ２５ｄからカム駆動ギヤ２６ｄに対して回転駆動力が伝達・停止され、これにより、熱均一化ローラ２１が、加圧ローラ１７２から離接動作する。すなわち、アクチュエータがオフの時（常時）は、熱均一化ローラ２１は加圧ローラ１７２から離間しており、アクチュエータをオンにすると、偏心カム２６が回転して、熱均一化ローラ２１は加圧ローラ１７２に付勢接触する。なお、図３（ａ）（ｂ）では、無端ベルト２２の図示を省略している。
【００５８】
このようなカム機構を用いた構成では、大きなニップ幅を確保するために、熱均一化ローラ２１の加圧ローラ１７２に対する付勢力を大に設定すると、加熱ローラ１７１を駆動させる定着モータ（図示省略）のトルクが大になり、離接動作が困難になるが、前述したように、加圧ローラ１７２に無端ベルト２２をゆとりのある状態で被嵌させ、かつ、加圧ローラ１７２、熱均一化ローラ２１、無端ベルト押え部材２３を、互いに逆向きに回転させているため、熱均一化ローラ２１の加圧ローラ１７２に対する付勢力を比較的に低く設定しても、充分なニップ幅Ｎ（３〜６ｍｍ）を確保することができる（図２参照）。
【００５９】
（実験結果）
熱均一化ローラ２１と加圧ローラ１７２との間のニップ幅Ｎと非通紙部温度との関係を実験により確かめた結果を図４に示す。この場合、通紙時の温調温度１９０℃設定で、プロセス速度２４０ｍｍ／ｓｅｃ、通紙条件は、Ａ４Ｒ用紙３５ＰＰＭ、５ｍｉｎ通紙後（本条件の場合、非通紙部温度はほぼ定常状態に達していた）、非通紙部測定位置：センター基準１３０ｍｍ（軸方向温度分布よりこの位置がピーク温度となる）にて、温度測定をおこなった。
【００６０】
その結果、ニップ幅Ｎを３〜６ｍｍ程度確保できれば、加圧ローラ１７２から熱均一化ローラ２１への熱伝導が良好となり、非通紙部での温度の低下は顕著となり、目標とする温度差に到達することを確認することができた。なお、図４にて、黒の帯線は、定着設定温度を示す。また、このような無端ベルト２２によるニップ幅Ｎの確保により、非通紙部の温度の低下に対処できるだけでなく、例えば、吸熱量の大きい大サイズ用紙の連続通紙時等で、加圧ローラ１７２の温度低下が著しい場合等では、熱均一化ローラ２１に内蔵した加熱源によって加圧ローラ１７２を効果的に昇温させることもでき、良好な画像品位を確保できるのは言うまでもない。
【００６１】
なお、本発明は、定着装置を、実施の形態に示す構成に限定するものではなく、少なくとも、加熱ローラおよび加圧ローラの表面温度を検出、制御する複数の温度検出部を有する定着装置であれば、構成や形式の如何を問わず、本発明を適用することができる。また、画像形成装置についても、図１に示す構成に限定するものではなく、上述のように構成される定着装置を具備することができる画像形成装置であれば、その構成や形式の如何を問わず、本発明を適用することができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、以下の効果を奏する。
【００６３】
（１）加圧ローラの外周部には、加圧ローラの温度分布を均一化するための熱均一化ローラを離接可能に配設しているので、例えば、多数枚の小サイズ用紙を定着装置に連続的に通過させた時等には、複数の温度検出部によって加圧ローラの温度分布が不均一であることを検出することができ、そのような時には、熱均一化ローラを加圧ローラに接触させることで、加圧ローラおよび加熱ローラの温度分布の均一化を図ることができる。
【００６４】
従って、その後、小サイズ用紙から大サイズの用紙に変更しても、用紙内で均一な再現性を得ることができ、良好な画像品位を確保することができる。また、加圧ローラの温度分布が不均一になるような定着条件がなければ、熱均一化ローラを加圧ローラから離間させることで、加圧ローラへの無駄な接触による不必要な放熱を省き、両ローラの消耗を防ぐことができる。なお、複数の温度検出部は、加圧ローラの長手方向に適切な間隔をおいて配設するのが好ましい。
【００６５】
（２）加圧ローラの温度が設定温度よりも低くなったときには、熱均一化ローラの内部に設けた加熱源から熱量を供給することで、加圧ローラを迅速に昇温させることができる。従って、加圧ローラは、単に、用紙を加熱ローラに対して加圧するだけでなく、用紙を裏面側から加熱することも可能となるため、トナーの定着性を安定に向上させることができる。
【００６６】
そして、熱均一化ローラの加熱源への通電を制御することで、加圧ローラの熱量を容易かつ迅速に調整することができ、また、無駄な電力の消費を省くこともできる。従って、加圧ローラおよび加熱ローラ自体の蓄熱量を低く設定することができるため、ローラの薄肉化が可能となる。
【００６７】
また、例えば、多数枚の厚手の用紙を連続的に通紙する場合等には、用紙による吸熱作用が大となるため、熱均一化ローラによって加圧ローラの温度を加熱ローラよりも高く設定して、用紙を効果的に加熱することで、トナーの定着性を安定的に向上させることができる。
【００６８】
（３）熱均一化ローラを、無端ベルトを介して、加圧ローラに接触させているので、熱均一化ローラに大きな付勢力を作用させることなく、ニップ幅を大きくとれるため、加圧ローラと熱均一化ローラの間での伝熱面積が大となり、両ローラ間での熱量の伝達（授受）を効率よく行なうことができる。
【００６９】
（４）熱均一化ローラに被嵌・装着している無端ベルトを無端ベルト押え部材で押さえるので、加圧ローラに接触する無端ベルトに弛みや皺が発生するのを抑制することができ、かつ、大きなニップ幅を安定的に確保することができる。また、無端ベルトの脱落や破損等のトラブルの発生を防止することもできる。
【００７０】
（５）加圧ローラ、熱均一化ローラ、および、無端ベルト押え部材を、互いに逆向きに回転駆動させるので、ローラ間に大きな付勢圧を作用させることなく、無端ベルトを介して、加圧ローラと熱均一化ローラとの間に大きなニップ幅を確保することができ、これにより、広い伝熱面積を確保することができる。
【００７１】
（６）無端ベルトは、加圧ローラおよび熱均一化ローラに対して、熱伝導率が高い素材により形成するので、両ローラ間の伝熱効率が向上し、加圧ローラに対する温度の制御・調整（加熱、放熱）が容易となる。
【００７２】
（７）複数の温度検出部の少なくとも１つを、定着装置を通過する全ての用紙が通過する位置に配置し、他の温度検出部は、通紙される用紙サイズによって、用紙が通過する時と、用紙が通過しない時と、が発生する位置に配設するので、加圧ローラの温度分布を段階的に検出することができるため、加圧ローラの温度の均一化に適切に対処することができる。
【００７３】
（８）（加圧ローラの長手方向に間隔をおいて配置した）複数の温度検出部の検出結果が異なる温度差領域にある時には、加圧ローラの温度分布が均一でないため、熱均一化ローラを加圧ローラに当接させることで、加圧ローラの温度分布を均一化し、良好な定着性を得ることができる。
【００７４】
また、複数の温度検出部の検出結果が等しいか、略等しい時は、加圧ローラの温度分布が均一であると判断できるため、熱均一化ローラを加圧ローラから離間させても良好な定着性を得ることができ、また、これにより、両ローラの無駄な消耗を回避することができる。
【００７５】
（９）加圧ローラの検出温度が、定着温度に対して高温オフセットを発生させる領域となる定着上限温度域と、低温オフセットを発生させる領域となる定着下限温度域と、にまたがっている場合には、定着温度が異なる温度差領域にあるとし、加圧ローラが、このような異なる温度差領域にまたがるような温度分布状態が検出される時には、加圧ローラの温度分布が不均一であると判断されるため、前述したように、熱均一化ローラを加圧ローラに接触させて温度分布の均一化を図ることができる。
【００７６】
（１０）熱均一化ローラの離接動作が、カム、弾性部材を用いた簡易な構成でおこなうので、装置を安価に提供することができる。
【００７７】
（１１）加圧ローラに対する熱均一化ローラの離接動作は、定着装置中に用紙が通紙されていない時に実施されるので、たとえ、その離接動作時に加圧ローラに対して負荷変動が発生しても、用紙の定着動作に影響を与えることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成説明図である。
【図２】同定着装置の構成説明図である。
【図３】同熱均一化ローラの離接機構の説明図である。
【図４】同ニップ幅対応の非通紙の温度変化を示すグラフである。
【符号の説明】
２１−熱均一化ローラ
２２−無端ベルト
２３−無端ベルト押え部材
２６−カム
２８−弾性部材
１７１−加熱ローラ
１７２−加圧ローラ

Claims (11)

1. 加熱ローラおよび加圧ローラの表面温度を検出、制御する複数の温度検出部を有する定着装置において、
   前記加圧ローラの外周部に離接可能な熱均一化ローラを備えていることを特徴とする定着装置。
2. 前記熱均一化ローラの内部には、加熱源が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記熱均一化ローラの外周には、該熱均一化ローラの外周長より長い無端ベルトがゆとりを持った状態で被嵌・装着されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
4. 前記熱均一化ローラは、その外周の一部に前記無端ベルトを押える無端ベルト押え部材を備えていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
5. 前記加圧ローラ、前記熱均一化ローラ、および、前記無端ベルト押え部材は、互いに逆向きに回転駆動されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
6. 前記無端ベルトは、前記加圧ローラおよび前記熱均一化ローラに対して、熱伝導率が高い素材により形成されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
7. 前記複数の温度検出部の少なくとも１つは、前記定着装置を通過する全ての用紙が通過する位置に配置され、他の温度検出部は、通紙される用紙サイズによって、用紙が通過する時と、用紙が通過しない時と、が発生する位置に配設されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
8. 前記熱均一化ローラは、前記加圧ローラに対して、前記複数の温度検出部の検出結果が異なる温度差領域にまたがる時に当接し、検出結果が等しいか、または、略等しい時は離間することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
9. 前記異なる温度差領域とは、前記定着装置における定着設定温度に対する定着上限温度値と、定着下限温度値と、の間の温度差領域であることを特徴とする請求項８に記載の定着装置。
10. 前記熱均一化ローラの離接動作は、カム、弾性部材を用いて行われることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
11. 前記熱均一化ローラの離接動作は、前記定着装置中に用紙が通紙されていない時に実施されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。

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