JP2012083525A - 定着装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着品質が高く、ＩＨヒータが持つ高効率という特性を十分発揮できる消費電力の少ない定着装置、及び該定着装置を有する画像形成装置、の提供。
【解決手段】記録材を加熱する加熱部と、電磁誘導作用により該加熱部を発熱させるＩＨヒータと、前記加熱部に対向し記録材を前記加熱部に押圧する押圧部と、前記加熱部に接し、前記ＩＨヒータの下流側且つ前記加熱部と前記押圧部とで形成されるニップ領域の上流側に配設され、内装された補助ヒータにより前記加熱部を加熱する補助加熱部材と、該補助加熱部材の温度を測定する補助加熱部温度センサと、前記ＩＨヒータの下流側且つ前記補助加熱部材の上流側に配設され、前記加熱部の温度を測定する加熱部温度センサと、を有していることを特徴とする定着装置。
【選択図】図２

Description

定着装置及び該定着装置を有する画像形成装置に関する。

電磁誘導作用を応用したＩＨ（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｔｉｎｇ）ヒータは、入力電力に対して被加熱材を加熱する効率が高いこと、又、被加熱材を直接且つ局部的に加熱できること、しかし被加熱材が高温の場合前記効率が低下してしまうこと、が従来より一般的に知られている。

このような、入力電力に対して被加熱材を加熱する効率が高く、被加熱材が高温の場合前記効率が低下してしまう、という特徴を持つＩＨヒータを利用した従来の定着装置について図５を参照して説明する。

従来の定着装置４’は、加熱ベルト５１と、加熱ベルト５１を電磁誘導作用により発熱させるＩＨヒータ５２と、加熱ベルト５１を加熱する補助加熱ローラ５５と、加熱ベルト５１の表面温度を測定する加熱ベルト温度センサ５９と、を有している。

そして、仕向け地等の事情で定着に使用できる電力が少なくなっても、ＩＨヒータ５２を小型なものに交換せずに、定着に必要な熱量をＩＨヒータ５２の上流側に位置する補助加熱ローラ５５の加熱で補填しようとするものである。

具体的には、ＩＨヒータ５２における電力不足による熱量を補うため、加熱ベルト温度センサ５９で測定した温度に応じて補助加熱ローラ５５に内装された補助ヒータ５５１の発熱量を予め調整し、補助加熱ローラ５５で加熱ベルト５１の不足熱量を補填するようにしてある（特許文献１参照）。

特開２００９−１３９６７４号公報

特許文献１に記載の定着装置は、ニップ領域Ｎにおいてトナー像を定着することにより低下した加熱ベルト５１の温度を補助加熱ローラ５５により高めることはできるが、補助加熱ローラ５５がニップ領域Ｎの下流側且つＩＨヒータ５２の上流側に配置されているため、ＩＨヒータ５２の上流側で加熱ベルト５１が既に高温となってしまう。

しかし、この時の加熱ベルト５１の温度は定着を行うにはまだ十分ではなく、ＩＨヒータ５２により定着に十分な温度に加熱する必要がある。

しかし、被加熱材が高温の場合前記効率が低下してしまうというＩＨヒータの特性により、補助加熱ローラ５５により加熱されて既に高温となった加熱ベルト５１の温度を再加熱するときの効率は低下しており、ＩＨヒータが持つ高効率という特性を十分発揮できず、結果として消費電力が増加してしまう、という問題点があった。

また、ベルト式の定着装置において、小サイズ用紙を多量に定着処理すると、定着ベルトの、用紙搬送部分の温度は用紙に熱が持ち去られるため低下し、用紙搬送部分の外側の温度は用紙に熱が持ち去られないため上昇してしまい、このため定着ベルトの軸方向の温度が不均一となってしまうことが一般的に知られている。

定着ベルトの軸方向の温度が不均一となってしまった場合、次に大サイズの用紙を定着処理した時に、大サイズ用紙の、前に定着処理した小サイズ用紙の用紙搬送部分と用紙搬送部分の外側部分との境界で、光沢が明瞭に異なってしまい、定着品質異常（例えば光沢ムラ）として認知されてしまうことも知られている。

特許文献１に記載の定着装置は、定着ベルトの軸方向の温度が均一とならないことに対する考慮が払われておらず、定着品質異常（例えば光沢ムラ）が発生してしまう可能性があるという問題点があった。

本発明は前述の問題点に鑑み、定着品質が高く、ＩＨヒータが持つ高効率という特性を十分発揮できる消費電力の少ない定着装置、及び該定着装置を有する画像形成装置、の提供を目的とする。

１．記録材を加熱する加熱部と、
電磁誘導作用により該加熱部を発熱させるＩＨヒータと、
前記加熱部に対向し記録材を前記加熱部に押圧する押圧部と、
前記加熱部に接し、前記ＩＨヒータの下流側且つ前記加熱部と前記押圧部とで形成されるニップ領域の上流側に配設され、前記加熱部を加熱する補助加熱部材と、
該補助加熱部材の温度を測定する補助加熱部温度センサと、
前記ＩＨヒータの下流側且つ前記補助加熱部材の上流側に配設され、前記加熱部の温度を測定する加熱部温度センサと、を有していることを特徴とする定着装置。

２．前記加熱部温度センサは、前記加熱部における記録材搬送方向に対する直交方向の中央部側の温度を測定する加熱部中央センサと、使用可能な最大サイズの記録材の通紙領域の端部より内側に位置し前記加熱部における前記直交方向の端部側の温度を測定する加熱部端部センサと、を有していることを特徴とする前記１に記載の定着装置。

３．前記加熱部は、記録材を加熱するベルト状をした加熱ベルトと、前記加熱ベルトを一方で巻架し、前記加熱ベルトを介して前記ＩＨヒータに対向するバックアップローラと、前記加熱ベルトを他方で巻架する加熱側ニップローラと、を有し、
前記ＩＨヒータは前記加熱ベルトを発熱させ、
前記補助加熱部材は前記加熱ベルトを加熱し、
前記加熱部中央センサと前記加熱部端部センサとは、前記加熱ベルトの表面温度を測定し、
前記押圧部は、記録材を前記加熱側ニップローラに向けて押圧する加圧側ニップローラを有する、ことを特徴とする前記２に記載の定着装置。

４．前記加熱部は記録材を加熱する加熱ローラを有し、
前記ＩＨヒータは前記加熱ローラを発熱させ、
前記補助加熱部材は前記加熱ローラを加熱し、
前記加熱部中央センサと前記加熱部端部センサとは、前記加熱ローラの表面温度を測定し、
前記押圧部は、記録材を前記加熱ローラに向けて押圧する加圧側ニップローラを有する、ことを特徴とする前記２に記載の定着装置。

５．トナー画像を形成する画像形成部と、該画像形成部により形成されたトナー画像を記録材に定着する前記１〜４のいずれか１項に記載の定着装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。

６．前記加熱部温度センサは、前記加熱部における記録材搬送方向に対する直交方向の中央部側の温度を測定する加熱部中央センサと、使用可能な最大サイズの記録材の通紙領域の端部より内側に位置し前記加熱部における前記直交方向の端部側の温度を測定する加熱部端部センサと、を有し、
前記加熱部中央センサの測定値と前記加熱部端部センサの測定値とのうち、高い方の測定値と低い方の測定値との間の値に前記加熱ローラを加熱する目標温度を設定し、
該目標温度と前記補助加熱部温度センサの測定値とが一致するように前記補助加熱部材の発熱量を制御する制御部を有することを特徴とする前記５に記載の画像形成装置。

上記発明により、定着品質が高く、ＩＨヒータが持つ高効率という特性を十分発揮できる消費電力の少ない定着装置、及び該定着装置を有する画像形成装置、の提供を可能とした。

画像形成装置の説明図。 定着装置の第１の実施形態の説明図（側面図）。 加熱ベルトと補助加熱ローラと補助ローラ温度センサと加熱ベルト温度センサと用紙との直行方向Ｘの関係を示す図。 定着装置の第２の実施形態の説明図（側面図）。 従来の定着装置の説明図。

各構成の説明の前に文言の説明をする。

定着装置に関する、上流とは加熱ベルト又は加熱ローラの任意の１点が移動してくる側を指し、下流とは加熱ベルト又は加熱ローラの任意の１点が移動していく側を指す。

また、用紙が搬送される方向と平行な方向を平行方向Ｙと称し、ニップ領域において記録材が搬送される面の延長平面に対して直交する方向を直交方向Ｘと称する。

図１は、画像形成装置の説明図である。

画像形成装置の一例として以下タンデム型フルカラー複写機と称せられる画像形成装置Ａを例に取り説明する。

自動原稿搬送装置Ｄは、給紙トレイＤ１に積載された原稿Ｓを１枚ずつピックアップして原稿読み取り領域ｒに搬送し、原稿読み取り領域ｒで画像の情報が読み込まれた原稿Ｓを排紙トレイＤ２に排出する。

原稿画像読取部１は、光源１１及び、移動可能な走査ユニット１２と、原稿画像をラインイメージセンサ１３に結像する光学系１４とを有している。

例えば静止光学系型読取動作の場合は、走査ユニット１２を原稿読み取り領域ｒに固定して、自動原稿搬送装置Ｄにより搬送される原稿Ｓの画像を読み取る。又、移動光学系型読取動作の場合は、走査ユニット１２を移動して、原稿画像読取部１の上に裁置された原稿の画像を読み取る。

ラインイメージセンサ１３により光電変換された原稿画像のアナログ信号は、図示しない画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等が行われ、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の各色毎のデジタル画像データとなる。

第１の像担持体としてのドラム状の感光体２１（２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋ）の周囲に、各色のデジタル画像データに基づく潜像を形成する露光部２２（２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋ）と、各色に対応する潜像をトナーで現像する現像部２３（２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋ）と、感光体２１を一様に帯電する帯電部２４（２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋ）と、中間転写体２６に転写されずに感光体２１の表面に残留したトナーを除去するクリーニング部２５（２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃ、２５Ｋ）と、がそれぞれ配置してある。

ここで、感光体２１と露光部２２と現像部２３とが、トナー画像を形成する画像形成部２を形成している。

また、各感光体２１（２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋ）に対向して、ローラ２６１、２６２、２６３、２６４により回転可能に張架された半導電性エンドレスベルト状の中間転写体２６が配置され、中間転写体２６は図示しない駆動装置によりローラ２６３を介して矢印ｂ方向に駆動されている。

各感光体２１に担持された各色のトナー像は、１次転写ローラ２７（２７Ｙ、２７Ｍ、２７Ｃ、２７Ｋ）の押圧により中間転写体２６に順次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。

記録材に転写されず中間転写体２６に残留したトナーはクリーニング部２８により除去される。

給紙部３は用紙収納部材である複数の給紙カセット３１を有し、給紙カセット３１の内部には記録材が収容されている。

該記録材としては、樹脂シート、シート状の紙、等が挙げられ、以下記録材を用紙Ｐと称する。

収容された用紙Ｐは給紙ローラ３２により１枚ずつピックアップされ、複数の搬送ローラ３３及びレジストローラ３４を経て転写領域３５まで搬送され、２次転写ローラ３６の押圧により搬送された用紙Ｐに中間転写体上の合成されたトナー画像が一括転写される。

トナー画像が転写された用紙Ｐは中間転写体２６から曲率分離され、定着装置４によりトナー画像が用紙Ｐに定着される。

そして、トナー画像が定着された用紙Ｐは排紙ローラ３７に挟持されて、排出口３８から装置外部に排出される。

なお、上述した動作は画像形成装置全体を制御する制御部Ｃにより制御されている。

以上、タンデム型フルカラー複写機を例に挙げて説明したが、モノクロ複写機に定着装置４を適用できることは言うまでもない。

図２は、定着装置の第１の実施形態の説明図（側面図）である。

図において、片面に画像形成が行われる場合は図示右側に位置する前工程で用紙Ｐの図示上面にトナー画像が形成され、両面に画像形成が行われる場合は用紙Ｐの図示上面に最新のトナー画像が形成されている。

定着装置４の第１の実施形態である定着装置４ａは、用紙Ｐを加熱する加熱部５と、加熱部５に用紙Ｐを押圧する押圧部６と、を有している。

そして、加熱部５には、用紙Ｐを加熱するベルト状をした加熱ベルト５１と、電磁誘導作用により加熱ベルト５１を発熱させるＩＨヒータ５２と、加熱ベルト５１を一方で巻架し、ＩＨヒータ５２に対向するバックアップローラ５３と、加熱ベルト５１を他方で巻架する加熱側ニップローラ５４と、加熱ベルト５１に接し、ＩＨヒータ５２の下流側且つ加熱側ニップローラ５４の上流側に配設され、加熱ベルト５１を加熱する補助加熱ローラ５５と、加熱ベルト５１の表面温度を測定する加熱ベルト温度センサ５９と、が配設されており、押圧部６には加熱側ニップローラ５４と対向してニップ領域Ｎを形成する加圧側ニップローラ６１が配設されている。

そして、定着装置４ａの入口４１に搬送された未定着の用紙Ｐは入口ガイド板４２に案内されニップ領域Ｎに至り、ニップ領域Ｎで加熱部５と押圧部６とにより加熱・圧着されトナー像が用紙Ｐに定着される。そして、定着済みの用紙Ｐが排出ガイド板４３に案内されて排紙口４４から排出される。

以下に上記の各構成部材について詳細に説明する。

加熱ベルト５１はリング状の薄いベルトで、磁性金属の薄板（例えば３０〜５０μｍ厚のニッケル、鉄等）を基体とし、磁性金属の薄板の表面に厚さ５０〜３００μｍ、硬度ＪＩＳ−Ａで５〜４０度のシリコンゴムが被覆され、シリコンゴムの表面にＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）又はＰＴＦＥ〔ポリテトラフルオロエチレン（４フッ化）〕、或いはそれらの混合材料がコーティングされており、前記の磁性金属の薄板である磁性金属層５１１がＩＨヒータ５２により発熱する。

なお、バックアップローラ５３と加熱側ニップローラ５４、或いはそのいずれかを回転駆動する不図示の駆動部により加熱ベルト５１は矢印ｃ方向に駆動されている。

ＩＨヒータ５２は、所定の間隔を隔ててバックアップローラ５３に対向して配設されており、内装されたＩＨコイル５２１が高周波電力（例えば２０〜４０ｋＨｚ）を出力する高周波電源５２２に接続されている。

ＩＨコイル５２１は高周波電力が印加されることにより高周波の磁力線を発生し、該磁力線が加熱ベルト５１の磁性金属層５１１を貫通することにより磁性金属層５１１に渦電流Ｉが発生し、発生した渦電流Ｉと磁性金属層５１１の持つ電気抵抗ＲとによりＷ＝Ｉ×Ｒで示されるジュール熱が加熱ベルト５１（磁性金属層５１１）内部に発生する。

バックアップローラ５３は、直径が３０〜５０ｍｍのローラで、非磁性金属（例えばアルミニウム、ＳＵＳ等）を基体とし、該基体の表面に耐熱性非磁性樹脂材〔例えばシリコンゴム、ポリイミド、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等〕が被覆或いはコーティングされている。

そして、ＩＨヒータ５２とバックアップローラ５３とは移動可能な支持部材５３２上に設けられており、ＩＨヒータ５２とバックアップローラ５３とを載置した支持部材５３２が弾性部材５３１（例えば圧縮ばね）により加熱側ニップローラ５４の反対側に向けて付勢されている。

ＩＨヒータ５２とバックアップローラ５３とが支持部材５３２上に設けられているため、支持部材５３２の位置が変化してもＩＨヒータ５２とバックアップローラ５３との間隙、即ちＩＨヒータ５２と加熱ベルト５１との間隙は一定に保たれ、ＩＨヒータ５２の出力に対する加熱ベルト５１の発熱量は一定に保たれる。

加熱側ニップローラ５４は、直径が５０〜７０ｍｍのローラで、金属（例えばアルミニウム、鉄、ＳＵＳ等）よりなる芯金の表面に、弾性体（例えば、厚さ２〜１５ｍｍ、ＪＩＳ−Ａで５〜４０度の硬度のシリコンゴム）を被覆し、その表面に離型層（例えばＰＦＡ又はＰＴＦＥ、或いはそれらの混合材料）がコーティングされている。

加熱ベルト５１を加熱する補助加熱部材である補助加熱ローラ５５は、直径が１６〜２５ｍｍの円筒状のローラで、内部に補助ヒータ５５１を有しており、上流に位置するＩＨヒータ５２で加熱された加熱ベルト５１を補助的に再加熱するローラである。

補助加熱ローラ５５は伝熱特性の高い金属（例えばアルミニウム等）よりなる円筒状の芯金の表面に、離型層（例えばＰＦＡ又はＰＴＦＥ、或いはそれらの混合材料）がコーティングされている。

なお補助加熱ローラ５５は、芯金を伝熱特性の高い金属で構成することにより、補助加熱ローラ５５の直行方向Ｘにおける熱の移動を容易とし、それにより直行方向Ｘにおける温度が均一になるようにしている。

そして、直行方向Ｘの温度が不均一な加熱ベルト５１が接触した時、直行方向Ｘの温度が均一な補助加熱ローラ５５と直行方向Ｘの温度が不均一な加熱ベルト５１との間で熱の授受を行い加熱ベルト５１の直行方向Ｘの温度が均一となるようにしてある。

以下、加熱ベルト５１と補助加熱ローラ５５等の直行方向Ｘ（幅方向、軸方向）における温度の様子を温度分布とも称する。

以上説明したように補助加熱ローラ５５は、加熱ベルト５１の補助加熱機能と、加熱ベルト５１の直行方向Ｘの温度を均一にする機能とを有している。

補助加熱ローラ５５に内装する補助ヒータ５５１は、ハロゲンランプが好適に用いられハロゲンランプにより補助加熱ローラ５５を加熱する。

補助加熱ローラ５５はリング状の加熱ベルト５１の外側に設けられており、補助加熱ローラ５５と加熱ベルト５１との接触面５５３の長さｌが長くなるように、接触面５５３がバックアップローラ５３と加熱側ニップローラ５４との共通接線Ｇ（破線）より内側（図示左側）に位置するようにしてある。

なお、補助加熱ローラ５５は加熱ベルト５１に長時間に亘って伝熱できれば良く、接触面５５３の位置が共通接線Ｇ（破線）の外側に来るように、補助加熱ローラ５５を加熱ベルト５１の内側に配設しても良い。

補助ローラ温度センサ５６は、補助加熱ローラ５５の表面温度を測定する非接触型の温度センサで、サーミスタ、小型の熱伝対を複数接続したサーモパイル等が好適に用いられる。

加熱部温度センサである加熱ベルト温度センサ５９は、ＩＨヒータ５２の下流側且つ補助加熱ローラ５５の上流側に配設されており、加熱ベルト５１の温度を測定する。

そして、加熱ベルト温度センサ５９は、加熱ベルト５１における用紙搬送方向に対する直交方向の中央部側の表面温度即ち、加熱ベルト５１の幅方向中央部側の表面温度を測定する加熱部中央センサ５９１と、使用可能な最大サイズの記録材の通紙領域の端部より内側に位置し、加熱ベルト５１における前記直交方向の端部側の温度即ち、加熱ベルト５１の幅方向端部側の温度を測定する加熱部端部センサ５９２と、を有している。

加熱部中央センサ５９１と加熱部端部センサ５９２とは非接触型の温度センサで、サーミスタ、小型の熱伝対を複数接続したサーモパイル等が好適に用いられる。そして、制御部Ｃは加熱部中央センサ５９１と加熱部端部センサ５９２との測定値に基づいて補助加熱ローラ５５を加熱する目標温度Ｔを算出している。

加圧側ニップローラ６１は、直径が５０〜７０ｍｍのローラで、金属例えばアルミニウム、鉄、ＳＵＳ等よりなる芯金の表面に、弾性体（例えば、厚さ０．５〜５ｍｍ、ＪＩＳ−Ａで５〜４０度の硬度のシリコンゴム）を被覆し、その表面に離型層（例えばＰＦＡ又はＰＴＦＥ、或いはそれらの混合材料）がコーティングされている。

そして、加圧側ニップローラ６１を加熱側ニップローラ５４に向けて付勢する弾性部材（例えば圧縮ばね）６２により、加熱側ニップローラ５４に巻架された加熱ベルト５１に用紙Ｐを５００〜１５００Ｎの力で押圧する。

加熱ベルト５１を回転駆動する手段として、バックアップローラ５３と加熱側ニップローラ５４、或いはそのいずれかを回転駆動する不図示の駆動部を設ける構成について説明したが、補助加熱ローラ５５に不図示のワンウエイクラッチとワンウエイクラッチを駆動する不図示のモータを設け、該モータによりワンウエイクラッチを介して補助加熱ローラ５５を回転駆動しても良い。

ワンウエイクラッチにより、通常は前記駆動部により加熱ベルト５１がバックアップローラ５３等を介して回転され、補助加熱ローラ５５は従動するが、前記駆動部が故障して停止したような場合、前記モータにより補助加熱ローラ５５を介して加熱ベルト５１を回転可能とできる。そして加熱ベルト５１の停止による加熱ベルト５１の異常加熱を防止可能とできる。

以下に、補助加熱ローラ５５による加熱ベルト５１の直行方向Ｘにおける温度の均一化について図３を参照して説明する。

図３は、加熱ベルトと補助加熱ローラと補助ローラ温度センサと加熱ベルト温度センサと用紙との直行方向Ｘの関係を示す図である。

図３は図２で示す補助加熱ローラ５５近傍を側面側（図２・図示右側）から見た図で、説明の理解を容易にするため、加熱部端部センサ５９２は用紙搬送の基準位置ＣＬを中心にして左右対称な位置に１対配置したものとして説明する。

直行方向Ｘにおいて、１対の加熱部端部センサ５９２の取付け間隔ｗ１より狭い幅の用紙を小サイズ用紙ＰＳと称し、１対の加熱部端部センサ５９２の取付け間隔幅ｗ１より広い幅の用紙を大サイズ用紙ＰＬと称する。

先ず、加熱ベルト５１と補助加熱ローラ５５とが接触する接触面５５３における加熱ベルト５１と補助加熱ローラ５５との熱の授受関係について説明する。

加熱ベルト５１の温度に対して補助加熱ローラ５５の温度が高いほど加熱ベルト５１に多くの熱を供給して加熱ベルト５１の温度を上昇させる。又、加熱ベルト５１の温度に対して補助加熱ローラ５５の温度が低いほど加熱ベルト５１から多くの熱を吸収し加熱ベルト５１の温度を低下させる。

従って、加熱ベルト５１の直行方向Ｘにおける温度が不均一な場合に、補助加熱ローラ５５の温度を加熱ベルト５１の高い温度と低い温度との間にすることで、加熱ベルト５１の低温部は補助加熱ローラ５５に加熱され、加熱ベルト５１の高温部は補助加熱ローラ５５に吸熱され、加熱ベルト５１の温度を均一にすることが可能となる。

このため本願発明においては、加熱部中央センサ５９１と加熱部端部センサ５９２との測定値に基づいて補助加熱ローラ５５を加熱する目標温度Ｔを算出する。そして、補助加熱ローラ５５の温度が算出した目標温度Ｔになるように補助ヒータ５５１の発熱量を制御する。

即ち、加熱部中央センサ５９１と加熱部端部センサ５９２とが測定した温度のうち、高い方の温度（例えば２２０℃）と低い方の温度（例えば１８０℃）との間の温度（例えば２００℃）を目標温度Ｔとして設定する。そして、設定した目標温度Ｔになるように、該目標温度Ｔより補助ローラ温度センサ５６の測定値が高い場合は補助ヒータ５５１をＯＦＦ或いは入力電力を減少させる。

又、該目標温度Ｔより補助ローラ温度センサ５６の測定値が低い場合は補助ヒータ５５１をＯＮ或いは入力電力を増加させる。

これにより、加熱ベルト５１の高温部と低温部との間の温度となった補助加熱ローラ５５に加熱ベルト５１が接触することにより、加熱ベルト５１と補助加熱ローラ５５との間で熱の授受が行われ、加熱ベルト５１の直行方向Ｘにおける温度が均一となる。

例えば、小サイズ用紙ＰＳが連続して搬送されている場合、加熱ベルト５１はニップ領域Ｎ（不図示）において、小サイズ用紙ＰＳが通過する小サイズ通過範囲ｗＰＳでは用紙に熱が持ち去られ徐々に温度が低下し、小サイズ用紙ＰＳが通過しない小サイズ非通過範囲ｗＰＳ’では用紙Ｐに熱が持ち去られず徐々に温度が上昇し、直行方向Ｘの温度の不均一を生ずる。

なお、加熱側ニップローラ５４（不図示）と補助加熱ローラ５５等の端部はローラを回転可能に支持する支持部５８から熱が逃げ、結果として加熱ベルト５１の端部の温度を低下させる要因となるが、支持部５８による温度低下は小サイズ非通過範囲ｗＰＳ’における温度上昇に比べ小さいため無視できる。

加熱ベルト５１は補助加熱ローラ５５の上流側に位置するＩＨヒータ５２で加熱されるが、加熱ベルト５１の上述した直行方向Ｘの不均一な温度は、直行方向Ｘに均一な加熱を行うＩＨヒータ５２では解消されず、加熱ベルト５１は上述した直行方向Ｘに不均一な温度分布を持ったまま補助加熱ローラ５５に向かって進んで行く。

加熱ベルト５１の温度が低下した小サイズ通過範囲ｗＰＳに接する補助加熱ローラ５５の部分は徐々に温度が低下しようとする（例えば１８０℃）。又、加熱ベルト５１の温度が上昇した小サイズ非通過範囲ｗＰＳ’に接する補助加熱ローラ５５の部分は徐々に温度が上昇しようとする（例えば２００℃）。

加熱ベルト５１のニップ領域Ｎ直前の直行方向Ｘにおける温度を均一にするため、補助加熱ローラを加熱する目標温度Ｔを、自動的に、加熱部中央センサ５９１の測定値（例えば１８０℃）より高く、且つ加熱部端部センサ５９２の測定値（例えば２００℃）より低い値に更新する。

具体的には、加熱部中央センサ５９１の測定値（例えば１８０℃）と加熱部端部センサ５９２の測定値（例えば２００℃）との中間の温度（例えば１９０℃）より低く、加熱部中央センサ５９１の測定値（例えば１８０℃）より高い温度を算出し（例えば１８５℃）、目標温度Ｔを算出した値（例えば１８５℃）に更新する。

なお、第１回目の定着が行われる前は目標温度Ｔとして予め決められた温度（例えば２００℃）が設定される。

補助ヒータ５５１はその発熱量が制御部Ｃにより制御されており、補助ローラ温度センサ５６による補助加熱ローラ５５の温度測定値が算出した更新値（例えば１８５℃）に等しくなるように制御される。

これにより、加熱ベルト５１の温度が高い端部は、より温度が低い補助加熱ローラ５５の端部に吸熱され、加熱ベルト５１の温度が低い中央部は、温度がより高い補助加熱ローラ５５の中央部に加熱され、加熱ベルト５１の小サイズ通過範囲ｗＰＳと小サイズ非通過範囲ｗＰＳ’との温度分布の不均一さが改善される。即ち加熱ベルト５１の温度分布が均一となる。

加熱ベルト５１の温度分布が均一となることにより、次に大サイズの用紙が定着される時、或いはより小さなサイズの用紙が定着される時に、小サイズ通過範囲ｗＰＳと小サイズ非通過範囲ｗＰＳ’との境界で光沢の差がなくなり高品位の画像が提供できる。

例えば、大サイズ用紙ＰＬが連続して搬送されている場合ニップ領域Ｎ（不図示）において、加熱ベルト５１は大サイズ用紙ＰＬが通過する大サイズ通過範囲ｗＰＬでは、用紙Ｐに熱が持ち去られ徐々に温度が低下する。

又、補助加熱ローラ５５の端部５８はローラを回転可能に支持する支持部５８から熱が逃げるためその温度が下がり、結果として加熱ベルト５１の大サイズ通過範囲ｗＰＬより外側部分の温度は、大サイズ通過範囲ｗＰＬの温度に比べてより低くなる。

上述した大サイズ通過範囲ｗＰＬの温度低下に対して、大サイズ通過範囲ｗＰＬより外側部分の温度低下は無視できず、これ等のため直行方向Ｘの温度の不均一を生ずる。

加熱ベルト５１は補助加熱ローラ５５の上流側に位置するＩＨヒータ５２で加熱されるが、加熱ベルト５１の上述した直行方向Ｘの不均一な温度は、直行方向Ｘに均一な加熱を行うＩＨヒータ５２では解消されず、加熱ベルト５１は上述した直行方向Ｘの不均一な温度分を持ったまま補助加熱ローラ５５に向かって進んで行く。

温度が低下した加熱ベルト５１の大サイズ通過範囲ｗＰＬに接する補助加熱ローラ５５の部分は徐々に温度が低下しようとする（例えば１８０℃）。又、より温度が低下した加熱ベルト５１の大サイズ通過範囲ｗＰＬの外側に接する加熱ベルト５１の部分は徐々に温度がより低下しようとする（例えば１６０℃）。

加熱ベルト５１のニップ領域Ｎ直前の直行方向Ｘにおける温度を均一にするため、補助加熱ローラを加熱する目標温度Ｔを、自動的に、加熱部中央センサ５９１の測定値（例えば１８０℃）より低く、且つ加熱部端部センサ５９２の測定値（例えば１６０℃）より高い値に更新する。

具体的には、加熱部中央センサ５９１の測定値（例えば１８０℃）と加熱部端部センサ５９２の測定値（例えば１６０℃）との中間の温度（例えば１７０℃）より高く、加熱部中央センサ５９１の測定値（例えば１８０℃）より低い温度を算出し（例えば１７５℃）、目標温度Ｔを算出した値（例えば１７５℃）に更新する。

なお、第１回目の定着が行われる前は目標温度Ｔとして予め決められた温度（例えば２００℃）が設定される。

補助ヒータ５５１は、制御部Ｃにより発熱が制御されており、補助ローラ温度センサ５６による補助加熱ローラ５５の温度測定値が算出した更新値（例えば１７５℃）に等しくなるように制御される。

これにより、加熱ベルト５１の温度が端部より高い中央部は、より温度が低い補助加熱ローラ５５の中央部に吸熱され、加熱ベルト５１の温度が中央部よりなお低い端部は、温度がより高い補助加熱ローラ５５の端部に加熱され、加熱ベルト５１の大サイズ通過範囲ｗＰＬと大サイズ非通過範囲ｗＰＬ’との温度分布の不均一さが改善される。即ち加熱ベルト５１の温度分布が均一となる。

加熱ベルト５１の温度分布が均一となることにより、次により大きなサイズの用紙が定着される時、或いはより小さなサイズの用紙が定着される時に、用紙の通過範囲と用紙の非通過範囲との境界で光沢の差がなくなり高品位の画像が提供できる。

加熱部端部センサ５９２を複数対又は１対設けても、或いは１個のみ設けても良い。

複数対設けることにより、各種のサイズに対応して細かく補助加熱ローラを加熱する目標温度Ｔを設定可能となる。又、１個設けることにより装置を簡素化できる。

以上説明したように、ＩＨヒータ５２の下流側且つ定着を行うニップ領域Ｎの上流側に加熱ベルト５１を加熱する補助加熱ローラ５５と、加熱ベルト５１の中央部の表面温度を測定する加熱部中央センサ５９１と、加熱ベルト５１の端部の表面温度を測定する加熱部端部センサ５９２と、を設け、加熱部中央センサ５９１の測定値と加熱部端部センサ５９２の測定値との間の温度に補助加熱ローラの目標温度Ｔを設定し、補助ローラ温度センサ５６による補助加熱ローラ５５の温度測定値が設定した目標温度Ｔに等しくなるように補助ヒータ５５１を制御することにより、加熱ベルト５１の温度分布の不均一を抑制でき、直行方向Ｘに光沢ムラのない均一な定着品質を有する画像の出力を提供可能とした。

なお、補助ヒータ５５１が補助加熱ローラ５５の略全長に亘る１本のヒータであることを前提にして説明したが、補助加熱ローラ５５の中央部分を加熱する中央ヒータ（不図示）と、補助加熱ローラ５５の端部を加熱する端部ヒータ（不図示）とに分割しても良い。

この場合制御部Ｃは、例えば加熱ベルト５１の端部の温度低下が大きい場合は端部ヒータを加熱する目標温度Ｔを現在値より上昇させる一方で、加熱ベルト５１の中央部の温度上昇が大きい場合は中央ヒータを加熱する目標温度を現在値より下げさせる。

このように、加熱ベルト５１の直行方向Ｘの温度分布に応じて補助加熱ローラ５５の温度を直行方向Ｘに細かく調整が可能となり、加熱ベルト５１の直行方向Ｘの温度分布の不均一を効果的に抑制できる。

また、測定した加熱部中央センサ５９１と加熱部端部センサ５９２との測定値をそれぞれ複数個（例えば１０個）順次記憶しておき、該複数個の測定値の移動平均を順次行い、加熱部中央センサ５９１の移動平均値と加熱部端部センサ５９２との移動平均値とをそれぞれ算出する。

そして、算出した加熱部中央センサ５９１の最新の移動平均値と、加熱部端部センサ５９２の最新の移動平均値と、の間の温度を算出し、現在使用している目標温度Ｔに対して、算出した温度を、補助加熱ローラを加熱する最新の目標温度Ｔとして更新しても良い。

上述したように移動平均を行うことにより、加熱部中央センサ５９１と加熱部端部センサ５９２との温度測定における外乱の影響を排除でき、安定した定着が可能となる。

また、加熱部中央センサ５９１と加熱部端部センサ５９２との温度測定値に対する補助加熱ローラを加熱する目標温度Ｔを格納した目標温度テーブル（表１参照）を不図示のメモリに予め格納しておき、加熱部中央センサ５９１と加熱部端部センサ５９２との温度測定値から目標温度Ｔを参照しても良い。

例えば、加熱部中央センサ５９１の測定温度が１６５℃で加熱部端部センサ５９２の測定温度が１９５℃の場合、中央部測定温度欄の１６０〜１７０未満項と、端部測定温度欄の１９０〜２００未満項を参照して１８０℃を得る。

そして、目標温度テーブルで参照した目標温度値（例えば１８０℃）に基づいて補助ヒータ５５１の発熱量を制御する。

この場合は、加熱部中央センサ５９１と加熱部端部センサ５９２とのとの間の温度を算出する必要がなく、制御部Ｃの制御が簡素化できる。

以下に加熱ベルト５１から用紙Ｐを分離する構成について図２を参照して説明する。

用紙Ｐに担持され加熱ベルト５１により溶融されたトナー像は、ニップ領域Ｎを通過後加熱ベルト５１に付着したまま加熱ベルト５１に巻き込まれ易く、このような場合は用紙の搬送異常となってしまう。

このため、ニップ領域Ｎ近傍に空気を吹き付けて、加熱ベルト５１から用紙Ｐを分離させる空気吹き付け部７を設ける。

空気吹き付け部７は、常時空気をニップ領域Ｎに向けて吹き付ける第１空気吹き付け部７１と、用紙先端部Ｐ１がニップ領域Ｎに進入する直前から用紙先端部Ｐ１がニップ領域Ｎを通過し終わるまで空気をニップ領域Ｎに向けて吹き付ける第２空気吹き付け部７２とを有している。

第１空気吹き付け部７１は、常時作動するファン７１１（例えばシロッコファン）と、ファン７１１により発生した空気流をニップ領域Ｎ近傍まで流してニップ領域Ｎに向けて吹き付ける第１ノズル７１２と、を有しており、第１空気吹き付け部７１は加熱ベルト５１により加熱された定着後のトナー画像の温度を下げると共に、加熱ベルト５１から用紙Ｐを分離する機能を有している。

なお、消費電力削減の観点から制御部Ｃにより用紙Ｐがニップ領域Ｎを通過時にファン７１１を作動させるようにしても良い。

第２空気吹き付け部７２は、不図示のコンプレッサから送られる空気Ａ１をＯＮ／ＯＦＦする電磁弁７２１と、空気Ａ１をニップ領域Ｎ近傍まで流してニップ領域Ｎに向けて吹き付ける第２ノズル７２２と、を有しており、第２空気吹き付け部７２は加熱ベルト５１から用紙Ｐを分離する機能を有している。

第１ノズル７１２の開口部は３００ｍｍ×１〜３ｍｍ程度の開口で、１５〜５０ｍ／ｓ程度の風速の空気を噴き出す。

なお、電磁弁７２１は制御部Ｃにより用紙先端部Ｐ１がニップ領域Ｎに進入する直前から用紙先端部Ｐ１がニップ領域Ｎを通過し終わるまでＯＮとされている。

以上説明したように空気吹き付け部７を設けることにより、トナー画像の温度を下げつつ非接触で用紙Ｐを分離可能とした。また、特にカラーのトナー画像のようにトナー量が多い場合、定着により溶融したトナー画像に分離爪等による接触痕の発生を防止した。

また、両面印刷のように用紙Ｐの図示下側（裏面）にもトナー画像が形成される場合は裏面のトナー画像が加圧側ニップローラ６１に巻き込まれる可能性があるため、加圧側ニップローラ６１に当接して加圧側ニップローラ６１から用紙Ｐを分離させる分離手段である分離爪７３を設ける。

分離爪７３は各種の用紙サイズに応じて複数個が直行方向Ｘに並んで配設してあり、個々の分離爪７３がそれぞれ支軸７３１を中心にして揺動可能となっている。そして、弾性部材７３２（例えば引っ張りバネ）により先端部７３１１が加圧側ニップローラ６１に向けて付勢され、先端部７３１１が加圧側ニップローラ６１の表面に当接するようになっている。

分離爪７３１１はポリイミド樹脂で成形され、用紙Ｐの分離性と剥離性を上げるため表面にＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）がコーティングされており、先端部が半径０．０５ｍｍ程度以下の円弧状を為している。

以上説明したように、加圧側ニップローラ６１側にも、用紙Ｐを分離させる分離手段である分離爪７３を設けることにより、両面印刷時にも用紙Ｐを確実に分離可能とした。

なお、モノクロの画像形成装置においては、トナー量もカラーに比べて少ないため、空気吹き付け部７に替えて分離爪７３を加熱ベルト５１側に設けても良い。

図４は定着装置の第２の実施形態の説明図（側面図）である。

第２の実施形態の定着装置４ｂは、第１の実施形態の定着装置４ａの加熱部５が異なる以外は第１の実施形態の定着装置４ａと同様な構成をしている。

このため、加熱ローラ５７、と補助加熱ローラ５５’と、補助ローラ温度センサ５６’とについて説明する。なお、他の構成については第１の実施形態と略同様な構成をしているので詳細な説明を省略する。

第２の実施形態の定着装置４ｂの説明に入る前に、その考え方について説明する。

ＩＨヒータ５２’は加熱ローラ５７の芯金５７１を発熱させるが、芯金５７１より外側に位置する離型層５７３と弾性層５７２とは非磁性体であるため発熱できない。

また、離型層５７３と弾性層５７２とは伝熱特性が低く、特に時間当たりの出力枚数が多い高速機において、ＩＨヒータ５２’で加熱された加熱ローラ５７の部分がニップ領域Ｎに到達する時間内には、発熱した芯金５７１の熱はその一部しか離型層５７３まで到達できず、結果として加熱ローラ５７の温度がトナー像を確実に溶融する温度に到達できない。

このため第２の実施形態の定着装置４ｂは、離型層５７３と弾性層５７２と芯金５７１とを補助加熱ローラ５５’で加熱して、ニップ領域Ｎでトナー像を確実に溶融する温度に上昇させようとするものである。

加熱部５は、用紙Ｐを加熱する加熱ローラ５７と、電磁誘導作用により加熱ローラ５７を発熱させるＩＨヒータ５２’と、加熱ローラ５７に接し、ＩＨヒータ５２の下流側且つニップ領域Ｎの上流側に配設され、加熱ベルト５１を加熱する補助加熱ローラ５５’と、補助加熱ローラ５５’の表面温度を測定する補助ローラ温度センサ５６’と、加熱ローラ５７の表面温度を測定する加熱ローラ温度センサ５９’を有している。

また、押圧部６は、加熱ローラ５７と対向してニップ領域Ｎを形成する加圧側ニップローラ６１を有している。

加熱ローラ５７は、直径が５０〜７０ｍｍのローラで、磁性金属例えばニッケル、鉄等よりなる芯金５７１と、芯金５７１の表面に弾性体（例えば、厚さ２〜１５ｍｍ、ＪＩＳ−Ａで５〜４０度の硬度のシリコンゴム）を被覆した弾性層５７２と、弾性層５７２の表面に離型材（例えばＰＦＡ又はＰＴＦＥ、或いはそれらの混合材料）がコーティングされた離型層５７３と、を有している。

そして、加熱ローラ５７は駆動部（不図示）により矢印ｄ方向に回転駆動されており、磁性金属で構成された芯金５７１がＩＨヒータ５２’により発熱し、加熱ローラ５７が直接用紙Ｐのトナー画像を加熱・溶融させる。

ＩＨヒータ５２’は、所定の間隔を隔てて加熱ローラ５７に対向して配設されている以外は前述のＩＨヒータ５２と同様な構成を有するので詳細な説明は省略する。

補助加熱ローラ５５’は、ＩＨヒータ５２’により加熱された加熱ローラ５７を補助ヒータ５５１’により補助的に加熱する以外は前述の補助加熱ローラ５５と同様な構成を有するので詳細な説明は省略する。

補助ローラ温度センサ５６’は、補助加熱ローラ５５’の表面温度を測定し、前述の補助ローラ温度センサ５６と同様な構成を有するので詳細な説明は省略する。

加熱ローラ温度センサ５９’は、ＩＨヒータ５２’の下流側且つニップ領域Ｎの上流側に、加熱ローラ５７と対向して配置され、加熱ローラ５７の表面温度を測定する。

なお、加熱ローラ温度センサ５９’は前述の加熱ベルト温度センサ５９と同様に複数で構成され、加熱ローラ５７の中央部と端部側とに配置されている。

加圧側ニップローラ６１は、加熱ローラ５７に対向して配設され、用紙Ｐを加熱ローラ５７に直接押圧する以外は前述した加圧側ニップローラ６１と同様な構成をしているため詳細な説明を省略する。

そして制御部Ｃは、中央部と端部側とに配置された加熱ローラ温度センサ５９’の各測定値に基づいて前述した第１の実施形態の定着装置４ａと同様にして目標温度Ｔを得る。

そして、第１の実施形態の定着装置４ａと同様にして、補助ローラ温度センサ５６’による補助加熱ローラ５５’の温度測定値が得た目標温度Ｔに等しくなるように補助ヒータ５５１’を制御する。

なお、以上説明した定着装置４（定着装置４ａ及び定着装置４ｂ）の動作は画像形成装置Ａの制御部Ｃにより実行される。

２ 画像形成部
４ 定着装置
５ 加熱部
６ 加圧部
７ 空気吹き付け部
４ａ 第１の実施形態の定着装置
４ｂ 第２の実施形態の定着装置
５１ 加熱ベルト
５２、５２’ ＩＨヒータ
５３ バックアップローラ
５４ 加熱側ニップローラ
５５、５５’ 補助加熱ローラ
５６、５６’ 補助ローラ温度センサ
５９ 加熱ベルト温度センサ
６１ 加圧側ニップローラ
５９１ 加熱部中央センサ
５９２ 加熱部端部センサ
Ａ 画像形成装置
Ｎ ニップ領域

Claims (6)

1. 記録材を加熱する加熱部と、
   電磁誘導作用により該加熱部を発熱させるＩＨヒータと、
   前記加熱部に対向し記録材を前記加熱部に押圧する押圧部と、
   前記加熱部に接し、前記ＩＨヒータの下流側且つ前記加熱部と前記押圧部とで形成されるニップ領域の上流側に配設され、前記加熱部を加熱する補助加熱部材と、
   該補助加熱部材の温度を測定する補助加熱部温度センサと、
   前記ＩＨヒータの下流側且つ前記補助加熱部材の上流側に配設され、前記加熱部の温度を測定する加熱部温度センサと、を有していることを特徴とする定着装置。
2. 前記加熱部温度センサは、前記加熱部における記録材搬送方向に対する直交方向の中央部側の温度を測定する加熱部中央センサと、使用可能な最大サイズの記録材の通紙領域の端部より内側に位置し前記加熱部における前記直交方向の端部側の温度を測定する加熱部端部センサと、を有していることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記加熱部は、記録材を加熱するベルト状をした加熱ベルトと、前記加熱ベルトを一方で巻架し、前記加熱ベルトを介して前記ＩＨヒータに対向するバックアップローラと、前記加熱ベルトを他方で巻架する加熱側ニップローラと、を有し、
   前記ＩＨヒータは前記加熱ベルトを発熱させ、
   前記補助加熱部材は前記加熱ベルトを加熱し、
   前記加熱部中央センサと前記加熱部端部センサとは、前記加熱ベルトの表面温度を測定し、
   前記押圧部は、記録材を前記加熱側ニップローラに向けて押圧する加圧側ニップローラを有する、ことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記加熱部は記録材を加熱する加熱ローラを有し、
   前記ＩＨヒータは前記加熱ローラを発熱させ、
   前記補助加熱部材は前記加熱ローラを加熱し、
   前記加熱部中央センサと前記加熱部端部センサとは、前記加熱ローラの表面温度を測定し、
   前記押圧部は、記録材を前記加熱ローラに向けて押圧する加圧側ニップローラを有する、ことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
5. トナー画像を形成する画像形成部と、該画像形成部により形成されたトナー画像を記録材に定着する請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。
6. 前記加熱部温度センサは、前記加熱部における記録材搬送方向に対する直交方向の中央部側の温度を測定する加熱部中央センサと、使用可能な最大サイズの記録材の通紙領域の端部より内側に位置し前記加熱部における前記直交方向の端部側の温度を測定する加熱部端部センサと、を有し、
   前記加熱部中央センサの測定値と前記加熱部端部センサの測定値とのうち、高い方の測定値と低い方の測定値との間の値に前記加熱ローラを加熱する目標温度を設定し、
   該目標温度と前記補助加熱部温度センサの測定値とが一致するように前記補助加熱部材の発熱量を制御する制御部を有することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。

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