JP2012163916A - 定着装置及びその定着装置を備える画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着ローラを加熱するためのヒータ制御の暴走を適確に阻止することがでる定着装置を提供する。
【解決手段】定着ローラ１１と加圧ローラ１２間のニップ域の中央Ｇに対して第１サーミスタ２１とサーモスタット１７を対称配置しているので、第１サーミスタ２１による検出温度とサーモスタット１７による感知温度とが常に同様に変化し、第１サーミスタ２１による検出温度が上限温度Ｆ３まで上昇したときには、サーモスタット１７による感知温度も上限温度Ｆ３まで上昇して、サーモスタット１７がオンからオフに切替わり、ヒータランプ１６の通電が適確なタイミングで停止される。
【選択図】図３

Description

本発明は、用紙上に形成されたトナー像を定着させる定着装置及びその定着装置を備える画像形成装置に関する。

この種の定着装置は、電子写真法、静電記録法、磁気写真法等の画像形成装置に適用され、トナー像が形成された用紙（普通紙、静電記録用紙、写真用紙等）を定着ローラ（加熱ローラとも称す）と加圧ローラ間のニップ域に挟み込んで加熱及び加圧し、用紙上のトナー像を定着させるものである。

このような定着装置では、例えば用紙中央を定着ローラと加圧ローラ間のニップ域の中央に合わせて、用紙をニップ域に通している。この場合は、定着ローラの中央付近の熱量が用紙に奪われて、定着ローラの中央付近の温度が低下し、また定着ローラの両端付近が用紙に接触する機会が少なく、定着ローラの両端付近の温度がその中央付近の温度よりも高くなるという傾向にあり、定着ローラの両端付近だけが過熱し易い。

このため、定着ローラ内部に複数のヒータを配置し、定着ローラの中央付近と両端付近をそれぞれのヒータにより加熱して、定着ローラの中央付近と両端付近の温度差を低減させるという技術が提案されている。ところが、複数のヒータを設け、これらのヒータを個別に制御すると、部品点数の増加や制御の複雑化を招く。

そこで、特許文献１では、定着ローラの内側に１本のランプヒータを設けて、１本のランプヒータのみにより定着ローラを加熱し、定着ローラの中央付近の温度と端部付近の温度を第１及び第２サーミスタによりそれぞれ検出し、第１サーミスタにより検出された定着ローラの中央付近の温度に基づきランプヒータの通電制御を行って、定着ローラの温度を制御し、また第２サーミスタにより検出された定着ローラの端部付近の温度が定着ローラの軸受け（樹脂製）の耐熱温度に達すると、ランプヒータの通電を停止して、定着ローラの過熱を防止している。

特開２００４−０１３０５８号公報

しかしながら、特許文献１では、第１及び第２サーミスタによる検出温度に基づきランプヒータの通電を制御したり停止させたりしても、このヒータ制御が暴走したときの対策が考慮されておらず、ヒータ制御の暴走を適確かつ確実に阻止することができなかった。

また、第２サーミスタにより検出された定着ローラの端部付近の温度が定着ローラの軸受け（樹脂製）の耐熱温度に達すると、ランプヒータの通電を停止して、定着ローラの過熱を防止しているが、樹脂の種類によりその耐熱温度が大きく異なるため、樹脂の耐熱温度をランプヒータの通電を停止するときの温度として設定することが、画像形成装置の画像形成動作に好ましいとはいえなかった。

そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、定着ローラを加熱するためのヒータ制御の暴走を適確に阻止することができ、またヒータの通電を停止するときの温度として画像形成装置の画像形成動作に支障を来たすことがない温度を設定した定着装置及びその定着装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の定着装置は、定着ローラと、前記定着ローラを加熱する単一の加熱部材と、前記定着ローラに圧接された加圧ローラと、前記定着ローラと前記加圧ローラとの間に挟み込まれて搬送される用紙に接触する前記定着ローラの接触領域の温度を検出する第１温度検出素子と、前記接触領域から外れた前記定着ローラの非接触領域の温度を検出する第２温度検出素子とを備え、前記第１温度検出素子による検出温度に基づき前記加熱部材の通電制御を行い、前記第２温度検出素子による検出温度が規定温度に到達すると、前記加熱部材の通電制御を停止する定着装置であって、前記定着ローラの接触領域の温度が前記規定温度よりも高い上限温度に達すると、この上限温度を感知して前記加熱部材の通電を切断する導通切断部を備え、前記定着ローラの軸方向における前記用紙の中央位置を前記定着ローラの基準位置に合わせて、前記用紙を前記定着ローラと前記加圧ローラとの間に挟み込んで搬送しているとすると、前記基準位置に対して前記第１温度検出素子と前記導通切断部とを対称に配置している。

このような本発明の定着装置では、単一の加熱部材により定着ローラを加熱し、第１及び第２温度検出素子による検出温度に基づき加熱部材の通電制御を行っているが、この加熱部材の制御が暴走したときの対策が必用である。そこで、定着ローラの軸方向における用紙の中央位置を定着ローラの基準位置に合わせているとすると、この基準位置に対して第１温度検出素子と導通切断部とを対称に配置している。従って、第１温度検出素子による定着ローラの温度検出位置と、導通切断部による定着ローラの温度感知位置とは、用紙の中央が通過する位置に対して対称の関係にある。そして、第１温度検出素子により用紙に接触する定着ローラの接触領域の温度が検出されることから、導通切断部によっても用紙に接触する定着ローラの接触領域の温度が感知される。このため、用紙の定着処理に伴い、第１温度検出素子による定着ローラの検出温度と導通切断部による定着ローラの感知温度とは、常に同様に変化して、略同一の値となる。よって、加熱部材の制御が暴走して、第１温度検出素子による定着ローラの検出温度が上限温度まで上昇したときには、導通切断部による定着ローラの感知温度も上限温度まで上昇し、導通切断部により上限温度が直ちに感知されて、加熱部材の通電が適確なタイミングで停止される。

また、本発明の定着装置においては、前記導通切断部は、前記加熱部材の通電ラインに挿入されたサーモスタットであるのが好ましい。また、前記加熱部材は、前記定着ローラの長手方向に長く設けられたものであるのが好ましい。

また、本発明の定着装置においては、前記定着ローラの軸受け軟化温度又は溶融温度は、前記上限温度以下であって、前記規定温度よりも高い。

この場合は、定着ローラが規定温度に達しても、定着ローラの軸受けが軟化もしくは溶融することがなく、定着装置の動作が可能である。また、定着ローラが規定温度を超えて上限温度へと上昇し続けたときには、定着ローラの軸受けが軟化もしくは溶融して、定着ローラが導通切断部に接近もしくは接触し、導通切断部により上限温度が確実に感知されて、加熱部材の通電が確実に停止される。

次に、本発明の画像形成装置は、定着ローラと、前記定着ローラを加熱する単一の加熱部材と、前記定着ローラに圧接された加圧ローラと、前記定着ローラと前記加圧ローラとの間に挟み込まれて搬送される用紙に接触する前記定着ローラの接触領域の温度を検出する第１温度検出素子と、前記接触領域から外れた前記定着ローラの非接触領域の温度を検出する第２温度検出素子とを備え、前記第１温度検出素子による検出温度に基づき前記加熱部材の通電制御を行い、前記第２温度検出素子による検出温度が規定温度に到達すると、前記加熱部材の通電制御を停止する定着装置、及び一定枚数の用紙を収容して満杯状態になる給紙カセットを備え、前記給紙カセットから供給された用紙上にトナー像を形成し、前記定着装置により前記用紙を加熱及び加圧して、前記用紙上のトナー像を定着する画像形成装置であって、前記加熱部材の通電制御を維持した状態で、前記給紙カセットから順次供給された前記一定枚数の用紙上のトナー像を連続的に定着したときの前記定着ローラの非接触領域の到達温度よりも高い温度を、前記加熱部材の通電制御を停止するときの前記規定温度として設定している。

このような本発明の画像形成装置では、加熱部材の通電制御を維持した状態で、満杯状態の給紙カセットから順次供給された全ての用紙上のトナー像を連続的に定着したときの定着ローラの非接触領域の到達温度よりも高い温度を、加熱部材の通電制御を停止するときの規定温度として設定している。このため、満杯状態の給紙カセットから供給される全ての用紙の定着が終了するまで、第２温度検出素子による検出温度（非接触領域の温度）が規定温度に到達することはなく、加熱部材の通電制御が停止されることはなく、用紙の定着を継続することができる。また、満杯状態の給紙カセットから供給される全ての用紙の定着が終了した後に、加熱部材の通電制御が停止されても、このときには給紙カセットに用紙を補給する必要があり、この補給作業の間に定着ローラの温度が低下するため、この補給作業が終了した直後から用紙の定着を再開することができる。

また、本発明の画像形成装置においては、前記加熱部材の通電制御を停止した後で、前記定着ローラと前記加圧ローラによる用紙の搬送動作を継続している。

この場合は、定着ローラと加圧ローラが回転し続けるので、各ローラ周囲に空気の流れが生じ、この空気の流れにより各ローラの温度が速やかに低下する。

このような本発明の定着装置によれば、定着ローラの軸方向における用紙の中央位置を定着ローラの基準位置に合わせているとすると、この基準位置に対して第１温度検出素子と導通切断部とを対称に配置している。このため、用紙の定着処理に伴い、第１温度検出素子による定着ローラの検出温度と導通切断部による定着ローラの感知温度とは、常に同様に変化して、略同一の値となる。よって、加熱部材の制御が暴走して、第１温度検出素子による定着ローラの検出温度が上限温度まで上昇したときには、導通切断部による定着ローラの感知温度も上限温度まで上昇し、導通切断部により上限温度が直ちに感知されて、加熱部材の通電が適確なタイミングで停止される。

また、本発明の画像形成装置によれば、加熱部材の通電制御を維持した状態で、満杯状態の給紙カセットから順次供給された全ての用紙上のトナー像を連続的に定着したときの定着ローラの非接触領域の到達温度よりも高い温度を、加熱部材の通電制御を停止するときの規定温度として設定している。このため、満杯状態の給紙カセットから供給される全ての用紙の定着が終了するまで、第２温度検出素子による検出温度（非接触領域の温度）が規定温度に到達することはなく、加熱部材の通電制御が停止されることはなく、用紙の定着を継続することができる。

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の主要部を示す断面図である。 本実施形態の定着装置を概略的に示す断面図である。 図２の定着装置を概略的に示す正面図である。 （ａ）は定着装置における定着ローラに沿って配されたサーモスタット、第１及び第２サーミスタの位置を示す図であり、（ｂ）は定着ローラの表面温度分布を示すグラフである。 定着ローラのヒータランプの制御系の構成を示すブロック図である。 ヒータランプの通電制御が停止されるときの定着ローラの規定温度を適確に設定して、満杯状態の給紙カセットから全ての記録用紙を順次供給し、全ての記録用紙上のトナー像を連続的に定着したときに求めた定着装置の動作状態を示すグラフである。 ヒータランプの通電制御が停止されるときの定着ローラの規定温度を低く設定して、満杯状態の給紙カセットから全ての記録用紙を順次供給し、全ての記録用紙上のトナー像を連続的に定着したときに求めた定着装置の動作状態を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。

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の主要部を示す断面図である。この画像形成装置１は、電子写真法によりトナー画像を記録用紙上に形成するものであり、給紙カセット２、感光体ドラム３、転写ベルト４、及び定着装置５等を備えている。

感光体ドラム３は、その表面に感光層を有するものであって、一定の回転速度で矢印Ａの方向に回転駆動されている。この感光体ドラム３の回転に伴い、帯電装置（図示せず）により感光体ドラム３の表面が所定の電位に均一に帯電され、露光装置（図示せず）により感光体ドラム３の表面に静電潜像が形成され、現像装置（図示せず）により感光体ドラム３の表面の静電潜像がトナー像に現像される。

転写ベルト４は、感光体ドラム３の表面速度と同一の速度で矢印Ｂの方向に駆動されて周回移動しており、感光体ドラム３に圧接されて、相互間にニップ域を形成している。このニップ域には、その下方の給紙カセット２から搬送されて来た記録用紙が導入され、このニップ域で記録用紙が搬送されつつ、感光体ドラム３表面のトナー像が記録用紙に転写される。転写ベルト４には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。

記録用紙は、感光体ドラム３と転写ベルト４間のニップ域でトナー像を転写された後、更に上方に搬送されて、定着装置５へと導かれる。定着装置５は、定着ローラ（加熱ローラとも称す）１１及び加圧ローラ１２を備えている。各ローラ１１、１２は、相互に圧接されて、相互間にニップ域を形成しており、定着ローラ１１が回転駆動され、加圧ローラ１２が従動回転する。搬送されて来た用紙は、各ローラ１１、１２間のニップ域に挟み込まれて加熱及び加圧され、用紙上のトナー像が定着される。

また、給紙カセット２の端部には用紙ピックアップローラ６が設けられており、この用紙ピックアップローラ６により給紙カセット２から記録用紙が１枚ずつ引き出されて用紙搬送経路Ｓへと搬送される。

用紙搬送経路Ｓに沿って、用紙レジストローラ７、感光体ドラム３、転写ベルト４、及び定着装置５等が配置されている。用紙レジストローラ７は、搬送されて来た記録用紙を一旦停止させて、記録用紙の先端を揃えてから、感光体ドラム３と転写ベルト４間のニップ域で感光体ドラム３上のトナー像が記録用紙に転写されるように、感光体ドラム３及び転写ベルト４の回転にあわせて、記録用紙をタイミングよく搬送する。この記録用紙は、感光体ドラム３と転写ベルト４間のニップ域を通過し、更に定着ローラ１１と加熱ローラ１２間のニップ域を通過して上方へと搬送され、排紙トレイ（図示せず）等に排出される。

次に、画像形成装置１における定着装置５を詳しく説明する。図２は、定着装置５を概略的に示す断面図であり、また図３は、定着装置５を概略的に示す正面図である。

定着装置５では、定着ローラ１１の回転軸１１ａの両端部をそれぞれの合成樹脂製の軸受け１３により支持し、加圧ローラ１２の回転軸１２ａの両端部をそれぞれの合成樹脂製の軸受け１４により支持している。また、定着ローラ１１の各合成樹脂製の軸受け１３と加圧ローラ１２の各合成樹脂製の軸受け１４とを相互に接離自在に支持し、バネ（図示せず）により加圧ローラ１２の各合成樹脂製の軸受け１４を定着ローラ１１の各合成樹脂製の軸受け１３側に付勢して、定着ローラ１１と加圧ローラ１２を相互に圧接させ、定着ローラ１１と加圧ローラ１２間にニップ域を形成している。

また、定着ローラ１１の回転軸１１ａの一端部に回転軸１１ａと同芯状のギア１５を固定しており、ギア１５に画像形成装置１側の駆動ギア（図示せず）を歯合させ、この駆動ギアの回転をギア１５に伝達して、定着ローラ１１を回転させ、定着ローラ１１に圧接されている加圧ローラ１２を従動回転させている。

定着ローラ１１は、例えば中空管状の回転軸１１ａの外表面に弾性層を設け、この弾性層の外表面に離型層を形成してなる３層構造のローラである。加圧ローラ１２も、定着ローラ１１と同様に、中空管状の回転軸１２ａの外表面に弾性層を設け、この弾性層の外表面に離型層を形成してなる３層構造のローラである。

定着ローラ１１の回転軸１１ａの内側には、該ローラ１１を加熱する加熱部材である一本のヒータランプ（ハロゲンランプ）１６が設けられている。ヒータランプ１６は、定着ローラ１１の長手方向に延びる棒状のものであり、定着ローラ１１の略全体を加熱する。そして、定着ローラ１１の熱が定着ローラ１１に圧接されている加圧ローラ１２に伝達され、加圧ローラ１２も加熱される。定着ローラ１１及び加圧ローラ１２のいずれも、中空管状の３層構造のローラであるが、それらの周壁の厚みが薄くされて、それらの周壁の熱量が低く抑えられている。このため、ヒータランプ１６により定着ローラ１１の周壁が容易に加熱され、定着ローラ１１により加圧ローラ１２も容易に加熱されて、定着ローラ１１の表面温度が短時間で定着温度まで上昇し、ヒータランプ１６のオン時点から定着処理開始時点までの待機時間が短くされている。

更に、定着ローラ１１の中央付近にはサーモスタット１７と第１サーミスタ２１が設けられ、定着ローラ１１の一端部付近には第２サーミスタ２２が設けられている。サーモスタット１７は、定着ローラ１１の表面温度を感知して、定着ローラ１１が過熱状態になったときにオンからオフに切替わる。また、第１及び第２サーミスタ２１、２２は、定着ローラ１１の表面温度を検出する。

次に、サーモスタット１７、第１及び第２サーミスタ２１、２２について詳しく説明する。図４（ａ）は、定着ローラ１１に沿って配されたサーモスタット１７、第１及び第２サーミスタ２１、２２の位置を示す図であり、図４（ｂ）は、定着ローラ１１の表面温度分布を示すグラフである。

ここで、定着装置５においては、記録用紙のサイズにかかわらず、定着ローラ１１の軸方向における記録用紙の中央を定着ローラ１１と加圧ローラ１２間のニップ域の中央（定着ローラ１１の基準位置）Ｇに合わせて、記録用紙をニップ域に通している。従って、画像形成装置１で用いられる最小サイズの記録用紙が各ローラ１１、１２に接触する領域を、最小接触領域Ｅｓとすると、最小接触領域Ｅｓの中央がニップ域の中央Ｇに一致する。また、画像形成装置１で用いられる最大サイズの記録用紙が各ローラ１１、１２に接触する領域を、最大接触領域Ｅｄとすると、最大接触領域Ｅｄの中央がニップ域の中央Ｇに一致する。ヒータランプ１６は、その長さを最大接触領域Ｅｄの幅よりも僅かに長くされて、各ローラ１１、１２の最大接触領域Ｅｄを確実に加熱することができるようにされている。

このように記録用紙は、そのサイズにかかわらず、各ローラ１１、１２間のニップ域の中央Ｇを必ず通過する。このため、定着ローラ１１の中央付近の熱量が記録用紙に奪われて、定着ローラ１１の中央付近の表面温度が低下する傾向にある。また、記録用紙が定着ローラ１１の両端付近に接触する確率が低く、最大接触領域Ｅｄの両端付近の熱量が記録用紙に奪われる確率も低く、最大接触領域Ｅｄの両端付近の表面温度が定着ローラ１１の中央付近の表面温度よりも高くなる傾向にある。この結果、定着ローラ１１の表面温度分布が図４（ｂ）のグラフに示すようなものとなる。

第１サーミスタ２１は、最小接触領域Ｅｓに配置されて、定着ローラ１１の表面に接触しており、定着ローラ１１の中央付近の表面温度を検出する。また、第２サーミスタ２２は、最大接触領域Ｅｄから外れた非接触領域Ｄ（ヒータランプ１６の端部近傍）に配置されて、定着ローラ１１の表面に接触しており、最大サイズであっても記録用紙に接触することがない定着ローラ１１の一端部の表面温度を検出する。

また、サーモスタット１７は、ニップ域の中央Ｇに対して第１サーミスタ２１とは対称となる位置に配置され、定着ローラ１１の表面から僅かに離間して、定着ローラ１１の表面とは非接触となっている。ここで、ニップ域の中央Ｇから定着ローラ１１の一端側に離れた第１サーミスタ２１の位置までの距離をＨ１とすると、ニップ域の中央Ｇから定着ローラ１１の他端側に離れたサーモスタット１７の位置までの距離もＨ１となっている。このような配置関係が設定され、またヒータランプ１６の長さが最小接触領域Ｅｓよりも充分に長く、ヒータランプ１６により定着ローラ１１の最小接触領域Ｅｓが均一に加熱されることから、第１サーミスタ２１による定着ローラ１１の検出温度とサーモスタット１７による定着ローラ１１の感知温度とは、常に同様に変化して、略同一の値となる。

次に、第１及び第２サーミスタ２１、２２の検出温度に基づくヒータランプ１６の通電制御を詳しく説明する。図５は、定着ローラ１１のヒータランプ１６の制御系の構成を示すブロック図である。

図５において、ヒータ電源部２３は、電力パルス信号をヒータランプ１６に供給し、電力パルス信号をＰＷＭ制御するものであって、ヒータランプ１６を発熱させ、ヒータランプ１６の発熱量を変更する。制御部２４は、ヒータ電源部２３を制御して、電力パルス信号のパルス幅（デューティ比）を調節する。例えば、制御部２４は、第１サーミスタ２１により検出された定着ローラ１１の最小接触領域Ｅｓの表面温度と予め設定された定着温度Ｆ１（例えば、Ｆ１＝１６５℃）とを比較し、定着ローラ１１の最小接触領域Ｅｓの表面温度が定着温度Ｆ１よりも低いときに、電力パルス信号のパルス幅を広くして、ヒータランプ１６の発熱量を増大させ、定着ローラ１１の最小接触領域Ｅｓの表面温度を上昇させる。また、制御部２４は、定着ローラ１１の最小接触領域Ｅｓの表面温度が定着温度Ｆ１よりも高いときに、電力パルス信号のパルス幅を狭くして、ヒータランプ１６の発熱量を減少させ、定着ローラ１１の最小接触領域Ｅｓの表面温度を低くする。これにより、定着ローラ１１の最小接触領域Ｅｓの表面温度が規定温度Ｆ１に一致するように制御される。

また、制御部２４は、第２サーミスタ２２により検出された定着ローラ１１の非接触領域Ｄの表面温度と予め設定された規定温度Ｆ２（例えば、Ｆ２＝２３０℃、Ｆ２＞Ｆ１）とを比較し、定着ローラ１１の非接触領域Ｄの表面温度が規定温度Ｆ２よりも低いときに、第１サーミスタ２１による検出温度に基づくヒータランプ１６の制御を継続し、また定着ローラ１１の非接触領域Ｄの表面温度が規定温度Ｆ２に達すると、ヒータ電源部２３からの電力パルス信号の出力を停止させ、ヒータランプ１６の発熱を停止させる。これにより、定着ローラ１１の温度が異常に上昇することが防止される。

更に、制御部２４は、ヒータ電源部２３からの電力パルス信号の出力を停止させた後、第２サーミスタ２２による検出温度が一定温度幅だけ低下すると、ヒータ電源部２３からの電力パルス信号の出力を再開して、ヒータランプ１６を発熱させ、定着装置５による定着動作を再開する。

すなわち、第１サーミスタ２１による検出温度に基づき定着ローラ１１の最小接触領域Ｅｓの表面温度が定着温度Ｆ１に調節され、第２サーミスタ２２による検出温度が規定温度Ｆ２に達すると、ヒータランプ１６への通電が遮断されて、定着ローラ１１の温度が異常に上昇することが防止される。

このように第１及び第２サーミスタ２１、２２による検出温度に基づきヒータランプ１６の通電制御や通電の遮断制御が行われて、定着ローラ１１の中央付近の表面温度が制御され、また定着ローラ１１の過熱が防止される。

しかしながら、第１及び第２サーミスタ２１、２２等の故障が生じた場合は、ヒータランプ１６の制御が暴走して、定着ローラ１１が過熱し、周辺部品が故障したり溶融するので、ヒータランプ１６の制御が暴走したときの対策が必用である。

そこで、本実施形態では、図５に示すようにサーモスタット１７をヒータ電源部２３からヒータランプ１６への通電ライン２５に挿入している。このサーモスタット１７は、定着ローラ１１の最小接触領域Ｅｓの表面温度（第１サーミスタ２１による定着ローラ１１の検出温度に一致する）を感知し、感知した表面温度が予め設定された上限温度Ｆ３（Ｆ３＞Ｆ２＞Ｆ１）未満でオンを維持して、通電ライン２５を導通させ、ヒータランプ１６の通電制御を可能にし、また感知した表面温度が上限温度Ｆ３以上になると、オンからオフに切替わって、通電ライン２５を遮断し、ヒータランプ１６の通電制御を停止させて、ヒータランプ１６の制御の暴走を阻止する。

詳しくは、制御部２４によるヒータランプ１６の制御が暴走した状態では、第１サーミスタ２１により検出される定着ローラ１１の最小接触領域Ｅｓの表面温度が上限温度Ｆ３よりも高くなっても、あるいは第２サーミスタ２２により検出される定着ローラ１１の非接触領域Ｄの表面温度が規定規定温度Ｆ２以上になっても、ヒータ電源部２３から電力パルス信号が出力され続け、ヒータランプ１６が発熱し続け、定着ローラ１１の温度が上昇し続ける。このとき、サーモスタット１７は、定着ローラ１１の最小接触領域Ｅｓの表面温度を感知し、この感知温度が上限温度Ｆ３に達すると、オンからオフに切替わり、通電ライン２５を遮断して、ヒータランプ１６の通電制御を停止させる。

先に述べたように第１サーミスタ２１による検出温度とサーモスタット１７による感知温度とは、常に同様に変化して、略同一の値となることから、ヒータランプ１６の制御が暴走して、第１サーミスタ２１により検出される定着ローラ１１の最小接触領域Ｅｓの表面温度が上限温度Ｆ３まで上昇したときには、サーモスタット１７による感知温度も上限温度Ｆ３まで上昇し、サーモスタット１７により上限温度Ｆ３が直ちに感知されて、サーモスタット１７がオンからオフに切替わり、ヒータランプ１６の通電が適確なタイミングで停止される。

また、サーモスタット１７がオンからオフに切替わる定着ローラ１１の中央付近の上限温度Ｆ３は、各合成樹脂製の軸受け１３の軟化温度もしくは溶融温度以上に設定されている（各合成樹脂製の軸受け１３の軟化温度もしくは溶融温度が上限温度Ｆ３以下である）。このため、定着ローラ１１の中央付近の表面温度が上限温度Ｆ３まで上昇したときに定着ローラ１１の中央付近からの放熱によりサーモスタット１７の温度が充分に上昇せず、サーモスタット１６が切替わらなくても、定着ローラ１１の両端部の温度が上限温度Ｆ３まで上昇したときには定着ローラ１１の両端部からの熱伝導により各合成樹脂製の軸受け１３が軟化もしくは溶融して、定着ローラ１１に対する加圧ローラ１２からの圧接圧力に耐え切れずに各合成樹脂製の軸受け１３が変形し、定着ローラ１１が加圧ローラ１２とは反対側に変位する。そして、サーモスタット１７は、定着ローラ１１に対して加圧ローラ１２とは反対側の位置に配置されていることから、加圧ローラ１２とは反対側に変位して来た定着ローラ１１と接触する。この結果、サーモスタット１７により定着ローラ１１の表面温度が直接感知され、サーモスタット１７の感知温度が上限温度Ｆ３まで確実に上昇して、サーモスタット１７がオンからオフに切替わり、ヒータランプ１６の通電が確実に停止される。

ただし、定着ローラ１１の回転軸１１ａの両端部を支持している各合成樹脂製の軸受け１３の軟化温度もしくは溶融温度は、ヒータランプ１６の通電制御が停止されるときの定着ローラ１１の端部の規定温度Ｆ２よりも高く設定されている。このため、定着ローラ１１の両端部の温度が規定温度Ｆ２になっても、定着ローラ１１の回転軸１１ａの端部が各合成樹脂製の軸受け１３で支持され、定着装置５の動作が可能である。

このようにニップ域の中央Ｇに対して第１サーミスタ２１とサーモスタット１７を対称配置しているので、第１サーミスタ２１による検出温度とサーモスタット１７による感知温度とが常に同様に変化し、第１サーミスタ２１による検出温度が上限温度Ｆ３まで上昇したときには、サーモスタット１７による感知温度も上限温度Ｆ３まで上昇して、サーモスタット１７がオンからオフに切替わり、ヒータランプ１６の通電が適確なタイミングで停止される。

また、定着ローラ１１の中央付近からの放熱によりサーモスタット１７の温度が充分に上昇しなくても、定着ローラ１１の両端部の温度が上限温度Ｆ３まで上昇したときには、定着ローラ１１の各合成樹脂製の軸受け１３が軟化もしくは溶融して変形し、定着ローラ１１が加圧ローラ１２とは反対側に変位してサーモスタット１７に接触するので、サーモスタット１７の感知温度が上限温度Ｆ３まで確実に上昇して、サーモスタット１７がオンからオフに切替わり、ヒータランプ１６の通電が確実に停止される。

一方、本実施形態では、第２サーミスタ２２による検出温度が規定温度Ｆ２（例えば、Ｆ２＝２３０℃）に達すると、ヒータランプ１６の発熱を停止させているが、ヒータランプ１６の発熱を不用意に停止させると、定着装置５の定着動作を中断させることになるため、規定温度Ｆ２を、定着装置５の定着動作に支障を来たさない温度に設定している。

詳しくは、規定温度Ｆ２として、ヒータランプ１６の発熱を継続した状態で、満杯状態の給紙カセット２から順次供給された全ての記録用紙上のトナー像を定着装置５で連続的に定着したときの定着ローラ１１の非接触領域Ｄの到達温度よりも高い温度を設定している。これにより、給紙カセット２に収容されている全ての記録用紙の連続的な定着が可能になる。

例えば、給紙カセット２に最大サイズの記録用紙を２５０枚収納したときに、給紙カセット２が満杯状態になるものとすると、規定温度Ｆ２として、ヒータランプ１６の発熱を継続した状態で、給紙カセット２から２５０枚の記録用紙を順次供給して、全ての記録用紙上にトナー像を転写形成し、全ての記録用紙上のトナー像を定着装置５で連続的に定着しときの定着ローラ１１の非接触領域Ｄの到達温度（例えば、２２０℃）よりも高い温度（例えば、Ｆ２＝２３０℃）を設定している。

図６は、２５０枚の最大サイズの記録用紙を給紙カセット２から順次供給し、全ての記録用紙上のトナー像を連続的に定着したときに求めた定着装置５の動作状態を示すグラフであり、第１サーミスタ２１により検出された定着ローラ１１の最小接触領域Ｅｓの表面温度の特性ｆ１、第２サーミスタ２２により検出された定着ローラ１１の非接触領域Ｄの表面温度の特性ｆ２、ヒータ電源部２３からヒータランプ１６へと供給される電力パルス信号ｐ、及び画像形成装置１側の定着ローラ１１を駆動する駆動モータの駆動信号ｗを示している。

図６のグラフにおいては、時点ｔ１から給紙カセット２による給紙及び定着装置５による定着が開始され、時点ｔ２で給紙及び定着が終了しており、時点ｔ１〜時点ｔ２の期間、ヒータ電源部２３からヒータランプ１６へと電力パルス信号ｐが継続的に出力され、電力パルス信号ｐのパルス幅が制御されて、第１サーミスタ２１により検出された定着ローラ１１の最小接触領域Ｅｓの表面温度が略一定に維持され、また第２サーミスタ２２により検出された定着ローラ１１の非接触領域Ｄの表面温度が徐々に２２０℃まで上昇している。

従って、満杯状態の給紙カセット２から供給される全ての記録用紙の定着が終了するまでは、第２サーミスタ２２による検出温度が規定温度Ｆ２に達することはなく、ヒータランプ１６の通電制御が停止されることはなく、記録用紙の定着を継続することができる。よって、ヒータランプ１６の通電制御を停止するときの規定温度Ｆ２を画像形成装置１の画像形成動作に好ましい温度に設定しているといえる。

また、満杯状態の給紙カセット２から供給される全ての記録用紙の定着が終了した後に、第２サーミスタ２２による検出温度が規定温度Ｆ２に達して、ヒータランプ１６の通電制御が停止されても、このときには給紙カセット２に記録用紙を補給する必要があり、この補給作業の間に定着ローラ１１の表面温度が低下するため、この補給作業が終了した直後から記録用紙の定着を再開することができる。

更に、ヒータランプ１６の通電制御が停止されても、駆動モータの駆動信号ｗを継続させて、定着ローラ１１を駆動し続け、定着ローラ１１及び加圧ローラ１２を回転させ続けるのが好ましい。この場合は、各ローラ１１、１２周囲に空気の流れが生じ、この空気の流れにより各ローラ１１、１２の表面温度が速やかに低下し、記録用紙の定着を確実に再開することができる。

図７は、図６のグラフと同様の条件、つまり２５０枚の最大サイズの記録用紙を給紙カセット２から順次供給し、全ての記録用紙上のトナー像を定着装置５で連続的に定着するという条件で、規定温度Ｆ２を上記到達温度（例えば、２２０℃）に設定したときの第１サーミスタ２１により検出された定着ローラ１１の最小接触領域Ｅｓの表面温度の特性ｆ１、第２サーミスタ２２により検出された定着ローラ１１の非接触領域Ｄの表面温度の特性ｆ２、ヒータ電源部２３からヒータランプ１６へと供給される電力パルス信号ｐ、及び画像形成装置１側の定着ローラ１１を駆動する駆動モータの駆動信号ｗを求めて示している。

図７のグラフから明らかなように規定温度Ｆ２を上記到達温度に設定した場合は、満杯状態の給紙カセット２から供給される全ての記録用紙の定着が終了するまでの間に、第２サーミスタ２２による検出温度が規定温度Ｆ２に複数回繰り返し達して、その度に、ヒータランプ１６の通電制御が停止される。このため、第１サーミスタ２１により検出される定着ローラ１１の最小接触領域Ｅｓの表面温度が不安定となり、記録用紙の定着を継続することができない。すなわち、画像形成装置１もしくは定着装置５が満杯状態の給紙カセット２の全ての記録用紙を連続的に定着し得る能力を持たないことになる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと解される。

１ 画像形成装置
２ 給紙カセット
３ 感光体ドラム
４ 転写ベルト
５ 定着装置
６ ピックアップローラ
７ レジストローラ
１１ 定着ローラ
１２ 加熱ローラ
１３、１４ 合成樹脂製の軸受け
１６ ヒータランプ（加熱部材）
１７ サーモスタット（導通切断部）
２１ 第１サーミスタ（第１温度検出素子）
２２ 第２サーミスタ（第２温度検出素子）
２３ ヒータ電源部
２４ 制御部
２５ 通電ライン

Claims (6)

1. 定着ローラと、前記定着ローラを加熱する単一の加熱部材と、前記定着ローラに圧接された加圧ローラと、前記定着ローラと前記加圧ローラとの間に挟み込まれて搬送される用紙に接触する前記定着ローラの接触領域の温度を検出する第１温度検出素子と、前記接触領域から外れた前記定着ローラの非接触領域の温度を検出する第２温度検出素子とを備え、前記第１温度検出素子による検出温度に基づき前記加熱部材の通電制御を行い、前記第２温度検出素子による検出温度が規定温度に到達すると、前記加熱部材の通電制御を停止する定着装置であって、
   前記定着ローラの接触領域の温度が前記規定温度よりも高い上限温度に達すると、この上限温度を感知して前記加熱部材の通電を切断する導通切断部を備え、
   前記定着ローラの軸方向における前記用紙の中央位置を前記定着ローラの基準位置に合わせて、前記用紙を前記定着ローラと前記加圧ローラとの間に挟み込んで搬送しているとすると、前記基準位置に対して前記第１温度検出素子と前記導通切断部とを対称に配置したことを特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置であって、
   前記導通切断部は、前記加熱部材の通電ラインに挿入されたサーモスタットであることを特徴とする定着装置。
3. 請求項１又は２に記載の定着装置であって、
   前記加熱部材は、前記定着ローラの長手方向に長く設けられたことを特徴とする定着装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の定着装置であって、
   前記定着ローラの軸受け軟化温度又は溶融温度は、前記上限温度以下であって、前記規定温度よりも高いことを特徴とする定着装置。
5. 定着ローラと、前記定着ローラを加熱する単一の加熱部材と、前記定着ローラに圧接された加圧ローラと、前記定着ローラと前記加圧ローラとの間に挟み込まれて搬送される用紙に接触する前記定着ローラの接触領域の温度を検出する第１温度検出素子と、前記接触領域から外れた前記定着ローラの非接触領域の温度を検出する第２温度検出素子とを備え、前記第１温度検出素子による検出温度に基づき前記加熱部材の通電制御を行い、前記第２温度検出素子による検出温度が規定温度に到達すると、前記加熱部材の通電制御を停止する定着装置、及び一定枚数の用紙を収容して満杯状態になる給紙カセットを備え、前記給紙カセットから供給された用紙上にトナー像を形成し、前記定着装置により前記用紙を加熱及び加圧して、前記用紙上のトナー像を定着する画像形成装置であって、
   前記加熱部材の通電制御を維持した状態で、前記給紙カセットから順次供給された前記一定枚数の用紙上のトナー像を連続的に定着したときの前記定着ローラの非接触領域の到達温度よりも高い温度を、前記加熱部材の通電制御を停止するときの前記規定温度として設定したことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５に記載の画像形成装置であって、
   前記加熱部材の通電制御を停止した後で、前記定着ローラと前記加圧ローラによる用紙の搬送動作を継続することを特徴とする画像形成装置。

Images