JP2014164045A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ニップ部の温度を立ち上げる際において、加圧ローラの中央部のみが膨張するのを抑えることで、記録シートに皺が発生するのを抑えることを目的とする。
【解決手段】定着装置１００は、回転体と、回転体を加熱するように構成された第１ヒータと、回転体との間でニップ部を形成するように構成された加圧ローラ１４０と、加圧ローラ１４０を加熱するように構成された第２ヒータＨ２を備える。第２ヒータＨ２は、加圧ローラ１４０の中央部を加熱する第１発熱部２１１Ａと、加圧ローラ１４０の各端部を加熱する第２発熱部２１１Ｂとを有し、第２発熱部２１１Ｂから加圧ローラ１４０の端部の表面に伝達される単位面積当たりの熱量が、第１発熱部２１１Ａから加圧ローラ１４０の中央部の表面に伝達される単位面積当たりの熱量よりも大きくなるように構成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、回転体と加圧ローラとの間でニップ部を形成する定着装置および画像形成装置に関する。

従来より、画像形成装置に設けられる定着装置として、無端状のベルト（回転体）と、ベルト内に配置されるニップ板と、ニップ板およびベルトを加熱するヒータと、ニップ板との間でベルトを挟むことでベルトとの間でニップ部を形成する加圧ローラとを備えたものが知られている（特許文献１参照）。

特開２０１２−１３７５１７号公報

ところで、ニップ板は、その端部付近から熱が逃げやすいため、ニップ部の温度を例えば常温から定着温度へ向けて立ち上げていく場合には、ニップ板およびベルトの端部が冷えたままで、ニップ板およびベルトの中央部が端部より先に温まることがある。このような現象が起こった場合には、温まったニップ板およびベルトの中央部で加圧ローラの中央部のみが加熱されて膨張し、用紙幅方向において搬送速度が均一でなくなることで、ニップ部を通過する用紙に皺が発生するおそれがある。

そこで、本発明は、ニップ部の温度を立ち上げる際において、加圧ローラの中央部のみが膨張するのを抑えることで、用紙（記録シート）に皺が発生するのを抑えることを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る定着装置は、回転体と、前記回転体を加熱するように構成された第１ヒータと、前記回転体との間でニップ部を形成するように構成された加圧ローラと、前記加圧ローラに対向し、当該加圧ローラを加熱するように構成された第２ヒータと、を備える。
前記第２ヒータは、前記加圧ローラの軸方向における中央部を加熱する第１発熱部と、前記加圧ローラの軸方向における各端部を加熱するために、各端部のそれぞれに対応して設けられる第２発熱部とを有し、前記第２発熱部から前記加圧ローラの端部の表面に伝達される単位面積当たりの熱量が、前記第１発熱部から前記加圧ローラの中央部の表面に伝達される単位面積当たりの熱量よりも大きくなるように構成されている。

この構成によれば、第２ヒータにより加圧ローラの端部を中央部よりも重点的に加熱することで、ニップ部の温度を立ち上げる際における加圧ローラの中央部と端部の膨張量の差を小さく抑えることができるので、記録シートに皺が発生するのを抑えることができる。

また、前記した構成において、前記第１発熱部と前記第２発熱部は、別体に構成されていてもよい。

これによれば、別体に構成された各発熱部にそれぞれ異なる電流を流すことが可能となるので、例えば第１発熱部と第２発熱部を同じコイル密度の電熱線で構成するなど、各発熱部を容易に形成することが可能となる。

また、前記した構成において、前記第２ヒータは、輻射熱を放射するように構成されていてもよい。なお、この場合には、前記加圧ローラの表面は、黒色とするのが望ましい。

これによれば、加圧ローラの表面で輻射熱を吸収しやすくなるので、加圧ローラを第２ヒータで効率よく加熱することができる。

また、前記した構成において、前記回転体は、ゴム層を有するベルトであってもよい。

この場合には、第１ヒータからの熱がニップ部に伝達されにくいため、ニップ部の温度を立ち上げにくいが、本発明によれば、第２ヒータにより加圧ローラを加熱するので、ニップ部の温度を迅速に立ち上げることができる。

また、本発明に係る画像形成装置は、前述した定着装置に加え、制御装置を備えている。なお、第２ヒータの第１発熱部と第２発熱部とが別体に構成される場合には、前記第２発熱部から前記加圧ローラの端部の表面に伝達される単位面積当たりの熱量が、前記第１発熱部から前記加圧ローラの中央部の表面に伝達される単位面積当たりの熱量よりも大きくなるように、前記制御装置が構成されていてもよい。

また、前記した構成において、前記制御装置は、第１幅の第１記録シートを定着するときの前記第２ヒータの出力よりも、前記第１幅よりも小さな第２幅の第２記録シートを定着するときの前記第２ヒータの出力が小さくなるように、前記第２ヒータを制御するように構成されていてもよい。

これによれば、幅狭の第２記録シートの定着時において、加圧ローラの端部の温度が上がりすぎるのを抑えることができる。

また、前記した構成において、前記制御装置は、前記第２記録シートを定着する場合には、前記第２ヒータの出力を止めるように構成されていてもよい。

これによれば、幅狭の第２記録シートの定着時において、加圧ローラの端部の温度が上がりすぎるのをより抑えることができる。

また、前記した構成において、前記記録シートを搬送する搬送機構を備える場合には、前記制御装置は、前記第２記録シートを定着する場合には、前記第１記録シートを定着する場合よりも前記記録シートの搬送速度が小さくなるように、前記搬送機構を制御するように構成されていてもよい。

これによれば、幅狭の第２記録シートの定着時において第２ヒータの出力を弱めた場合でも、搬送速度を小さくすることで、ニップ部から第２記録シートへの単位時間当たりの伝熱量を適正な量にすることができるので、第２記録シートの定着を良好に行うことができる。

また、前記した構成において、前記ニップ部の温度を検出する温度検出器を備える場合には、前記制御装置は、前記温度検出器で検出した検出温度が所定値以上である場合には、所定値未満の場合よりも前記第２ヒータの出力を下げるように構成されていてもよい。

これによれば、例えば検出温度が所定値以上になっても第２ヒータの出力を下げない構成に比べ、電力消費を抑えることができる。

また、前記した構成において、前記制御装置は、前記検出温度が前記所定値以上である場合には、前記第２ヒータの出力を停止するように構成されていてもよい。

これによれば、電力消費をより抑えることができる。

また、前記した構成において、前記制御装置は、前記第１ヒータおよび前記第２ヒータをＯＦＦ状態からＯＮ状態にする場合には、前記第１ヒータをＯＮした後、前記第２ヒータをＯＮするように構成されていてもよい。

これによれば、例えば２つのヒータを同時にＯＮする構成に比べ、画像形成装置への突入電流が大きくなるのを抑えることができる。

また、前記した構成において、前記加圧ローラを回転させるための駆動源を備える場合には、前記制御装置は、前記第２ヒータをＯＮする前に、前記駆動源を制御して前記加圧ローラを回転させるように構成されていてもよい。

これによれば、止まった状態の加圧ローラの周方向における一部を第２ヒータで加熱しすぎるのを抑えることができる。

本発明によれば、ニップ部の温度を立ち上げる際において、加圧ローラの中央部のみが膨張するのを抑えることができるので、記録シートに皺が発生するのを抑えることができる。

本発明の実施形態に係るカラーレーザプリンタを示す断面図である。 定着装置や制御装置等を示す図（ａ）と、図２（ａ）のＸ部分の拡大図（ｂ）である。 ニップ板と各温度センサを示す斜視図である。 第２ヒータと加圧ローラの関係を簡略的に示す図である。 制御装置の動作を示すフローチャートである。 各部材の動作およびニップ部の温度の変化の一例を示すタイムチャートである。 第２ヒータの第１変形例を簡略的に示す図である。 第２ヒータの第２変形例を簡略的に示す図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明において、特に断りがないかぎり図１に示した上下方向を上下、図１における左側を前、右側を後、紙面の奥側を左、紙面の手前側を右として、各方向を示す。ここでの左右は、画像形成装置の一例としてのカラーレーザプリンタ１の前側に立った者から見た方向を基準として規定してある。

図１に示すように、カラーレーザプリンタ１は、装置本体２内に、記録シートの一例としての用紙５１を供給する給紙部５と、給紙された用紙５１に画像を形成する画像形成部６と、画像が形成された用紙５１を排出する排紙部７とを備えている。

給紙部５は、装置本体２内の下方において、装置本体２に対して前側からスライド操作により脱着される給紙トレイ５０と、給紙トレイ５０から用紙５１を前側から上に持ち上げ、後側へ反転させて搬送する給紙機構Ｍ１とからなる。

この給紙機構Ｍ１は、給紙トレイ５０の前側端部に設けられた、ピックアップローラ５２、分離ローラ５３、分離パッド５４などからなり、これらにより用紙５１が一枚ずつ分離されて上方へ送られる。上方へ向けて搬送された用紙５１は、紙粉取りローラ５５とピンチローラ５６の間を通過する過程で紙粉が除去された後、搬送経路５７を通って後向きへ方向転換され、搬送ベルト７３の上に供給される。

画像形成部６は、スキャナ部６１、プロセス部６２、転写部６３および定着装置１００を備えている。

スキャナ部６１は、装置本体２の上部に設けられており、図示はしないが、レーザ発光部、ポリゴンミラー、複数のレンズおよび反射鏡を備えている。スキャナ部６１では、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色に対応させてレーザ発光部から発光されるレーザをポリゴンミラーで左右方向に高速で走査させ、複数のレンズおよび反射鏡を通過または反射させた後各感光体ドラム３１に照射している。

プロセス部６２は、スキャナ部６１の下方で、給紙部５の上方に配置されており、装置本体２に対して前後方向に引出可能となる感光体ユニット３と、感光体ユニット３の下部に設けられる４つのドラムサブユニット３０と、各ドラムサブユニット３０に装着される現像カートリッジ４０とを備えている。

ドラムサブユニット３０は、公知の感光体ドラム３１やスコロトロン型帯電器３２などを備えている。
現像カートリッジ４０は、内部にトナーが収容されており、公知の供給ローラ４１や現像ローラ４２や層厚規制ブレード４３などを備えている。

このようなプロセス部６２は、次のように機能する。現像カートリッジ４０内のトナーが供給ローラ４１により現像ローラ４２へ供給され、このときトナーが、供給ローラ４１と現像ローラ４２との間で正極性に摩擦帯電される。現像ローラ４２に供給されたトナーは、現像ローラ４２の回転に伴って層厚規制ブレード４３によって擦られ、一定厚さの薄層として現像ローラ４２の表面に担持される。

一方、ドラムサブユニット３０では、スコロトロン型帯電器３２がコロナ放電により感光体ドラム３１を一様に正極性に帯電させる。この帯電した感光体ドラム３１にスキャナ部６１からのレーザが照射されて、用紙５１に形成すべき画像に対応した静電潜像が感光体ドラム３１に形成される。

さらに感光体ドラム３１が回転すると、現像ローラ４２に担持されているトナーが感光体ドラム３１の静電潜像、すなわち、一様に正帯電されている感光体ドラム３１の表面のうち、レーザにより露光され電位が下がった部分に供給される。これにより、感光体ドラム３１の静電潜像は可視像化され、感光体ドラム３１の表面には、各色のトナーに対応して、反転現像によるトナー像が担持される。

転写部６３は、駆動ローラ７１、従動ローラ７２、搬送ベルト７３、転写ローラ７４およびクリーニング部７５を備えている。
駆動ローラ７１および従動ローラ７２は、前後に離間して平行に配置され、これらの間にエンドレスベルトからなる搬送ベルト７３が巻き掛けられている。搬送ベルト７３は、その外側の面が各感光体ドラム３１に接している。そして、搬送ベルト７３の内側には各感光体ドラム３１との間で搬送ベルト７３を挟み込む転写ローラ７４が配置されている。転写ローラ７４には、図示しない高圧基板から転写バイアスが印加される。画像形成時には、搬送ベルト７３により搬送されてきた用紙５１は、感光体ドラム３１と転写ローラ７４に挟持され、感光体ドラム３１上のトナー像が用紙５１に転写される。

クリーニング部７５は、搬送ベルト７３の下方に配置され、搬送ベルト７３に付着したトナーを除去し、その下方に配置されたトナー貯留部７６に除去したトナーを落下させるようになっている。

定着装置１００は、転写部６３の後方に設けられ、用紙５１上に転写されたトナー像を用紙５１上に熱定着している。なお、定着装置１００については、後で詳述する。

排紙部７において、用紙５１の排紙側搬送経路９１は、定着装置１００の出口から上に向かって延び前側に反転するように形成されている。排紙側搬送経路９１の途中には、用紙５１を搬送する複数の搬送ローラ９２が配置されている。装置本体２の上面には、印刷後の用紙５１を蓄積する排紙トレイ９３が形成されており、搬送ローラ９２により排紙側搬送経路９１から排出された用紙５１は、排紙トレイ９３に蓄積される。

なお、本実施形態において、用紙５１を搬送する搬送機構Ｍ２は、前述した給紙機構Ｍ１、各感光体ドラム３１、搬送ベルト７３、後述する加圧ローラ１４０、搬送ローラ９２、後述するモータ５００（図２参照）などによって構成されている。

＜定着装置の詳細構成＞
図２（ａ）に示すように、定着装置１００は、回転体の一例としての定着ベルト１１０と、第１ヒータＨ１と、ニップ板１３０と、加圧ローラ１４０と、ステイ１６０と、第２ヒータＨ２とを備えている。第１ヒータＨ１は、第１ハロゲンランプ１２０および第１反射板１５０を備え、第２ヒータＨ２は、第２ハロゲンランプ２１０および第２反射板２２０を備えている。

定着ベルト１１０は、耐熱性と可撓性を有する無端状（筒状）のベルトであり、図２（ｂ）に示すように、ステンレス綱製の素管１１１と、素管１１１の外表面に形成されたゴム層１１２とを有している。定着ベルト１１０の内部には、第１ハロゲンランプ１２０、ニップ板１３０、第１反射板１５０およびステイ１６０が設けられている。

第１ハロゲンランプ１２０は、輻射熱を発してニップ板１３０および定着ベルト１１０（ニップ部Ｎ）を加熱することで用紙５１上のトナーを加熱する部材であり、ニップ板１３０の内面から所定の間隔をあけて配置されている。

ニップ板１３０は、第１ハロゲンランプ１２０からの輻射熱を受ける板状の部材であり、その下面が定着ベルト１１０の内周面に摺接するように配置されている。本実施形態において、ニップ板１３０は、金属製であり、例えば、後述するスチール製のステイ１６０より熱伝導率が大きい、アルミニウム板などを折り曲げることで形成されている。なお、ニップ板１３０をアルミニウム製とした場合には、ニップ板１３０の熱伝導性を向上させることが可能となっている。

図２および図３に示すように、ニップ板１３０は、板状部１３１と、前側屈曲部１３２と、後側屈曲部１３３と、３つの被検知部１３４Ａ，１３４Ｂ，１３４Ｃとを有している。

板状部１３１は、上下方向に直交するとともに左右方向に長い長尺の板状の部材であり、加圧ローラ１４０との間で定着ベルト１１０を上下に挟み込むことで、加圧ローラ１４０と定着ベルト１１０との間にニップ部Ｎを形成している。そして、この板状部１３１は、第１ハロゲンランプ１２０の下方に配置されて、当該第１ハロゲンランプ１２０からの熱を定着ベルト１１０を介して用紙５１上のトナーに伝達する。

前側屈曲部１３２は、板状部１３１の前端側から上方に向けて略円弧状に屈曲するように形成され、第１ハロゲンランプ１２０と対向するように配置されている。
後側屈曲部１３３は、板状部１３１の後側の端縁から上方に向けて延びるように形成されている。詳しくは、後側屈曲部１３３は、板状部１３１の後側の端縁のうち左右方向における一端側から他端側まで延びるように形成されている。

３つの被検知部１３４Ａ，１３４Ｂ，１３４Ｃは、それぞれ、サイドサーミスタ４００Ａ、サーモスタット４００Ｂおよびセンターサーミスタ４００Ｃにより温度が検知される部位である。３つの被検知部１３４Ａ，１３４Ｂ，１３４Ｃは、後側屈曲部１３３の上端縁１３３Ａの一部から後側に延びるように形成されている。詳しくは、左右方向に延びる後側屈曲部１３３のうち略中央部分に２つの被検知部１３４Ｂ，１３４Ｃが配置され、左右方向外側の一端部に１つの被検知部１３４Ａが配置されている。

また、被検知部１３４Ｂ，１３４Ｃは、左右方向において、最小用紙通過範囲ＰＲ内（後述する第２用紙の第２幅Ｂ２内）に配置され、被検知部１３４Ａは、左右方向において、最小用紙通過範囲ＰＲ外に配置されている。ここで、最小用紙通過範囲ＰＲとは、カラーレーザプリンタ１で使用されうる用紙の中で、左右方向の幅が最小である用紙の通過範囲を指す。

また、サイドサーミスタ４００Ａ、センターサーミスタ４００Ｃは、検知した温度を制御装置５１０に送信するための温度検出器であり、被検知部１３４Ａ，１３４Ｃの温度を検出することでニップ部Ｎの温度を間接的に検出している。サーモスタット４００Ｂは、検知した温度が所定温度を超えると、機械的に第１ハロゲンランプ１２０への電力供給を遮断するサーマルスイッチである。

なお、サイドサーミスタ４００Ａは、被検知部１３４Ａに接触して、被検知部１３４Ａの温度を検知する接触式のサーミスタであってもよいし、被検知部１３４Ａには接触しないで被検知部１３４Ａの温度を検知する非接触式のサーミスタであってもよい。
同様に、センターサーミスタ４００Ｃは、被検知部１３４Ｃに接触して、被検知部１３４Ｃの温度を検知する接触式のサーミスタであってもよいし、被検知部１３４Ｃには接触しないで被検知部１３４Ｃの温度を検知する非接触式のサーミスタであってもよい。

図２に示すように、加圧ローラ１４０は、ニップ板１３０との間で定着ベルト１１０を挟むことで定着ベルト１１０との間にニップ部Ｎを形成する部材であり、ニップ板１３０の下方に配置されている。そして、ニップ部Ｎを形成するために、ニップ板１３０および加圧ローラ１４０の一方が他方に向けて付勢されている。そして、この加圧ローラ１４０は、装置本体２内に設けられた駆動源の一例としてのモータ５００から駆動力が伝達されて回転駆動するように構成されており、ニップ板１３０との間で定着ベルト１１０および用紙５１を挟んだ状態で回転することで、当該定着ベルト１１０とともに回転して用紙５１を後方に搬送する。

また、加圧ローラ１４０の表面は、塗装などにより黒色となっている。これにより、後述する第２ハロゲンランプ２１０からの輻射熱を加圧ローラ１４０の表面で吸収しやすくなるので、加圧ローラ１４０を第２ハロゲンランプ２１０で効率よく加熱することが可能となっている。

第１反射板１５０は、第１ハロゲンランプ１２０からの輻射熱をニップ板１３０に向けて反射する部材であり、定着ベルト１１０の内側で第１ハロゲンランプ１２０を囲うように、第１ハロゲンランプ１２０から所定の間隔をあけて配置されている。この第１反射板１５０は、赤外線および遠赤外線の反射率が大きい材料、例えば、アルミニウム板などを断面視Ｕ字状に湾曲させて形成されている。

ステイ１６０は、ニップ板１３０を第１反射板１５０を介して支持することで加圧ローラ１４０からの荷重を受ける部材であり、定着ベルト１１０の内側で第１ハロゲンランプ１２０や第１反射板１５０を囲うように配置されている。なお、ここでいう荷重は、ニップ板１３０が加圧ローラ１４０を付勢する構成においては、ニップ板１３０が加圧ローラ１４０を付勢する力の反力をいうものとする。このようなステイ１６０は、比較的剛性が高い、例えば、鋼板などを折り曲げることで形成されている。

図４に示すように、第２ヒータＨ２を構成する第２ハロゲンランプ２１０は、輻射熱の放射により加圧ローラ１４０を加熱するものであり、加圧ローラ１４０に対向して配置されている。詳しくは、第２ハロゲンランプ２１０は、通電により発熱するコイル状の電熱線２１１と、この電熱線２１１を収容するガラス管２１２とを備えている。

電熱線２１１は、加圧ローラ１４０の軸方向における中央部を加熱する第１発熱部２１１Ａと、加圧ローラ１４０の軸方向における各端部を加熱するために、各端部のそれぞれに対応して設けられる第２発熱部２１１Ｂとを有している。第１発熱部２１１Ａは、第２幅Ｂ２となる第２用紙の幅に対応した長さで形成され、第２発熱部２１１Ｂは、第１発熱部２１１Ａの各端部に一体に形成され、その左右方向外側の端部が第２幅Ｂ２よりも大きな第１幅Ｂ１の第１用紙の端部に対応した位置に配置されている。

そして、電熱線２１１は、第２発熱部２１１Ｂから加圧ローラ１４０の端部の表面に伝達される単位面積当たりの熱量が、第１発熱部２１１Ａから加圧ローラ１４０の中央部の表面に伝達される単位面積当たりの熱量よりも大きくなるように構成されている。具体的に、電熱線２１１は、両端の第２発熱部２１１Ｂの方が中央部の第１発熱部２１１Ａよりも密に巻かれている（コイル密度が密となっている）。言い換えると、第２発熱部２１１Ｂの１巻き分のコイル状部分の軸方向長さが、第１発熱部２１１Ａの１巻き分のコイル状部分の軸方向長さよりも小さくなっている。

第２反射板２２０は、第２ハロゲンランプ２１０からの輻射熱を加圧ローラ１４０に向けて反射する部材であり、第１反射板１５０と略同様の構成、詳しくはアルミニウム板などを断面視Ｕ字状に湾曲させて形成されている。

以上のように構成された第２ヒータＨ２によれば、加圧ローラ１４０の各端部を中央部よりも重点的に加熱することが可能となっている。そのため、ニップ部Ｎの温度の立ち上げ後における加圧ローラ１４０の中央部と各端部の膨張量の差を小さく抑えることができるので、用紙５１に皺が発生するのを抑えることが可能となっている。

図２に示すように、前述した第１ハロゲンランプ１２０や、第２ハロゲンランプ２１０や、加圧ローラ１４０を駆動するためのモータ５００は、制御装置５１０によって制御される。なお、モータ５００は、図示せぬギヤ機構を介して加圧ローラ１４０に駆動力を供給する他、図示せぬギヤ機構を介して供給ローラ４１や現像ローラ４２などにも駆動力を供給するように構成されている。

＜制御装置＞
次に、制御装置５１０について詳細に説明する。
制御装置５１０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよび入出力回路を備えており、前述したセンターサーミスタ４００Ｃおよびサイドサーミスタ４００Ａからの入力と、印刷指令の内容と、ＲＯＭに記憶されたプログラムやデータなどに基づいて演算処理を行うことによって、第１ハロゲンランプ１２０、第２ハロゲンランプ２１０およびモータ５００を制御している。なお、下記の制御で利用する温度検出器としては、サイドサーミスタ４００Ａおよびセンターサーミスタ４００Ｃのいずれであってもよいが、本実施形態ではセンターサーミスタ４００Ｃとする。

制御装置５１０は、第１ハロゲンランプ１２０および第２ハロゲンランプ２１０をＯＦＦ状態からＯＮ状態にする場合には、第１ハロゲンランプ１２０をＯＮした後、第２ハロゲンランプ２１０をＯＮするように構成されている。これにより、例えば２つのハロゲンランプを同時にＯＮする構成に比べ、カラーレーザプリンタ１への突入電流が大きくなるのを抑えることが可能となっている。

また、制御装置５１０は、第２ハロゲンランプ２１０をＯＮする前に、モータ５００を制御して加圧ローラ１４０を回転させるように構成されている。これにより、止まった状態の加圧ローラ１４０の周方向における一部を第２ハロゲンランプ２１０で加熱しすぎるのを抑えることが可能となっている。

また、制御装置５１０は、幅狭の第２用紙を定着する場合には、第２ハロゲンランプ２１０の出力を止めるように構成されている。これにより、幅狭の第２用紙の定着時において、加圧ローラ１４０の端部を重点的に加熱する第２ハロゲンランプ２１０によって加圧ローラ１４０の端部の温度が上がりすぎるのを抑えるとともに、電力消費を抑えることが可能となっている。なお、幅狭の第２用紙を定着する場合には、加圧ローラ１４０の中央部と両端部の膨張量に差が生じたとしても、幅狭の第２用紙に皺が発生することはないので、第２ハロゲンランプ２１０をＯＦＦにしても問題はない。

また、制御装置５１０は、幅狭の第２用紙を定着する場合には、幅広の第１用紙を定着する場合よりも用紙の搬送速度が小さくなるように、搬送機構Ｍ２のモータ５００を制御するように構成されている。これにより、幅狭の第２用紙の定着時において第２ハロゲンランプ２１０をＯＦＦにしても、搬送速度を小さくすることで、ニップ部Ｎから第２用紙への単位時間当たりの伝熱量を適正な量にすることができるので、第２用紙の定着を良好に行うことが可能となっている。

また、制御装置５１０は、センターサーミスタ４００Ｃで検出した検出温度が所定値（後述する第２閾値Ｔ２）以上である場合には、所定値未満の場合よりも第２ハロゲンランプ２１０の出力を下げるように構成されている。ここで、第２閾値Ｔ２は、加圧ローラ１４０の外径の変化が安定したときの温度（第２ハロゲンランプ２１０の出力を下げてもそれ以後の加圧ローラ１４０の両端部と中央部の径の差がほぼ生じなくなるときの温度）であり、実験やシミュレーション等により適宜設定することができる。

このように検出温度が第２閾値Ｔ２以上である場合に第２ハロゲンランプ２１０の出力を下げることで、例えば検出温度が第２閾値以上になっても第２ハロゲンランプの出力を下げない構成に比べ、電力消費や第２ハロゲンランプ２１０周りの部品の劣化を抑えることが可能となっている。なお、検出温度が第２閾値Ｔ２以上になったときに第２ハロゲンランプ２１０の出力を下げても、加圧ローラ１４０の外径の変化が安定しているので、それ以降において、加圧ローラ１４０の中央部と両端部とで外径の差が生じることがなく、用紙５１に皺が発生することはない。

また、制御装置５１０は、印刷指令を受けたときに各ハロゲンランプ１２０，２１０をＯＮ状態にする定着モードと、印刷指令を受けていないときに各ハロゲンランプ１２０，２１０をＯＦＦ状態にするスリープモードを実行するように構成されている。つまり、本実施形態では、制御装置５１０は、ニップ部Ｎの温度を定着時の目標温度よりも低く、かつ、常温よりも高い準備温度に維持するようにハロゲンランプを制御するスタンバイモードを実行しないように構成されている。これにより、例えばスタンバイモードにおいてハロゲンランプをＯＮするような構成に比べ、電力消費を抑えることが可能となっている。ただし、スタンバイモードにおいてハロゲンランプをＯＮするような構成に比べ、印刷指令を受けていないときにおいては、ハロゲンランプ１２０，２１０をＯＮしない分、加圧ローラ１４０の温度が下がりやすくなっている。

具体的に、制御装置５１０は、図５に示すフローチャートに従って制御を実行している。この制御において、制御装置５１０は、まず、印刷指令を受けたか否かを判断し（Ｓ１）、印刷指令を受けている場合には（Ｙｅｓ）、第１ハロゲンランプ１２０をＯＮにする（Ｓ２）。

ステップＳ２の後、制御装置５１０は、所定のタイミングでモータ５００をＯＮにする（Ｓ３）。詳しくは、制御装置５１０は、搬送速度が初期値（第１幅Ｂ１の第１用紙を搬送するときの搬送速度）となるような回転速度でモータ５００を駆動する。

ステップＳ３の後、制御装置５１０は、用紙５１の幅が第１幅Ｂ１以上であるか否かを判断する（Ｓ４）。ステップＳ４において、用紙５１の幅が第１幅Ｂ１以上であると判断した場合には（Ｙｅｓ）、制御装置５１０は、所定のタイミングで第２ハロゲンランプ２１０をＯＮにして（Ｓ５）、ステップＳ７の処理に進む。詳しくは、制御装置５１０は、ステップＳ５において、第２ハロゲンランプ２１０の出力が後述する第１出力値Ｅ１となるように、第２ハロゲンランプ２１０をＯＮにする。

ステップＳ４において、用紙５１の幅が第１幅Ｂ１未満であると判断した場合には（Ｎｏ）、制御装置５１０は、モータ５００を制御して搬送速度を初期値よりも小さくした後（Ｓ６）、第２ハロゲンランプ２１０をＯＮすることなく、ステップＳ７の処理に進む。ステップＳ７では、制御装置５１０は、センターサーミスタ４００Ｃで検出した検出温度が第１閾値Ｔ１以上であるか否かを判断し、検出温度が第１閾値Ｔ１になるまでステップＳ７の処理を繰り返し（Ｎｏ）、検出温度が第１閾値Ｔ１以上になった場合に（Ｙｅｓ）、ステップＳ８の処理に進む。

ステップＳ８では、制御装置５１０は、検出温度が第１閾値Ｔ１よりも大きな第２閾値Ｔ２以上になったか否かを判断し、検出温度が第２閾値Ｔ２未満である場合には（Ｎｏ）、そのまま印刷制御を実行する（Ｓ１０）。ここで、印刷制御は、１枚分の用紙５１を給紙・画像形成・排紙する一連の公知の制御である。

ステップＳ８において、検出温度が第２閾値Ｔ２以上である場合には（Ｙｅｓ）、制御装置５１０は、第２ハロゲンランプ２１０の出力を前述した第１出力値Ｅ１から当該第１出力値Ｅ１よりも小さな第２出力値Ｅ２に下げてから（Ｓ９）、印刷制御を実行する（Ｓ１０）。ステップＳ１０の後、制御装置５１０は、ジョブが完了したか否か、すなわち印刷指令で指定されているすべての枚数の印刷が完了したか否かを判断する（Ｓ１１）。

ステップＳ１１において、ジョブが完了していない場合には（Ｎｏ）、制御装置５１０は、ステップＳ８の処理に戻る。ステップＳ１１において、ジョブが完了している場合には（Ｙｅｓ）、制御装置５１０は、モータ５００や各ハロゲンランプ１２０，２１０を公知のタイミングでそれぞれＯＦＦした後（Ｓ１２）、本制御を終了する。

次に、低温環境下においてニップ部Ｎの温度を立ち上げていくときの制御装置５１０の動作の一例について、図６を参照して詳細に説明する。
低温環境下において幅広の第１用紙を印刷するための印刷指令が出力された場合には（時刻ｔ１）、制御装置５１０は、まず、第１ハロゲンランプ１２０をＯＮにする。これにより、ニップ部Ｎの温度、つまり検出温度が上昇していく。

第１ハロゲンランプ１２０をＯＮした後、制御装置５１０は、所定のタイミングでモータ５００をＯＮにする（時刻ｔ２）。モータ５００をＯＮした後、制御装置５１０は、所定のタイミングで第２ハロゲンランプ２１０をＯＮにして、その出力を第１出力値Ｅ１とする（時刻ｔ３）。

検出温度が第１閾値Ｔ１以上になると（時刻ｔ４）、制御装置５１０は、給紙を開始（ピックアップローラ５２をＯＮ）して印刷制御を開始する。なお、印刷制御においては、制御装置５１０は、目標温度に応じて第１ハロゲンランプ１２０の出力を制御するが、便宜上、図６では第１ハロゲンランプ１２０の出力値を一定で図示している。

そして、検出温度が第２閾値Ｔ２以上になると（時刻ｔ５）、制御装置５１０は、第２ハロゲンランプ２１０の出力を第１出力値Ｅ１から第２出力値Ｅ２に下げる。ジョブが完了すると（時刻ｔ６）、制御装置５１０は、公知のタイミングでモータ５００や各ハロゲンランプ１２０，２１０をそれぞれＯＦＦにする。なお、図では、便宜上、それぞれのＯＦＦのタイミングを同じタイミングで図示している。

以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
本実施形態では、ゴム層１１２を有する定着ベルト１１０を利用することにより第１ヒータＨ１からの熱がニップ部Ｎに伝達されにくいが、第２ヒータＨ２により加圧ローラ１４０を加熱することで、ニップ部Ｎの温度を迅速に立ち上げることができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。以下の説明においては、前記実施形態と略同様の構造となる部材には同一の符号を付し、その説明は省略する。

前記実施形態では、第１発熱部２１１Ａと第２発熱部２１１Ｂを一体に構成したが、本発明はこれに限定されず、図７に示すように、第１発熱部２３１Ａと第２発熱部２４１Ｂを別体に構成してもよい。具体的に、この構造における第２ヒータＨ３は、中央用ハロゲンランプ２３０と、端部用ハロゲンヒータ２４０とを有している。

中央用ハロゲンランプ２３０は、加圧ローラ１４０の中央部（第２幅Ｂ２）に対応した部分だけがコイル状の第１発熱部２３１Ａとして形成された電熱線２３１と、電熱線２３１を収容するガラス管２３２とを有している。端部用ハロゲンヒータ２４０は、加圧ローラ１４０の両端部（第２幅Ｂ２よりも軸方向外側で、かつ、第１幅Ｂ１よりも軸方向内側）に対応した両端部分だけがコイル状の第２発熱部２４１Ｂとして形成された電熱線２４１と、電熱線２４１を収容するガラス管２４２とを有している。

そして、この形態においては、第１発熱部２３１Ａと第２発熱部２４１Ｂが同じコイル密度で形成される代わりに、制御装置５１１から各発熱部２３１Ａ，２４１Ｂに供給する電流が異なるように設定されている。具体的には、制御装置５１１は、第１発熱部２３１Ａに流す電流よりも第２発熱部２４１Ｂに流す電流を大きくしている。

これにより、第２発熱部２４１Ｂから加圧ローラ１４０の端部の表面に伝達される単位面積当たりの熱量が、第１発熱部２３１Ａから加圧ローラ１４０の中央部の表面に伝達される単位面積当たりの熱量よりも大きくなっている。そのため、この形態であっても、第２ヒータＨ３により加圧ローラ１４０の両端部を重点的に加熱することができるので、用紙５１の皺を抑えることができる。また、各電熱線２３１，２４１において発熱部２３１Ａ，２４１Ｂのコイル密度を変える必要ないので、各電熱線２３１，２４１を容易に形成することができる。

前記実施形態では、各発熱部２１１Ａ，２１１Ｂを異なるコイル密度で形成することで各発熱部２１１Ａ，２１１Ｂからの発熱量を異ならせたが、本発明はこれに限定されず、第２発熱部から加圧ローラの端部の表面に伝達される単位面積当たりの熱量が、第１発熱部から加圧ローラの中央部の表面に伝達される単位面積当たりの熱量よりも大きくなるように構成されていればよい。具体的には、例えば図８に示すように、第２ヒータＨ４を構成してもよい。

図８における第２ヒータＨ４は、第３ハロゲンランプ２５０と、第３ハロゲンランプ２５０の両端部に配置される２つの第３反射板２６０とを有している。第３ハロゲンランプ２５０は、一定のコイル密度で形成される電熱線２５１と、電熱線２５１を収容するガラス管２５２とを備えている。つまり、電熱線２５１のうち、加圧ローラ１４０の中央部に対応した部分である第１発熱部２５１Ａと、加圧ローラ１４０の両端部に対応した部分である第２発熱部２５１Ｂが、同じコイル密度で形成されている。

第３反射板２６０は、前記実施形態と同様に断面視Ｕ字状に形成されており、その長さが第２発熱部２５１Ｂに対応した長さで形成されている。この場合にも、第３ハロゲンランプ２５０の両端部に配置された各第３反射板２６０によって、加圧ローラ１４０の両端部を重点的に加熱できるので、用紙５１の皺を抑えることができる。

前記実施形態では、幅狭の第２用紙を定着するときに第２ハロゲンランプ２１０の出力を停止するように構成したが、本発明はこれに限定されず、幅狭の第２用紙を定着するときには、幅広の第１用紙を定着するときよりも第２ヒータの出力を小さくしてもよい。この場合であっても、幅狭の第２用紙の定着時において、加圧ローラの端部の温度が上がりすぎるのを抑えることができる。

前記実施形態では、検出温度が所定値（第２閾値Ｔ２）以上である場合に第２ハロゲンランプ２１０の出力を下げるように構成したが、本発明はこれに限定されず、検出温度が所定値以上である場合に、第２ヒータの出力を停止してもよい。これによれば、電力消費をより抑えることができる。

前記実施形態では、回転体として定着ベルト１１０を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば剛性の高い円筒状の加熱ローラであってもよい。

前記実施形態では、搬送機構Ｍ２のモータ５００を制御することで用紙５１の搬送速度を変えたが、本発明はこれに限定されず、例えば搬送速度を高速・低速に切り替えるためのクラッチが搬送機構に設けられる場合には、クラッチを制御することで搬送速度を変えるようにしてもよい。

前記実施形態では、カラーレーザプリンタ１に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されず、その他の画像形成装置、例えば複写機や複合機などに本発明を適用してもよい。

前記実施形態では、ヒータとしてハロゲンランプ１２０，２１０を熱源とするものを例示したが、本発明はこれに限定されず、例えばカーボンヒータやセラミックヒータなどであってもよい。

前記実施形態では、記録シートの一例として、厚紙、はがき、薄紙などの用紙５１を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えばＯＨＰシートであってもよい。

１ カラーレーザプリンタ
１００ 定着装置
１１０ 定着ベルト
１２０ 第１ハロゲンランプ
１４０ 加圧ローラ
１５０ 第１反射板
２１０ 第２ハロゲンランプ
２１１Ａ 第１発熱部
２１１Ｂ 第２発熱部
２１２ ガラス管
２２０ 第２反射板
５１０ 制御装置
Ｈ１ 第１ヒータ
Ｈ２ 第２ヒータ
Ｎ ニップ部

Claims (14)

1. 回転体と、
   前記回転体を加熱するように構成された第１ヒータと、
   前記回転体との間でニップ部を形成するように構成された加圧ローラと、
   前記加圧ローラに対向し、当該加圧ローラを加熱するように構成された第２ヒータと、を備えた定着装置であって、
   前記第２ヒータは、
   前記加圧ローラの軸方向における中央部を加熱する第１発熱部と、前記加圧ローラの軸方向における各端部を加熱するために、各端部のそれぞれに対応して設けられる第２発熱部とを有し、
   前記第２発熱部から前記加圧ローラの端部の表面に伝達される単位面積当たりの熱量が、前記第１発熱部から前記加圧ローラの中央部の表面に伝達される単位面積当たりの熱量よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする定着装置。
2. 前記第１発熱部と前記第２発熱部は、別体に構成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. 前記第２ヒータは、輻射熱を放射するように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着装置。
4. 前記加圧ローラの表面は、黒色であることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 前記回転体は、ゴム層を有するベルトであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 回転体と、
   前記回転体を加熱するように構成された第１ヒータと、
   前記回転体との間でニップ部を形成するように構成された加圧ローラと、
   前記加圧ローラに対向し、当該加圧ローラを加熱するように構成された第２ヒータと、
   制御装置と、を備え、
   前記第２ヒータが、
   前記加圧ローラの軸方向における中央部を加熱する第１発熱部と、前記加圧ローラの軸方向における各端部を加熱するために、各端部のそれぞれに対応して設けられる第２発熱部と、を有する画像形成装置であって、
   前記第２発熱部から前記加圧ローラの端部の表面に伝達される単位面積当たりの熱量が、前記第１発熱部から前記加圧ローラの中央部の表面に伝達される単位面積当たりの熱量よりも大きくなるように、前記第２ヒータが構成されていることを特徴とする画像形成装置。
7. 回転体と、
   前記回転体を加熱するように構成された第１ヒータと、
   前記回転体との間でニップ部を形成するように構成された加圧ローラと、
   前記加圧ローラに対向し、当該加圧ローラを加熱するように構成された第２ヒータと、
   制御装置と、を備え、
   前記第２ヒータが、
   前記加圧ローラの軸方向における中央部を加熱する第１発熱部と、前記加圧ローラの軸方向における各端部を加熱するために、各端部のそれぞれに対応して設けられ、前記第１発熱部とは別体に構成される第２発熱部と、を有する画像形成装置であって、
   前記第２発熱部から前記加圧ローラの端部の表面に伝達される単位面積当たりの熱量が、前記第１発熱部から前記加圧ローラの中央部の表面に伝達される単位面積当たりの熱量よりも大きくなるように、前記制御装置が構成されていることを特徴とする画像形成装置。
8. 前記制御装置は、第１幅の第１記録シートを定着するときの前記第２ヒータの出力よりも、前記第１幅よりも小さな第２幅の第２記録シートを定着するときの前記第２ヒータの出力が小さくなるように、前記第２ヒータを制御するように構成されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記制御装置は、前記第２記録シートを定着する場合には、前記第２ヒータの出力を止めるように構成されていることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記記録シートを搬送する搬送機構を備え、
    前記制御装置は、前記第２記録シートを定着する場合には、前記第１記録シートを定着する場合よりも前記記録シートの搬送速度が小さくなるように、前記搬送機構を制御するように構成されていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記ニップ部の温度を検出する温度検出器を備え、
    前記制御装置は、前記温度検出器で検出した検出温度が所定値以上である場合には、所定値未満の場合よりも前記第２ヒータの出力を下げるように構成されていることを特徴とする請求項６〜請求項１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 前記制御装置は、前記検出温度が前記所定値以上である場合には、前記第２ヒータの出力を停止するように構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 前記制御装置は、前記第１ヒータおよび前記第２ヒータをＯＦＦ状態からＯＮ状態にする場合には、前記第１ヒータをＯＮした後、前記第２ヒータをＯＮするように構成されていることを特徴とする請求項６〜請求項１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
14. 前記加圧ローラを回転させるための駆動源を備え、
    前記制御装置は、前記第２ヒータをＯＮする前に、前記駆動源を制御して前記加圧ローラを回転させるように構成されていることを特徴とする請求項６〜請求項１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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