JP2015055670A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ニップ部の手前における定着部材の表面温度をトナー像の定着に適した温度することができる定着装置を提供する。
【解決手段】回転可能に構成され、かつ記録媒体Ｐに未定着像を定着させる定着ベルト２１と、定着ベルト２１を加熱するヒータ２５と、定着ベルト２１を外周側から加圧する加圧ローラ３１と、定着ベルト２１の内周側に位置し、定着ベルト２１と加圧ローラ３１との間にニップ部Ｎを形成させる固定部材２６と、定着ベルト２１の温度を検知する温度センサ４０と、温度センサ４０とは定着ベルト２１の周方向に異なる位置において非接触により定着ベルト２１の温度を検知する温度センサ４１とを備え、記録媒体Ｐが定着ベルト２１と温度センサ４１との間を通過するよう構成している。
【選択図】図３

Description

本発明は、記録媒体にトナー像を定着する定着装置、およびこの定着装置を備える画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置は、記録媒体である記録紙等に担持されたトナー像を定着させるための定着装置を有している。

従来、無端状のフィルムと、フィルムの内側に設けたステーと、フィルムとステーとの間に介在するヒータと、ヒータの温度を検知する第１の温度検知手段および第２の温度検知手段と、加圧ローラとを備えた定着装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

加圧ローラは、定着部材としてのフィルムを介してヒータに当接し、加圧ローラとフィルムとでニップ部を形成するとともに、ヒータで熱せられたフィルムを連れ回すようになっている。第１の温度検知手段および第２の温度検知手段は、フィルムの内側にフィルムの移動方向に並ぶよう配置されている。

特許文献１に開示された定着装置は、トナー像を担持した記録媒体を、加圧ローラとフィルムとで形成されるニップ部によって、挟持しつつ搬送するよう構成されている。記録媒体に担持されているトナー像は、記録媒体がニップ部を通過するときに、ヒータで熱せられたフィルムにより加熱されるとともに、加圧ローラとフィルムとで加圧されて、記録媒体に定着することになる。

さらに、特許文献１に開示された定着装置は、第１の温度検知手段および第２の温度検知手段により検知したヒータの温度に基づいてヒータを制御し、記録媒体に与えられる熱量を調整するようになっている。

また、従来、定着ローラと、定着ローラの内側に設けたヒータと、定着ローラの温度を検知する第１の温度検知手段および第２の温度検知手段と、加圧ローラとを備えた定着装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

加圧ローラは、定着ローラに当接し、加圧ローラと定着ローラとでニップ部を形成するようになっている。ヒータは、定着ローラを加熱するようになっている。第１の温度検知手段は、定着ローラの一端部に当接するよう配置されている。第２の温度検知手段は、定着ローラの外周面部に対して間隔を置くよう配置されている。

特許文献２に開示された定着装置は、トナー像を担持した記録媒体を、加圧ローラと定着ローラとで形成されるニップ部によって、挟持しつつ搬送するよう構成されている。記録媒体に担持されているトナー像は、記録媒体がニップ部を通過するときに、ヒータで熱せられた定着ローラにより加熱されるとともに、加圧ローラと定着ローラとで加圧されて、記録媒体に定着することになる。

さらに、特許文献２に記載された定着装置は、定着作動開始初期に、第１の温度検知手段により検知した定着ローラの温度に基づいてヒータを制御し、その他のときに、第２の温度検知手段により検知した温度に基づいてヒータを制御するようになっている。

特許文献１に開示された定着装置は、第１の温度検知手段および第２の温度検知手段により検出したヒータの温度に基づいてヒータを制御している。このため、特許文献１に開示された定着装置は、ニップ部の手前におけるフィルムの表面温度をトナー像の定着に適した温度にすることができなかった。

特許文献２に開示された定着装置は、定着作動開始初期でないときに、第２の温度検知手段により検知した定着ローラの温度だけでヒータを制御している。このため、引用文献２に開示された定着装置は、ニップ部の手前における定着ローラの表面温度をトナー像の定着に適した温度にすることができなかった。

本発明は、上述した課題を解決するためのもので、ニップ部の手前における定着部材の表面温度をトナー像の定着に適した温度することができる定着装置を提供することを目的としている。

本発明に係る定着装置は、上記目的を達成するため、回転可能に構成され、かつ記録媒体に未定着像を定着させる定着部材と、前記定着部材を加熱する加熱手段と、前記定着部材を外周側から加圧する加圧部材と、前記定着部材の内周側に位置し、かつ前記定着部材と加圧部材との間にニップ部を形成させる固定部材と、前記定着部材の温度を検知する第１の温度検知手段と、前記第１の温度検知手段とは前記定着部材の周方向に異なる位置において非接触により前記定着部材の温度を検知する第２の温度検知手段とを備え、前記記録媒体が前記定着部材と前記第２の温度検知手段との間を通過するよう構成している。

本発明によれば、ニップ部の手前における定着部材の表面温度をトナー像の定着に適した温度することができる定着装置を提供することを目的としている。

本発明の実施の形態に係る定着装置を装備したカラー画像形成装置の断面を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る定着装置を構成する定着ベルト、固定部材、加熱部材、補強部材、ヒータ、加圧ローラ、温度センサおよび接離機構の配置を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る定着装置を構成する定着ベルト、固定部材、加熱部材、補強部材、ヒータ、加圧ローラおよび温度センサの配置を示す模式図である。 ヒータ点灯率に対するセンサ検出温度とニップ部直前温度との差異を表すグラフである。 本発明の実施の形態に係る定着装置の変形例を構成する定着ベルト、固定部材、補強部材、ヒータ、加圧ローラおよび温度センサを示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係る画像形成装置１は、タンデム型カラープリンタである。画像形成装置１は、その内部上方のボトル収容部１０１に、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した４つのトナーボトル１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋが着脱自在（交換自在）を収納している。画像形成装置１は、その内部のボトル収容部１０１の下方に、中間転写ユニット８５を備えている。

画像形成装置１は、その内部に中間転写ユニット８５の下方に、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋを備えている。作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、中間転写ユニット８５の中間転写ベルト７８に対向している。

各作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、それぞれ、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋを有している。各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの周囲には、それぞれ、帯電部７５、現像部７６、クリーニング部７７、および図示しない除電部等が配設されている。

各作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）が行われ、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に各色の画像が形成されるようになっている。

感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、図示しない駆動モータにより図１において時計方向に回転駆動され、帯電部７５の位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面が一様に帯電されるようになっている（帯電工程）。

感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、その表面に露光部３から発せられたレーザ光Ｌが到達し、レーザ光の露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成されるようになっている（露光工程）。

感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、その表面が現像部７６と対向する位置で、静電潜像が現像され、各色のトナー像が形成されるようになっている（現像工程）。感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、その表面が中間転写ベルト７８及び第１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋの対向する位置で、トナー像が中間転写ベルト７８上に転写されるようになっている（１次転写工程）。このとき、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上には、僅かながら未転写トナーが残存する。

感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、その表面がクリーニング部７７と対向する位置で、未転写トナーがクリーニング部７７のクリーニングブレードによって機械的に回収されるようになっている（クリーニング工程）。

感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、その表面が図示しない除電部と対向する位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の残留電位が除去され、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上で行われる一連の作像プロセスが終了するようになっている。

現像工程を経て各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト７８上に重ねて転写され、中間転写ベルト７８上にカラー画像が形成されるようになっている。

中間転写ユニット８５は、中間転写ベルト７８、１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋ、２次転写バックアップローラ８２、クリーニングバックアップローラ８３、テンションローラ８４、および中間転写クリーニング部８０を有している。

中間転写ベルト７８は、２次転写バックアップローラ８２、クリーニングバックアップローラ８３、テンションローラ８４により張架・支持されるとともに、図１において反時計方向に周回するようになっている。

１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト７８を感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成するようなっている。また、１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋは、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加されるようになっている。

中間転写ベルト７８は、図１において反時計方向に周回して、各１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋの１次転写ニップを順次通過するようになっている。こうして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の各色のトナー像は、中間転写ベルト７８上に重ねて１次転写されるようになっている。

各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト７８は、２次転写ローラ８９の対向する位置で、２次転写バックアップローラ８２と２次転写ローラ８９との間に挟み込まれ、２次転写ニップを形成するようになっている。中間転写ベルト７８上に形成された４色のトナー像は、２次転写ニップに搬送された記録媒体Ｐ上に転写されるようになっている。このとき、中間転写ベルト７８には、記録媒体Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。

中間転写ベルト７８は、中間転写クリーニング部８０に達すると、中間転写ベルト７８上の未転写トナーが回収され、中間転写ベルト７８上で行われる、一連の転写プロセスが終了するようになっている。

２次転写ニップに搬送された記録媒体Ｐは、画像形成装置１の内部下方に設けた給紙部１２から、給紙ローラ９７やレジストローラ対９８等を経由して搬送されたものである。給紙部１２は、転写紙等の記録媒体Ｐを複数枚重ねて収納している。

給紙部１２は、給紙ローラ９７が図１において反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Ｐをレジストローラ対９８のローラ間に向けて給送するようになっている。レジストローラ対９８に搬送された記録媒体Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対９８のローラニップの位置で一旦停止するようになっている。

給紙部１２は、中間転写ベルト７８上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対９８を回転駆動して、記録媒体Ｐを２次転写ニップに向けて搬送するようになっている。これにより、記録媒体Ｐ上に、所望のカラー画像が転写されるようになっている。

２次転写ニップでカラー画像が転写された記録媒体Ｐは定着装置２０に搬送され、定着装置２０の定着ベルト２１と加圧ローラ３１とで加熱加圧されて、カラー画像が記録媒体Ｐに定着するようになっている。

カラー画像が定着された記録媒体Ｐは、排紙ローラ対９９のローラ間を経て、出力画像としてスタック部１００上に順次スタックされ、画像形成装置１における一連の画像形成プロセスが完了するようになっている。

図２、図３に示すように、本実施の形態に係る定着装置２０は、定着ベルト２１、固定部材２６、加熱部材２２、補強部材２３、ヒータ２５、加圧ローラ３１、温度センサ４０，４１および接離機構５０を含んで構成されている。

定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有する無端状ベルトであって、図２、図３において反時計方向に周回するようになっている。定着ベルト２１は、内周面２１ａ側から、基材層、弾性層、離型層が順次積層したものでその全体の厚さが１ｍｍ以下に設定されている。

定着ベルト２１の基材層は、層厚が３０〜１００μｍであって、ニッケル合金、ステンレス鋼等の金属材料やポリイミド等の樹脂材料で形成されている。定着ベルト２１の弾性層は、層厚が１００〜３００μｍであって、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム、等のゴム材料で形成されている。定着ベルト２１は、弾性層を設けることで、ニップ部における定着ベルト２１表面の微小な凹凸が形成されなくなり、記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに均一に熱が伝わり柚子肌画像の発生が抑止されるようになっている。

定着ベルト２１の離型層は、層厚が５〜５０μｍであって、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）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の樹脂材料で形成されている。あるいは、定着ベルト２１の離型層は、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）等の樹脂材料で形成されている。

定着ベルト２１は、離型層を設けることで、トナー像Ｔに対する剥離性が確保されるようになっている。また、定着ベルト２１の直径は、１５〜１２０ｍｍになるように設定されている。本実施の形態に係る定着装置２０では、定着ベルト２１の直径を３０ｍｍ程度に設定している。

加圧ローラ３１は、定着ベルト２１の外周面に当接してニップ部Ｎを形成するようになっている。加圧ローラ３１は、直径が３０〜４０ｍｍ程度であって、中空構造の芯金３２の外周部に弾性層３３を形成したものである。加圧ローラ３１の弾性層３３は、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の材料で形成されている。弾性層３３は、表層部にＰＦＡ、ＰＴＦＥ等からなる薄肉の離型層を設けることもできる。

固定部材２６は、液晶ポリマー等の耐熱樹脂材料等で形成され、定着ベルト２１の内側に配置されている。固定部材２６は、定着ベルト２１の内側に配置した補強部材２３によって、補強、支持されている。

固定部材２６は、加圧ローラ３１側の端面が加圧ローラ３１の曲率に倣うような凹湾曲面に形成されている。これにより、記録媒体Ｐは、加圧ローラ３１の曲率に倣うようにニップ部Ｎから送出される。このために、定着工程後の記録媒体Ｐが定着ベルト２１に密着して分離しないというような不具合を抑止することができる。

ニップ部Ｎを形成するための固定部材２６の端面は、平坦面、もしくは平坦面から凹湾曲面に変化するよう形成してもよい。固定部材２６は、端面を任意の形状とすることで、ニップ部Ｎの形状が記録媒体Ｐの画像面に対してほぼ平行となる場合には、記録媒体Ｐにシワが発生することを防ぐ効果が得られる。

また、固定部材２６は、端面を凹湾曲面に近づけることによって、定着ベルト２１と記録媒体Ｐとの密着性が高くなり、トナー像Ｔの定着性が向上する。さらに、ニップ部Ｎの出口側における定着ベルト２１の曲率が大きくなるために、ニップ部Ｎから送出される記録媒体Ｐを定着ベルト２１から容易に分離することができる。

加熱部材２２は、肉厚が０．２ｍｍ以下のパイプ状部材であり、定着ベルト２１の内側に配置されている。加熱部材２２の材料としては、アルミニウム合金、鋼、ステンレス鋼等の金属材料で形成されている。加熱部材２２は、その肉厚を０．２ｍｍ以下に設定することで、定着ベルト２１の加熱効率を向上することができる。

加熱部材２２は、ニップ部Ｎを除く位置で定着ベルト２１の内周面２１ａに近接、もしくは接触するように形成されており、ニップ部Ｎに対向する個所に、内側に向けて窪む凹部２２ａを有している。この凹部２２ａには、固定部材２６が収容されている。常温時における定着ベルト２１と加熱部材２２とのギャップＡは、ニップ部Ｎを除いて、０ｍｍより大きく２ｍｍ以下とすることが好ましい。

これにより、加熱部材２２と定着ベルト２１とが摺接する面積が大きくなり過ぎることがなく、よって、定着ベルト２１の磨耗を抑止できる。また、加熱部材２２と定着ベルト２１とが離れ過ぎることがなく、定着ベルト２１の加熱効率が低下する不具合を抑止できる。

さらに、加熱部材２２が定着ベルト２１の内側に配置されることで、可撓性を有する定着ベルト２１の円形姿勢がある程度維持されるため、変形に起因した定着ベルト２１の劣化および破損を回避することができる。また、加熱部材２２と定着ベルト２１との摺動抵抗を低下させるために、加熱部材２２の摺接面を摩擦係数の低い材料で形成したり、定着ベルト２１の内周面２１ａにフッ素を含む材料からなる表面層を形成するようにしてもよい。

本実施の形態においては、加熱部材２２の断面形状を略円形になるように形成したが、加熱部材２２の断面形状を多角形になるよう形成してもよい。また、加熱源からの熱を定着ベルト２１に均一に伝達し、かつ定着ベルト２１の周回の安定性を確保する手段が別途に用意されている場合には、加熱部材２２を配置せずに、定着ベルト２１を直接加熱する方式の定着装置を構成することも可能である。その場合は、定着装置全体としての熱容量のうち、加熱部材２２の熱容量が排除されるため、より昇温性能や省エネ性能に優れた定着装置を構成することができる。

加熱部材２２は、その幅方向両端部が定着装置２０の図示しない側板に固定支持されている。加熱部材２２は、加熱部材２２の内側に配置したヒータ２５の輻射熱（輻射光）により加熱されて定着ベルト２１を加熱するようになっている。すなわち、加熱部材２２がヒータ２５によって直接的に加熱されて、加熱部材２２を介して定着ベルト２１がヒータ２５によって間接的に加熱されることになる。

本実施の形態においては、ヒータ２５にハロゲンヒータを用いているが、熱源の種類はハロゲンヒータに限定されるものではなく、例えば、誘導加熱方式の熱源を有するものや、あるいはセラミックヒータであってもよい。

ヒータ２５の出力制御は、定着ベルト２１の外周面に対向するよう配置した接触式サーミスタ等の温度センサ４０によるベルト表面温度の検知結果に基づいて行われるようになっている。このようなヒータ２５の出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度に設定することができる。温度センサ４０は、非接触式サーミスタ、あるいは非接触のサーモパイルを用いるようにしてもよい。

補強部材２３は、幅方向の長さが固定部材２６と同等になるように形成されていて、その幅方向両端部が定着装置２０の図示しない側板に固定支持されている。補強部材２３は、ステンレス鋼や鋼等の機械的強度が高い金属材料で形成されている。補強部材２３は、固定部材２６および定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１に当接することで、ニップ部Ｎにおいて固定部材２６が加圧ローラ３１の加圧力を受けて大きく変形することを抑止している。

ヒータ２５がハロゲンヒータなど輻射熱を利用して加熱する方式の熱源である場合には、補強部材２３におけるヒータ２５に対向する面の一部、または全部に、断熱部材を設けたり、ＢＡ処理や鏡面研磨処理を施すようにしてもよい。このような構成を採ると、ヒータ２５から補強部材２３に向かう輻射熱が加熱部材２２の加熱に用いられることになるため、定着ベルト２１（加熱部材２２）の加熱効率をさらに向上することになる。

加圧ローラ３１は、その幅方向両端部が定着装置２０の図示しない側板に軸受を介して回転自在に支持されている。また、加圧ローラ３１は、図示しない駆動機構により、図２、図３において時計方向に回転駆動されるようになっている。

加圧ローラ３１は、弾性層３３を発泡性シリコーンゴム等のスポンジ状の材料で形成した場合には、ニップ部Ｎに作用する加圧力を減ずることができるため、固定部材２６に生じる撓みを軽減できる。さらに、加圧ローラ３１の断熱性が高められて、定着ベルト２１の熱が加圧ローラ３１側に伝達されにくくなるために、定着ベルト２１の加熱効率が向上する。

本実施の形態においては、定着ベルト２１の直径を加圧ローラ３１の直径と同等になるように形成しているが、定着ベルト２１の直径は、加圧ローラ３１の直径よりも小さくなるよう形成してもよい。その場合、ニップ部Ｎにおける定着ベルト２１の曲率が加圧ローラ３１の曲率よりも小さくなるために、ニップ部Ｎから送出される記録媒体Ｐが定着ベルト２１から分離されやすくなる。

また、定着ベルト２１の直径を加圧ローラ３１の直径よりも大きくなるように形成してもよいが、定着ベルト２１の直径と加圧ローラ３１の直径との関係によらず、加圧ローラ３１の加圧力が加熱部材２２に作用しないように構成する必要がある。

接離機構５０は、定着ベルト２１に対して加圧ローラ３１を接離させるようになっている。接離機構５０は、加圧レバー５１、偏心カム５２および加圧スプリング５３等を含んで構成されている。

加圧レバー５１は、一端部に設けられた支軸５１ａを中心として定着装置２０の図示しない側板に回転自在に支持されている。加圧レバー５１は、中央部が加圧ローラ３１の図示しない軸受に当接している。この軸受は、定着装置２０の図示しない側板に形成された長穴に移動可能に保持されている。加圧レバー５１は、他端部に加圧スプリング５３の一端部が接続されている。

加圧スプリング５３は、他端部に保持板５３ａが取り付けられている。保持板５３ａは、図示しない駆動モータにより回転する偏心カム５２の周縁部に当接している。加圧レバー５１は、偏心カム５２の回転により、支軸５１ａを中心に揺動し、加圧ローラ３１を定着ベルト２１に近接離反する方向へ移動させるようになっている。

すなわち、通常の定着工程時には、偏心カム５２の回転位置が図２に示す状態になって、加圧ローラ３１は定着ベルト２１を加圧して所望のニップ部Ｎを形成するようになっている。これに対して、ジャム処理時や対峙等の通常の定着工程時以外のときには、偏心カム５２の回転位置が図２に示す状態から１８０度転向して、加圧ローラ３１は定着ベルト２１から離脱、または定着ベルト２１を減圧するようになっている。

以下、定着装置２０の通常時の動作について簡単に説明する。

定着装置２０は、画像形成装置１の電源スイッチが投入されると、ヒータ２５に電力が供給されるとともに、加圧ローラ３１を図２、図３において時計方向に回転させる。これにより、定着ベルト２１は、加圧ローラ３１との摩擦力により図２、図３において反時計方向に連れ回される。

次いで、給紙部１２から２次転写ローラ８９に送給された記録媒体Ｐに、未定着のカラー画像が担持される。未定着画像としてトナー像Ｔが担持された記録媒体Ｐは、図示しないガイド板に案内されながら図２、図３の矢印Ｙ１０方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト２１および加圧ローラ３１のニップ部Ｎに送入される。

そして、加熱部材２２によって加熱された定着ベルト２１による加熱と、補強部材２３によって補強された固定部材２６と加圧ローラ３１との押圧力とによって、記録媒体Ｐの表面にトナー像Ｔが定着される。その後、記録媒体Ｐは、ニップ部Ｎから矢印Ｙ１１方向に搬送される。

以下、定着装置２０について詳述する。

定着装置２０は、加熱部材２２が加熱され、加熱部材２２と定着ベルト２１が当接領域においてのみ伝熱により定着ベルト２１が加熱されるような構成では、定着ベルト２１の周方向に温度のムラが発生しやすい。また、定着ベルト２１の熱容量が小さくなる程、温度のムラも大きくなる。

温度センサ４０は、加熱部材２２と定着ベルト２１とが当接する領域の定着ベルト２１の表面温度を検知している。これは、加熱部材２２と定着ベルト２１とが当接する領域が定着ベルト２１において表面温度が最も高くなる部分となるからである。そして、定着装置２０は、温度センサ４０の検知温度に基づいてヒータ２５を制御するようになっている。

定着装置２０は、定着ベルト２１や加圧ローラ３１が暖まっていれば、これらを一定温度に維持するようヒータ２５の点灯率を低くする。定着装置２０は、立上げ中等のように定着ベルト２１や加圧ローラ３１が温まっていなければ、これらが一定温度になるまでヒータ２５の点灯率を高くなる。

このように、ヒータ２５の点灯率の違いによって、温度センサ４０で検知する温度とニップ部Ｎ直前の温度に、図４に示すような差異が生じる。また、ヒータ２５の点灯率による温度センサ４０で検知する温度とニップ部Ｎ直前の温度の差異は、加圧ローラ３１の回転速度によっても異なる。この温度の差異は、記録媒体Ｐがニップ部を通過するときの熱量過多によるホットオフセットや、熱量過少によるコールドオフセットを発生させる原因となっている。

そこで、本実施の形態においては、ニップ部Ｎの直前の定着ベルト２１の表面温度を測定するための非接触の温度センサ４１を、定着ベルト２１の外側に配置している。温度センサ４１を非接触としたのは、記録媒体Ｐの搬送を妨げないようにするためである。

そして、定着装置２０は、記録媒体Ｐが温度センサ４１の読取領域に到達する直前までは、温度センサ４１の検知温度に基づいてヒータ２５の出力制御を行うよう構成されている。また、定着装置２０は、記録媒体Ｐが温度センサ４１の読取領域を通過している間は、温度センサ４０の検知温度に基づいてヒータ２５の出力制御を行うよう構成されている。さらに、定着装置２０は、記録媒体Ｐが温度センサ４１の読取領域を通過した後は、温度センサ４１の検知温度に基づいてヒータ２５の出力制御を行うよう構成されている。

定着装置２０は、２つの温度センサ４０，４１の一方を選択してヒータ２５の出力制御を行うので、記録媒体Ｐがニップ部Ｎの進入するときの定着ベルト２１の表面温度をトナー像Ｔの定着に適した温度にすることができる。

非接触の温度センサ４１は、ニップ部Ｎの直前に配置することが望ましいが、ニップ部Ｎの直後に配置するようにしてもよい。この場合、ニップ部Ｎの直後の定着ベルト２１の表面温度をトナー像Ｔの定着に適した温度することになる。

また、ヒータ２５の出力制御は、ＰＩＤ制御によるフィードバック制御とする。これにより、定着ベルト２１の表面温度の変動を抑えて、定着ベルト２１の表面温度をトナー像Ｔの定着により適した温度にすることができる。

図５は、上述した定着装置２０の変形例であり、図中、図２、図３と同一の符号を付した部分は同一物を表している。

変形例の定着装置２０Ａは、図２、図３における加熱部材２２を無くし、固定部材２６を補強部材２３Ａによって補強、支持している。また、定着装置２０Ａは、定着ベルト２１のニップ部Ｎの反対側の個所を定着ベルト２１の内側からヒータ２５の輻射熱により直接加熱するよう構成されている。

このような方式では、ヒータ２５の点灯による定着ベルト２１の温度変動が大きいため、応答性の早い非接触のサーモパイルを温度センサ４０として用いている。この定着装置２０でも、温度センサ４０Ａで検出する温度とニップ部Ｎの直前の温度に差異が生じる。

そこで、定着装置２０Ａは、ニップ部Ｎの直前の定着ベルト２１の表面温度を測定するための非接触の温度センサ４１を、定着ベルト２１の外側に配置している。

そして、定着装置２０Ａは、記録媒体Ｐが温度センサ４１の読取領域に到達する直前までは、温度センサ４１の検知温度に基づいてヒータ２５の出力制御を行うよう構成されている。また、定着装置２０Ａは、記録媒体Ｐが温度センサ４１の読取領域を通過している間は、温度センサ４０Ａの検知温度に基づいてヒータ２５の出力制御を行うよう構成されている。さらに、定着装置２０は、記録媒体Ｐが温度センサ４１の読取領域を通過した後は、再び温度センサ４１の検知温度に基づいてヒータ２５の出力制御を行うよう構成されている。

定着装置２０Ａは、２つの温度センサ４０Ａ，４１の一方を選択してヒータ２５の出力制御を行うので、記録媒体Ｐがニップ部Ｎの進入するときの定着ベルト２１の表面温度をトナー像Ｔの定着に適した温度にすることができる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、定着装置を適用する画像形成装置は、プリンタやファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であってもよい。

１ 画像形成装置
２０ 定着装置
２０Ａ 定着装置
２１ 定着ベルト（定着部材）
２２ 加熱部材
２５ ヒータ（加熱手段）
２６ 固定部材
３１ 加圧ローラ（加圧部材）
４０ 温度センサ（第１の温度検知手段）
４０Ａ 温度センサ（第１の温度検知手段）
４１ 温度センサ（第２の温度検知手段）
Ｎ ニップ部
Ｐ 記録媒体
Ｔ トナー像

特開２０１２−１３３０４３号公報 特開平４−７５８３号公報

Claims (9)

1. 回転可能に構成され、かつ記録媒体に未定着像を定着させる定着部材と、
   前記定着部材を加熱する加熱手段と、
   前記定着部材を外周側から加圧する加圧部材と、
   前記定着部材の内周側に位置し、かつ前記定着部材と加圧部材との間にニップ部を形成させる固定部材と、
   前記定着部材の温度を検知する第１の温度検知手段と、
   前記第１の温度検知手段とは前記定着部材の周方向に異なる位置において非接触により前記定着部材の温度を検知する第２の温度検知手段とを備え、
   前記記録媒体が前記定着部材と前記第２の温度検知手段との間を通過するよう構成したことを特徴とする定着装置。
2. 前記定着部材は、可撓性を有する無端状の定着ベルトであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記定着部材の内側に、前記定着部材に当接する加熱部材を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記定着部材に前記加熱部材が当接する位置は、前記ニップ部とは異なる位置であることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 前記第１の温度検知手段および前記第２の温度検知手段は、前記定着部材の表面温度を検知するよう構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記第１の温度検知手段は、前記定着部材が前記加熱部材と当接する位置の定着部材の表面温度を検知するよう構成されていることを特徴とする請求項１ないし３、または請求項５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記第２の温度検知手段は、前記ニップ部に対して記録媒体の搬送方向上流側あるいは搬送方向下流側近傍における前記定着部材の表面温度を検知するよう構成されていることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
8. 前記第２の温度検知手段は、ＰＩＤ制御によるフィードバック制御により前記加熱手段の出力制御を行うよう構成されていることを特徴とする請求項１ないし３、または請求項５ないし７のいずれか１項に記載の定着装置。
9. １連の画像形成プロセスによって形成された画像を前記記録媒体に記録する画像形成装置であって、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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