JP3771486B2

JP3771486B2 - 定着装置及びその定着装置を備えた画像形成機

Info

Publication number: JP3771486B2
Application number: JP2001377588A
Authority: JP
Inventors: 敏章香川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-12-11
Filing date: 2001-12-11
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2021-12-11
Also published as: JP2003177627A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ装置、ファクシミリ装置等の画像形成機に搭載される定着装置及びその定着装置を備えた画像形成機に係る。特に、本発明は、加熱ローラの温度を検出する温度センサの温度検出ポイントの適正化を図るための改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複写機、プリンタ装置、ファクシミリ装置等の画像形成機や、これらの複合機にあっては、トナー像が転写された記録用紙を定着装置に通過させ、この定着装置において記録用紙上にトナー像を加熱定着させるようになっている。定着装置は、互いに対向配置された一対のローラ部材を備えており、少なくとも一方が定着用加熱源となる加熱ローラとして構成されている。つまり、一対のローラ部材間で記録用紙を挟持しながら搬送することによってトナー像を記録用紙上に加熱定着させるようになっている。
【０００３】
上記加熱ローラの構成としては、例えばアルミニウム等の中空芯金で構成されるローラ本体の内部にハロゲンヒータ等の加熱手段が収容されている。つまり、この加熱手段に対して通電を行い、ローラ本体を所定の定着温度まで温度上昇させた状態で上記の定着動作を行うことになる。また、加熱手段に対する通電制御としては、ローラ本体の表面温度を温度センサによって検出し、その検出温度に基づいて通電のＯＮ，ＯＦＦを切り換えて、ローラ本体の表面温度を所定範囲内に維持するようにしている。
【０００４】
ところで、この種の定着装置では、熱容量が比較的大きな金属製のローラ本体を所定の定着温度（例えば２００℃）まで加熱する必要があるため、省エネルギー性を十分に得ることができないといった課題があった。また、プリント開始時にローラ本体を定着温度まで加熱するのに要する時間（ウォームアップ時間）が長くかかり、その結果、プリント開始信号の入力からプリント終了までに要する時間が長くなってしまうといった課題もあった。
【０００５】
これらの課題を解決する手段として、ローラ本体を薄肉化してその熱容量を小さくすることが掲げられる。これによれば、装置の電源容量（供給電力）を大きくすることなしにウォームアップ時間を短縮化でき、且つ省エネルギー性を十分に向上させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このように薄肉化されたローラ本体を採用した場合、以下に述べる課題がある。つまり、薄肉化に伴ってローラ本体は、軸線方向の熱移動性が低下することになる。このため、ローラ本体の全体を均一な温度に維持することが困難となる。例えば、ローラ本体の加熱範囲よりも小さいサイズの記録用紙を通過させた場合、記録用紙の通過部分では記録用紙によって熱が奪われるのに対し、記録用紙が通過しない部分では熱が奪われないためこの部分においてローラ温度の過上昇（以下、非通紙部異常昇温と呼ぶ）が発生してしまう。この非通紙部異常昇温が発生している状況で、上記サイズよりも大きいサイズの記録用紙を通過させた場合、温度過上昇部分において過定着が生じたり、記録用紙上のトナーの光沢性に変化が生じたり、過定着部分が高温オフセットを起して加熱ローラにトナーが付着したりするおそれがある。
【０００７】
この非通紙部異常昇温を回避する手段として、特開平８−２２０９３０号公報には、加熱範囲の異なる複数のヒータをローラ本体内に配設し、通過する記録用紙のサイズに応じて通電するヒータを選択することが開示されている。具体的には、センタ基準（記録用紙の幅方向の中心位置と加熱ローラの軸線方向の中心位置とを一致させた状態で通紙させるもの）の定着装置において、ローラ本体の軸線方向の中央部のみを加熱するメインヒータと、ローラ本体の軸線方向の両端部のみを加熱するサブヒータとを備えさせる。小サイズ紙の通過時にはメインヒータのみに通電を行う一方、大サイズ紙の通過時にはメインヒータ及びサブヒータ共に通電を行う。これによれば、ローラ本体のうち記録用紙が通過する部分のみを加熱することができ、上記非通紙部異常昇温の発生に伴う不具合を回避することが可能である。
【０００８】
しかしながら、このように複数のヒータを備えた定着装置に対し、ローラ本体の表面温度を検出する温度センサの温度検出ポイントを適正化する提案は未だなされていない。例えば、この温度検出ポイントを考慮せずに温度センサを配置した場合、ウォームアップ時間が必要上に長くなってしまったり、ローラ本体の加熱が不十分であるにも拘わらずウォームアップ動作が終了してしまったり、定着動作中にローラ本体の温度が適切に維持できなくなってしまったりする可能性がある。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ローラ本体内に加熱範囲の異なる複数のヒータを備えた定着装置に対し、ローラ本体の表面温度を検出する温度センサの温度検出ポイントの適正化を図ることにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明における課題を解決するための手段を説明する前に、ローラ本体各部の昇温特性について説明する。
従来より、定着装置の定着部材（以下、加熱ローラ本体とも呼ぶ）に必要とされる熱容量は、プロセス速度が速いほど大きく、プロセス速度の２乗にほぼ比例することが一般的な経験則として知られている。これまで、一般的に用いられていた加熱ローラ本体の熱容量としては、ローラ本体の単位長さ当たりの熱容量をＭｈ(J/(℃・m)）とし、プロセス速度をｖｐ(m/s)としたときに、Ｍｈ／ｖｐ²＞6000となっていた。
【００１５】
しかしながら、上述した如く、ウォームアップ時間を短縮化し、待機時における消費電力を削減するために、更なるローラ本体の薄肉・低熱容量化（Ｍｈ／ｖｐ²≦6000となるもの）が検討されつつある。このような薄肉、低熱容量のローラ本体を用いてウォームアップ時間の短縮化を図った定着装置を、プロセス速度の速い中・高速機クラスの画像形成機に使用する場合、各種用紙（記録媒体）のサイズの違いに起因するローラ軸線方向の温度ばらつき（上記非通紙部異常昇温など）を低減するため、上記公報に開示されている如く、メインランプとサブランプといったように、複数の加熱手段（以下、ヒータとも呼ぶ）を使用する必要がある。
【００１６】
図１は、ローラ本体の軸線方向の中央部のみを加熱するメインヒータと、ローラ本体の軸線方向の両端部のみを加熱するサブヒータとを備えた加熱ローラ（図４参照）において、ローラ本体各部における昇温特性を示している。図１（ａ）はローラ軸線方向中央部（メインヒータによる加熱領域）における昇温特性であり、図１（ｂ）はローラ軸線方向端部（サブヒータによる加熱領域）における昇温特性である。それぞれローラ周方向の３箇所の位置における昇温特性を示しており、その３箇所とは図１（ｃ）に番号を付して示す位置である。
【００１７】
一般的な定着装置においては、ローラ軸線方向端部は開放されているため、このローラ端部からの熱の逃げは大きく、また、軸受けや駆動ギア等の熱負荷が加わることから、図１（ｂ）に示すように、ローラ軸線方向中央部（図１（ａ）参照）に比べて全体的に昇温が遅くなっている。
【００１８】
また、上述した如くローラ本体が薄肉・低熱容量の場合、ローラ本体自体の熱伝導性（ローラ周方向の熱伝導性）が小さいため、ウォームアップ時にヒータの配列に起因するローラ周方向温度差がより顕著に発生する。言い換えると、各ヒータはローラ本体の中心位置（円形断面の中心点）には配設されていないため、ローラ本体のうちヒータに近接する箇所では昇温速度が高いが、ヒータから離れた箇所では昇温速度が低くなっており、それによる周方向温度差が発生する。すなわち、図１（ｃ）に示すように、メインヒータの加熱領域であるローラ軸線方向中央部では、メインヒータに最も近い「１」の位置での昇温が最も速く、メインヒータから最も遠い「３」の位置での昇温が最も遅くなる。逆に、サブヒータの加熱領域であるローラ軸線方向端部では、サブヒータに最も近い「３」の位置での昇温が最も速く、サブヒータから最も遠い「１」の位置での昇温が最も遅くなる。
【００２１】
上記の目的を達成するための本発明の解決手段としては、個々の温度センサに対して、その制御対象であるヒータ以外のヒータからも熱を受けることを考慮し、ローラ本体温度の適正化とウォームアップ時間の短縮化とを両立するものである。
【００２２】
具体的には、記録媒体を加熱してこの記録媒体に画像を定着させるための定着部材と、この定着部材上での加熱範囲が互いに異なる複数の加熱手段と、これら加熱手段毎に対応して設けられ且つ対応する加熱手段によって加熱される範囲の温度をそれぞれ検出する複数の温度検出手段とを備えた定着装置を前提とする。この定着装置に対し、温度検出手段の温度検出ポイントを、対応する加熱手段によって加熱される範囲内において、その加熱手段から受ける単位時間当たりの熱量と他の加熱手段から受ける単位時間当たりの熱量とが等しくなる位置またはその近傍に設定している。
【００２３】
より具体的には、加熱手段を第１加熱手段及び第２加熱手段とし、第１加熱手段により加熱される加熱範囲に対する第１加熱手段の単位長さ当たりの加熱量をＰｍ１、第１加熱手段とこの第１加熱手段に対応する第１温度検出手段による定着部材上の温度検出ポイントとの間の距離をｄｍ、第１加熱手段により加熱される加熱範囲に対する第２加熱手段の単位長さ当たりの加熱量をＰｓ１、第２加熱手段と上記第１温度検出手段による定着部材上の温度検出ポイントとの間の距離をｄｓとしたとき、
Ｐｍ１／ｄｍ＝Ｐｓ１／ｄｓ …（１）
となる位置またはその近傍に第１温度検出手段の温度検出ポイントを設定している。
【００２４】
また、この技術的思想を、複数の温度検出手段の配設自由度が高い場合（スペース的な制約等がない場合）に適用した具体構成としては、以下のものが掲げられる。つまり、上記の場合と同様に、加熱手段を第１加熱手段及び第２加熱手段とし、第１加熱手段により加熱される加熱範囲に対する第１加熱手段の単位長さ当たりの加熱量をＰｍ１、第２加熱手段により加熱される加熱範囲に対する第２加熱手段の単位長さ当たりの加熱量をＰｍ２、第１加熱手段とこの第１加熱手段に対応する第１温度検出手段による定着部材上の温度検出ポイントとの間の距離をｄｍ、第２加熱手段とこの第２加熱手段に対応する第２温度検出手段による定着部材上の温度検出ポイントとの間の距離をｄｍ’、第１加熱手段により加熱される加熱範囲に対する第２加熱手段の単位長さ当たりの加熱量をＰｓ１、第２加熱手段により加熱される加熱範囲に対する第１加熱手段の単位長さ当たりの加熱量をＰｓ２、第２加熱手段と上記第１温度検出手段による定着部材上の温度検出ポイントとの間の距離をｄｓ、第１加熱手段と上記第２温度検出手段による定着部材上の温度検出ポイントとの間の距離をｄｓ’としたとき、
Ｐｍ１／ｄｍ＝Ｐｓ１／ｄｓ …（１）
となる位置またはその近傍に第１温度検出手段の温度検出ポイントを設定し、且つ
Ｐｍ２／ｄｍ’＝Ｐｓ２／ｄｓ’ …（２）
となる位置またはその近傍に第２温度検出手段の温度検出ポイントを設定している。
【００２５】
ヒータからローラ本体に伝わる熱エネルギ密度（ローラ単位面積当たりに伝わる熱エネルギ）は、ヒータの単位長さ当たりの加熱量にほぼ比例し、ヒータとローラ本体との距離にほぼ反比例する。従って、
Ｐｍ１／ｄｍ＝Ｐｓ１／ｄｓ …（１）
となる位置またはその近傍にメイン温度センサ（第１温度検出手段）を配置すれば、メインヒータ（第１加熱手段）とサブヒータ（第２加熱手段）から伝わる熱エネルギーがほぼ同じ量となる。
【００２６】
その結果、検出される加熱ローラの温度としてはローラ全体の平均的な温度となり、高温オフセットや低温オフセット等の発生の懸念がなく、ウォームアップ時間としても適度に短くなる。
【００２７】
同様に、
Ｐｍ２／ｄｍ’＝Ｐｓ２／ｄｓ’ …（２）
となる位置またはその近傍にサブ温度センサ（第２温度検出手段）を配置した場合も同じ効果が得られる。
【００２８】
一方、上述したように、複数の温度センサをローラ本体の周方向で各々別の位置に配置すると、定着装置が大型化、複雑化してしまうといった課題が生ずることから、全ての温度センサをローラ本体の周方向の同じ位置に配置しなければならない場合もある。このような場合は、一般にメインヒータの方が加熱領域が広く、使用頻度も多いことから、
Ｐｍ１／ｄｍ＝Ｐｓ１／ｄｓ …（１）
となる位置またはその近傍にメイン温度センサの温度検出ポイントを設定し、サブ温度センサの温度検出ポイントもローラ本体の周方向において、メイン温度センサの温度検出ポイントと略同じ位置に設定すればよい。
【００２９】
更に、上記の目的を達成するための他の解決手段としては、装置制御システムの時定数を考慮し、温度センサによって検出されたローラ外周面の適切な位置に対してヒータによる加熱が行われるような位置に温度センサの温度検出ポイントを設定している。
【００３０】
具体的には、回転駆動しながら記録媒体を加熱してこの記録媒体に画像を定着させる円筒状の定着部材と、この定着部材上での加熱範囲が互いに異なる複数の加熱手段と、定着部材の温度を検出する温度検出手段とを備えた定着装置を前提とする。この定着装置に対し、定着部材の周方向で加熱手段に最も近接した定着部材表面位置をＰＬとし、温度検出手段の温度検出ポイントをＰｓとした場合において、定着部材の周方向に沿った上記位置ＰＬと位置Ｐｓとの間の距離をｄＬｓとし、定着部材の周速をｖｐとし、装置制御システムの時定数をｔとしたとき、
ｄＬｓ＝ｖｐ×ｔ …（３）
となる位置またはその近傍に温度検出手段の温度検出ポイントを設定している。
【００３１】
また、この技術的思想を、複数の温度検出手段の配設自由度が高い場合（スペース的な制約等がない場合）に適用した具体構成としては、以下のものが掲げられる。つまり、上記の場合と同様に、加熱手段を第１加熱手段及び第２加熱手段とし、上記定着部材の周方向で第１加熱手段に最も近接した定着部材表面位置をＰＬ、上記定着部材の周方向で第２加熱手段に最も近接した定着部材表面位置をＰＬ’、第１加熱手段に対応する第１温度検出手段の温度検出ポイントをＰｓ、第２加熱手段に対応する第２温度検出手段の温度検出ポイントをＰｓ’とした場合において、定着部材の周方向に沿った上記位置ＰＬと位置Ｐｓとの間の距離をｄＬｓ、定着部材の周方向に沿った上記位置ＰＬ’と位置Ｐｓ’との間の距離をｄＬｓ’とし、定着部材の周速をｖｐとし、装置制御システムの時定数をｔとしたとき、
ｄＬｓ＝ｖｐ×ｔ …（３）
となる位置またはその近傍に第１温度検出手段の温度検出ポイントを設定し、且つ
ｄＬｓ’＝ｖｐ×ｔ …（４）
となる位置またはその近傍に第２温度検出手段の温度検出ポイントを設定している。
【００３２】
また、この技術的思想を、複数の温度検出手段の配設自由度が低い場合、つまり、スペース的な制約等があって各温度検出手段をローラ周方向の略同一位置に配設する必要がある場合に適用した具体構成としては、以下のものが掲げられる。つまり、回転駆動しながら記録媒体を加熱してこの記録媒体に画像を定着させる円筒状の定着部材と、この定着部材上での加熱範囲が互いに異なる複数の加熱手段と、これら加熱手段毎に対応して設けられ且つ対応する加熱手段によって加熱される範囲の温度をそれぞれ検出する複数の温度検出手段とを備えた定着装置を前提とする。この定着装置に対し、複数の加熱手段のうち最も広い範囲を加熱するメイン加熱手段に最も近接した定着部材表面位置をＰＬとし、メイン加熱手段に対応する温度検出手段の温度検出ポイントをＰｓとした場合において、定着部材の周方向に沿った上記位置ＰＬと位置Ｐｓとの間の距離をｄＬｓとし、定着部材の周速をｖｐとし、装置制御システムの時定数をｔとしたとき、
ｄＬｓ＝ｖｐ×ｔ …（３）
となる位置またはその位置と定着部材周方向の略同一位置に全ての温度検出手段の温度検出ポイントを設定している。
【００３３】
これらの構成によれば、温度検出手段で温度検出を行ったローラ表面位置と、加熱手段から供給される熱エネルギー密度が最も高いローラ上の位置とがほぼ一致するため、より正確且つ均一な温度コントロールを実現することができる。例えば、温度検出手段で温度検出を行ったローラ表面位置が所定温度よりも低く、加熱が必要であると判断された場合、加熱手段を駆動してこの加熱手段からローラ本体に熱が与えられる状況になったときには、この加熱が必要であると判断されたローラ表面位置が加熱手段に対向する位置まで移動している。このため、加熱が必要であると判断された位置を正確に加熱手段によって加熱することができる。
【００３４】
一方、ローラ周方向の略同一位置に全ての温度検出手段を配設した場合には、定着装置が大型化、複雑化を回避することが可能である。
【００４０】
上述した各手段に採用される定着部材（ローラ本体）の特徴としては以下のものが掲げられる。先ず、定着部材として、その単位長さ当たりの熱容量をＭｈ(J/(℃・m)）とし、プロセス速度をｖｐ(m/s)としたときに、Ｍｈ／ｖｐ²≦6000となる低熱容量型のものを採用している。また、その材質としては、鉄系材料が採用される。具体的には、炭素鋼やステンレス鋼等である。
【００４１】
従来、加熱ローラ本体の材料としてはアルミが一般的に用いられているが、アルミでは強度的に薄肉化するのに限界があることから、薄肉化に対してはアルミに比べ強度（ヤング率）の高い鉄系材料が適している。しかしながら、鉄系材料はアルミに比べ熱伝導率が小さく、ローラ温度分布ばらつきがより顕著になる。そこで、上述した各手段を採用することにより、この温度ばらつきの影響を極力抑えることができ、鉄系材料のローラ本体を採用しつつ上記効果を発揮させることができる。
【００４２】
また、定着部材は回転可能に構成されており、ウォームアップ時は、定着部材は回転することなしに加熱手段によって加熱されるようにしている。
【００４３】
定着装置は、ウォームアップ時間をより短縮させるため、ウォームアップ中はローラ本体を停止させることがより効果的であるが、逆にウォームアップ直後の加熱ローラ周方向に温度ばらつきがより顕著に生じる弊害がある。上述した各解決手段によれば、この温度ばらつきの影響を極力抑えることができるため、ウォームアップ時に停止状態であっても、ウォームアップ時間の短縮化が実現できる。
【００４４】
具体的に温度検出手段の温度検出ポイントを設定する際の基準位置としては、定着部材の長手方向の中央位置を基準として設定する所謂センタ基準とする場合と、定着部材の長手方向の一端部を基準として設定する所謂端部基準とする場合とがある。
【００４５】
また、各温度検出手段の温度検出ポイントは、それぞれが対応する加熱手段によって互いに異なっている。
【００４６】
更に、定着部材との間で記録媒体を挟持搬送する加圧部材を備えており、この加圧部材が低熱容量の材料により形成されている。具体的には、スポンジや低熱容量ソリッド等が掲げられる。
【００４７】
更に、上記各手段のうちの何れか一つを有する定着装置を備え、記録媒体上にトナー像が形成された状態で、この記録媒体を定着装置に通過させ、定着部材からの熱によってトナー像を記録媒体上に加熱定着させるよう構成された画像形成機も本発明の技術的思想の範疇である。
【００４８】
【発明の実施の形態】
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。
【００４９】
−画像形成機の全体構成の説明−
図２は、本形態に係る画像形成機１の内部を示す概略構成図である。本画像形成機１は、多機能型のものであって、複写機、プリンタ装置及びファクシミリ装置としての機能を兼ね備えている。この画像形成機１は、プリンタ２、スキャナ３、自動原稿搬送装置４、排紙処理装置５及び給紙手段としての多段給紙装置６を装備している。以下、各部の構成について説明する。
【００５０】
自動原稿搬送装置４は、原稿搬送機構４１を備えており、原稿セットトレイ４０に載置された原稿をプラテンガラス３０上に搬送して位置決めし、スキャナ３によって画像が読み取られた原稿を原稿排出トレイ４２へ搬送して排出するようになっている。また、搬送不可能な原稿をプラテンガラス３０上に配置し得るように、自動原稿搬送装置４の一辺（図２における奥側の一辺）は枢支され、装置４全体の開閉が可能に構成されている。
【００５１】
スキャナ３は、自動読み取りモード及びマニュアル操作読み取りモードのいずれかを選択して設定することが可能となっている。前者の自動読み取りモードを選択した場合は、自動原稿搬送装置４によるプラテンガラス３０上への原稿の搬送と連動して、スキャナ３が原稿の画像を読み取る。後者のマニュアル操作読み取りモードを選択した場合は、マニュアル操作に応答して、プラテンガラス３０上に配置された原稿の画像をスキャナ３が読み取る。いずれのモードであっても、第１及び第２走査ユニット３１，３２を相互に所定の速度関係を維持しつつ移動させ、プラテンガラス３０上に配置された原稿の画像を第１走査ユニット３１によって露光し、第１及び第２走査ユニット３１，３２によって原稿からの反射光をレンズ３３へと導き、レンズ３３によって原稿の画像を光電変換素子（ＣＣＤ）３４上に結像する。このＣＣＤ３４は、原稿の画像を主走査方向に繰り返し走査して読み取り、原稿画像に基づく画像データを出力するようになっている。そして、スキャナ３は、原稿画像に基づく画像データによって、記録用紙の種別がつけられるようになっている。
【００５２】
プリンタ２は、スキャナ３からの画像データや外部装置（例えばパーソナルコンピュータ）からの画像データを入力し、この画像データによって示される画像を記録用紙に記録するものである。
【００５３】
このプリンタ２に備えられたプリンタ制御部２４は、画像形成手段としての電子写真プロセス部２０を制御したり、外部装置からの画像データを受け入れるためのインターフェイスの役目を果たす。画像制御部２５は、外部装置からの画像データに所定の画像処理を施したり、画像データに応じて光走査ユニット２２を駆動制御する。
【００５４】
電子写真プロセス部２０は、感光体ドラム２００、帯電ローラ２０１、光走査ユニット２２、現像ユニット２０２、転写ユニット２０３、クリーニングユニット２０４、及び除電ユニット（図示せず）等を備えている。感光体ドラム２００は、一方向に回転している。帯電ローラ２０１は、感光体ドラム２００表面を均一に帯電させる。光走査ユニット２２は、画像データに応じて変調された光ビーム（光像）を形成し、光ビームによって感光体ドラム２００表面を主走査方向に繰り返し走査して、感光体ドラム２００表面に静電潜像を形成する。現像ユニット２０２は、トナーを感光体２００表面に供給する。このトナーが感光体ドラム２００表面の静電潜像に付着して、トナー像が形成される。転写ユニット２０３は、下方から搬送されてきた記録用紙と感光体ドラム２００とを重ね合わせ、トナー像を感光体ドラム２００から記録用紙へと転写する。クリーニングユニット２０４は、感光体ドラム２００表面に残留しているトナーを除去する。除電ユニットは、感光体ドラム２００表面の電荷を除去する。
【００５５】
電子写真プロセス部２０の上方には、定着手段としての定着装置２３が配置されている。定着装置２３は、記録用紙を加熱及び加圧して、トナー像を記録用紙に定着させる。このトナー像が定着された後の記録用紙は、各排出ローラ２８によって搬送され、排紙処理装置５の中継パスユニット８へと受け渡される。
【００５６】
また、記録用紙の裏面にも画像を記録する場合には、記録用紙の搬送が一旦停止され、記録用紙が中継パスユニット８からプリンタ２へと逆向きに搬送される。プリンタ２では、分岐爪２５１を回転させ、分岐爪２５１により記録用紙を反転用搬送路２５０へと導き、記録用紙を反転用搬送路２５０通じて再び電子写真プロセス部２０へと搬送し、これにより記録用紙の表裏を反転させ、記録用紙の裏面に画像を記録する。こうして表裏に画像が記録された記録用紙は、各排出ローラ２８によって搬送され、排紙処理装置５の中継パスユニット８へと受け渡される。
【００５７】
また、プリンタ２の下部には用紙給紙部２１が備えられている。この用紙給紙部２１は、記録用紙を積層して収容する用紙収容カセット２１０と、用紙収容カセット２１０から記録用紙を１枚ずつ分離して取り出し、記録用紙を電子写真プロセス部２０へと供給する給紙手段としての取り出しユニット２１１とを備えている。この取り出しユニット２１１により取り出された記録用紙は、転写ユニット２０３へと搬送され、更に定着装置２３を介して各排出ローラ２８により搬送される。この記録用紙は、定着装置２３の中央（後述する加熱ローラ２３１の軸線方向中央）に対し搬送方向と直交する方向の中央を基準にして位置合わせしたセンタ基準で搬送される。尚、用紙収容カセット２１０は、画像形成機本体から引き出すことができ、引き出した状態で、記録用紙を用紙収容カセット２１０に補給できるようになっている。
【００５８】
排紙処理装置５は、オプションであって、画像形成機１に対して着脱自在であり、上記中継パスユニット８及び後処理ユニット９を備えている。
【００５９】
中継パスユニット８は、プリンタ２から記録用紙を受け取って、記録用紙を後処理ユニット９へと搬送する中継パス８４と、プリンタ２から記録用紙を一旦受け取り、記録用紙をプリンタ２へと戻すスイッチバックパス８３と、プリンタ２からの記録用紙を中継パス８４及びスイッチバックパス８３のいずれかに導くゲート板８１とを有する。ゲート板８１は、揺動可能であり、その先端を上方に向けると、記録用紙が中継パス８４へと導かれ、またその先端を下方に向けると、記録用紙がスイッチバックパス８３へと導かれる。
【００６０】
中継パス８４には、一方向に回転する搬送ローラ８５が設けられており、この搬送ローラ８５によって記録用紙を後処理ユニット９へと導く。また、スイッチバックパス８３には、記録用紙を載置する載置板８６、及び正逆回転可能な搬送ローラ８７が設けられている。この搬送ローラ８７だけでなく、プリンタ２の各ローラも正逆回転可能である。記録用紙をスイッチバックパス８３へと導いたときには、記録用紙の後端をプリンタ２の排出ローラ２８間に挟み込み、記録用紙を載置板８６上に載せた状態で、各ローラ８７，２８を停止して、記録用紙の搬送を一旦停止する。この後、各搬送ローラ８７，２８を逆回転し、記録用紙をプリンタ２へと逆向きに搬送する。プリンタ２では、先に述べたように分岐爪２５１により記録用紙を反転用搬送路２５０へと導き、記録用紙を反転用搬送路２５０を経て再び電子写真プロセス部２０へと搬送し、記録用紙の裏面に画像を記録する。
【００６１】
後処理ユニット９では、記録用紙をプリンタ２から中継パス８４を通じて受け取り、記録用紙に対して後処理を施す。この後処理としては、ステープル処理やソート処理等がある。そして、この処理を行った記録用紙を、複数の排紙トレイ５６，５９のうちの一つに対して排紙するようになっている。
【００６２】
上記プリンタ２及び排紙処理装置５は多段給紙装置６上に載置されている。また、スキャナ３及び自動原稿搬送装置４は、システムラック７上に載置されている。多段給紙装置６の底には、各移動コロ６９及び各固定部６８が設けられている。各固定部６８を多段給紙装置６の底にねじ込んで、各固定部６８を床面から離間させ、各移動コロ６９によって多段給紙装置６を支持すれば、多段給紙装置６を移動させることができる。この状態で、多段給紙装置６、プリンタ２及び排紙処理装置５をシステムラック７の内側に移動させて配置する。この後、各固定部６８を回転し突出させて、各固定部６８を床面に接触させることにより多段給紙装置６を固定する。このとき、排紙処理装置５の中継パスユニット８とスキャナ３との間には、空間が形成される。
【００６３】
上記多段給紙装置６は、オプションであって、画像形成機１に対して着脱自在である。多段給紙装置６においては、複数種類の記録用紙をそれぞれの用紙収容カセット６１，６２，６３に収納している。本形態の多段給紙装置６にあっては、上方に位置して比較的大サイズ（例えばＡ３サイズ）の記録用紙を収容可能な上側カセット６１と、この上側カセット６１の下方において並設され、使用頻度の高いサイズ（例えばＡ４サイズ）の記録用紙をそれぞれ収容可能な一対の下側カセット６２，６３とを備えている。
【００６４】
多段給紙装置６の内部には鉛直方向に延びる用紙ガイド通路６５が設けられており、各カセット６１，６２，６３から取り出された記録用紙は、この用紙ガイド通路６５を経てプリンタ２へ供給されるようになっている。このプリンタ２の下面には用紙ガイド通路６５に対応した位置に用紙受口２７が形成されており、用紙ガイド通路６５を経た記録用紙は用紙受口２７を通過してプリンタ２に導かれるようになっている。
【００６５】
上記上側カセット６１の排紙側（図中左側）には給紙手段としての取り出しユニット６１１が設けられている。この取り出しユニット６１１は、上側カセット６１に収容されている記録用紙を１枚ずつ分離して取り出し、その記録用紙を用紙ガイド通路６５及び用紙受口２７を経て電子写真プロセス部２０へと送り出すようになっている。尚、この上側カセット６１は、多段給紙装置本体としての給紙装置フレーム６６から図中手前側に引き出すことができ、引き出した状態で、記録用紙の補給が可能となっている。
【００６６】
−定着装置２３の説明−
次に、定着装置２３の構成及び本発明の特徴部分である温度センサの温度検出ポイントについての複数の実施形態を順に説明する。
【００６７】
（参考例１）
各実施形態について説明する前に参考例について説明する。図３は本例の定着装置２３の内部構成をローラ軸線方向から見た図である。図４は加熱ローラ２３１の概略構成及びその制御回路２４０を示す図である。これらの図に示すように、加熱ローラ２３１は、定着部材としてのローラ本体２３１Ａと、このローラ本体２３１Ａを加熱する加熱手段としてのハロゲンヒータ２３２と、ローラ本体２３１Ａの表面温度を検出する温度検出手段を構成する温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂと、制御回路２４０と、上記加熱ローラ２３１と対をなすように対向配置された加圧ローラ２３４とを備えている。
【００６８】
ハロゲンヒータ２３２は、ローラ本体２３１Ａの内部に配置されており、ローラ軸線方向中央部において記録用紙のセンタ基準に合わせてヒータを配置してなるメインヒータ２３２ａと、このメインヒータ２３２ａの軸線方向両側にそれぞれヒータを配置してなるサブヒータ２３２ｂとを備えている。メインヒータ２３２ａはローラ軸線よりも下側に配設されている。一方、サブヒータ２３２ｂはローラ軸線よりも上側に配設されている。これらメインヒータ２３２ａ及びサブヒータ２３２ｂは、ガラス管Ｇの内部にフィラメントＦが収容されて構成されており、このフィラメントＦは、各ヒータ２３２ａ，２３２ｂによって加熱すべき範囲に対応した部分が発熱箇所として形成されている。そして、制御回路２４０からフィラメントＦに通電されることによって、所定の発熱分布となるように発光して赤外線が放射され、加熱ローラ２３１の内周面を加熱するようになっている。また、メインヒータ２３２ａ及びサブヒータ２３２ｂは、制御回路２４０によってそれぞれ独立に温度制御される。
【００６９】
ローラ本体２３１Ａは、ハロゲンヒータ２３２（メインヒータ２３２ａ及びサブヒータ部２３２ｂ）により所定の定着温度（ここでは２００℃）に加熱されて、定着装置２３のニップ部Ｋ（加熱ローラ２３１と加圧ローラ２３４との間のニップ部Ｋ）を通過する記録媒体である記録用紙Ｐを加熱するためのものである。また、加熱ローラ２３１は、その本体である芯金２３１ａと、記録用紙上のトナーがオフセットするのを防止するために芯金２３１ａの外周表面に形成された離型層２３１ｂとを備えている。
【００７０】
上記芯金２３１ａには、たとえば、鉄、ステンレス鋼等の鉄系材料やそれらの合金が用いられる。また、アルミニウムや銅等の金属であってもよい。尚、本例の芯金２３１ａとしては、直径４０ｍｍ、肉厚０．２ｍｍの鉄（ＳＴＫＭ）製のものを使用している。また、この芯金２３１ａとしては、その単位長さ当たりの熱容量をＭｈ(J/(℃・m)）とし、プロセス速度をｖｐ(m/s)としたときに、Ｍｈ／ｖｐ²≦6000となる低熱容量型のもの（本例ではＭｈ／ｖｐ²＝1772）が採用されている。
【００７１】
離型層２３１ｂには、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂、シリコーンゴム、フッ素ゴム等が適している。尚、本例の離型層２３１ｂとしては、フッ素樹脂が適用されている。
【００７２】
加圧ローラ２３４は、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム等の芯金２３４ａの外周表面にシリコーンゴム等の耐熱弾性材層２３４ｂを有するように構成されている。加圧ローラ２３４の耐熱弾性材層２３４ｂの表面には、加熱ローラ２３１の場合と同様のフッ素樹脂による離型層が形成されてもよい。尚、本例における加圧ローラ２３４としては、直径３０ｍｍで、シリコーンゴムからなる耐熱弾性体層２３４ｂと、ＰＦＡチューブからなる離型層２３４ｃが設けられており、図示しないばね等の弾性部材により加熱ローラ２３１に２００Ｎの力で圧接され、これにより、加熱ローラ２３１との間に幅が約６ｍｍのニップ部Ｋが形成されるよう構成されている。尚、この加圧ローラ２３４の材料としては、スポンジゴムや低熱容量ソリッドゴム等の低熱容量材料で構成することが好ましい。これら材料の採用により、加熱ローラ２３１から加圧ローラ２３４への熱伝導が抑制され、加熱ローラ２３１の急激な温度低下を回避することができる。
【００７３】
制御回路２４０は、ハロゲンヒータ２３２を用いた直接加熱方式によって加熱ローラ２３１を定着温度（２００℃）に制御するように構成されている。つまり、制御回路２４０は、各ヒータ２３２ａ，２３２ｂへの通電を行うドライバ２４１、ドライバを制御するＣＰＵ２４２、各温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂからの検出信号を受ける入力回路２４３を備えており、各温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂからの検出信号に基づいて各ヒータ２３２ａ，２３２ｂへの通電状態を切り換えて、加熱ローラ２３１の表面温度を定着温度に維持するようになっている。具体的には、メインヒータ２３２ａによって加熱される範囲に配設されたメイン温度センサ２３３Ａからの検出温度信号に基づいてメインヒータ２３２ａへの通電状態が切り換えられる。一方、サブヒータ２３２ｂによって加熱される範囲に配設されたサブ温度センサ２３３Ｂからの検出温度信号に基づいてサブヒータ２３２ｂへの通電状態が切り換えられるようになっている。
【００７４】
以下、本例における各温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂの温度検出ポイントについて説明する。
【００７５】
図３に示すように、メイン温度センサ２３３Ａの温度検出ポイントは、制御対象とするメインヒータ２３２ａによって加熱される範囲内（ローラ軸線方向の中央部）において、そのメインヒータ２３２ａの近傍位置（ローラ本体２３１Ａを挟んでメインヒータ２３２ａに対向する位置）に設定されている。同様に、サブ温度センサ２３３Ｂの温度検出ポイントは、制御対象とするサブヒータ２３２ｂによって加熱される範囲内（ローラ軸線方向の端部）において、そのサブヒータ２３２ｂの近傍位置（ローラ本体２３１Ａを挟んでサブヒータ２３２ｂに対向する位置）に設定されている。尚、このサブ温度センサ２３３Ｂは図４において左側に位置する一方の端部のみに配設されている。このように、各温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂの温度検出ポイントは、制御対象とするヒータ２３２ａ，２３２ｂによって加熱される範囲内において最も昇温の速い箇所に設定されている。図１（ｃ）を用いて説明すれば、メイン温度センサ２３３Ａの温度検出ポイントは、メインヒータ２３２ａの加熱領域であるローラ軸線方向中央部においてメインヒータ２３２ａに最も近い「１」の位置に設定されており、サブ温度センサ２３３Ｂの温度検出ポイントは、サブヒータ２３２ｂの加熱領域であるローラ軸線方向端部においてサブヒータ２３２ｂに最も近い「３」の位置に設定されている。このように各温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂの温度検出ポイントを、最も昇温の速い箇所に設定したことにより、ウォームアップ時間を短縮化することができる。
【００７６】
尚、各温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂの温度検出ポイントとしては、上述のものに限らず、図３に破線の矢印で示すように、ヒータ２３２ａ，２３２ｂに最も近い箇所から周方向に４５°の範囲内であれば上記効果を十分に発揮させることができる。
【００７７】
（参考例２）
次に、参考例２について説明する。本例は、温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂの温度検出ポイントが、上述した参考例１のものと異なっている。その他の構成は、参考例１と同様であるので、ここでは温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂの温度検出ポイントについてのみ説明する。
【００７８】
図５は本例の定着装置２３の内部構成をローラ軸線方向から見た図である。図６は加熱ローラ２３１の概略構成及びその制御回路２４０を示す図である。
【００７９】
上述した参考例１のように各温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂをローラ本体２３１Ａの周方向で各々別の位置に配置すると、定着装置２３が大型化、複雑化してしまうといった課題が生じる。定着装置２３の小型化を図るために、全ての温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂをローラ本体２３１Ａの周方向の同じ位置に配置しなければならない場合に鑑みられたものが本参考例２である。具体的には、温度上昇速度の最も低い範囲の加熱を担っているヒータの近傍に温度センサを配置するようにしている。つまり、図５及び図６に示すように、ローラ端部からの熱の逃げや、軸受けや駆動ギア等の熱負荷によってローラ軸線方向端部の温度上昇速度が低くなっていることを考慮し、サブ温度センサ２３３Ｂの温度検出ポイントは、上記参考例１の場合と同じ位置に設定し、メイン温度センサ２３３Ａの温度検出ポイントは、ローラ本体２３１Ａの周方向においてサブ温度センサ２３３Ｂと同じ位置に設定している。これによれば、定着装置２３の大型化や複雑化を招くことなしにウォームアップ時間を短縮化することが可能である。
【００８０】
（第１実施形態）
次に、本発明の第１実施形態について説明する。本形態も、温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂの温度検出ポイントが、上述した参考例１のものと異なっている。その他の構成は、参考例１と同様であるので、ここでは温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂの温度検出ポイントについてのみ説明する。
【００８１】
図７は本形態の定着装置２３の内部構成をローラ軸線方向から見た図である。この図に示すように、本形態では、各温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂの温度検出ポイントを以下のように設定している。
【００８２】
メインヒータ２３２ａにより加熱される加熱範囲（ローラ軸線方向中央部）に対するメインヒータ２３２ａの単位長さ当たりの加熱量をＰｍ１、サブヒータ２３２ｂにより加熱される加熱範囲（ローラ軸線方向端部）に対するサブヒータ２３２ｂの単位長さ当たりの加熱量をＰｍ２、メインヒータ２３２ａとこのメインヒータ２３２ａに対応するメイン温度センサ２３３Ａによるローラ本体２３１Ａ上の温度検出ポイントとの間の距離をｄｍ、サブヒータ２３２ｂとこのサブヒータ２３２ｂに対応するサブ温度センサ２３３Ｂによるローラ本体２３１Ａ上の温度検出ポイントとの間の距離をｄｍ’、メインヒータ２３２ａにより加熱される加熱範囲に対するサブヒータ２３２ｂの単位長さ当たりの加熱量をＰｓ１、サブヒータ２３２ｂにより加熱される加熱範囲に対するメインヒータ２３２ａの単位長さ当たりの加熱量をＰｓ２、サブヒータ２３２ｂとメイン温度センサ２３３Ａによるローラ本体２３１Ａ上の温度検出ポイントとの間の距離をｄｓ、メインヒータ２３２ａとサブ温度センサ２３３Ｂによるローラ本体２３１Ａ上の温度検出ポイントとの間の距離をｄｓ’としたとき、
Ｐｍ１／ｄｍ＝Ｐｓ１／ｄｓ …（１）
となる位置にメイン温度センサ２３３Ａの温度検出ポイントを設定し、且つ
Ｐｍ２／ｄｍ’＝Ｐｓ２／ｄｓ’ …（２）
となる位置またはその近傍にサブ温度センサ２３３Ｂの温度検出ポイントを設定している。
【００８３】
このような位置に各温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂの温度検出ポイントを設定すれば、それぞれの温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂにおいて、メインヒータ２３２ａから伝わる熱エネルギーとサブヒータ２３２ｂから伝わる熱エネルギーとがほぼ同じ量となる。
【００８４】
その結果、検出される加熱ローラ２３１の温度としては平均的な温度となり、高温オフセットや低温オフセット等の発生の懸念がなく、ウォームアップ時間としても適度に短くすることができる。
【００８５】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本形態は、温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂの温度検出ポイントが、上述した第１実施形態のものと異なっている。従って、ここでは温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂの温度検出ポイントについてのみ説明する。
【００８６】
図８は本形態の定着装置２３の内部構成をローラ軸線方向から見た図である。
上述した第１実施形態のように各温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂをローラ本体２３１Ａの周方向で各々別の位置に配置すると、定着装置２３が大型化、複雑化してしまうといった課題が生じる。定着装置２３の小型化を図るために、全ての温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂをローラ本体２３１Ａの周方向の同じ位置に配置しなければならない場合に鑑みられたものが本実施形態である。
【００８７】
具体的には、メインヒータ２３２ａにより加熱される加熱範囲（ローラ軸線方向中央部）に対するメインヒータ２３２ａの単位長さ当たりの加熱量をＰｍ１、メインヒータ２３２ａとこのメインヒータ２３２ａに対応するメイン温度センサ２３３Ａによるローラ本体２３１Ａ上の温度検出ポイントとの間の距離をｄｍ、メインヒータ２３２ａにより加熱される加熱範囲に対するサブヒータ２３２ｂの単位長さ当たりの加熱量をＰｓ１、サブヒータ２３２ｂとメイン温度センサ２３３Ａによるローラ本体２３１Ａ上の温度検出ポイントとの間の距離をｄｓとしたとき、
Ｐｍ１／ｄｍ＝Ｐｓ１／ｄｓ …（１）
となる位置にメイン温度センサ２３３Ａの温度検出ポイントを設定している。
【００８８】
このような位置に各温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂの温度検出ポイントを設定すれば、定着装置２３の大型化や複雑化を招くことなしに、温度センサ２３３Ａにおいて、メインヒータ２３２ａから伝わる熱エネルギーとサブヒータ２３２ｂから伝わる熱エネルギーとがほぼ同じ量となり、検出される加熱ローラ２３１の温度としては平均的な温度となり、且つウォームアップ時間としても適度に短くすることができる。ここで、サブ温度センサ２３３Ｂについては、メインヒータ２３２ａから伝わる熱エネルギーとサブヒータ２３２ｂから伝わる熱エネルギーとが同じ量とはならないが、サブヒータ２３２ｂは、メインヒータ２３２ａに比べて加熱範囲及び使用頻度共に小さく、最適位置でなくとも悪影響としては小さい。
【００８９】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。本形態も、温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂの温度検出ポイントが、上述した参考例１のものと異なっている。その他の構成は、参考例１と同様であるので、ここでは温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂの温度検出ポイントについてのみ説明する。
【００９０】
図９は本形態の定着装置２３の内部構成をローラ軸線方向から見た図である。この図に示すように、本形態では、各温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂの温度検出ポイントを以下のように設定している。
【００９１】
先ず、メイン温度センサ２３３Ａの温度検出ポイントとしては、ローラ本体２３１Ａの周方向でメインヒータ２３２ａに最も近接したローラ表面位置をＰＬとし、メイン温度センサ２３３Ａの温度センシング位置をＰｓとした場合において、ローラ本体２３１Ａの周方向に沿った上記位置ＰＬと位置Ｐｓとの間の距離をｄＬｓとし、ローラ本体２３１Ａの周速をｖｐとし、装置制御システムの時定数をｔとしたとき、
ｄＬｓ＝ｖｐ×ｔ …（３）
となる位置にメイン温度センサ２３３Ａの温度検出ポイントが設定されている。
【００９２】
同様に、サブ温度センサ２３３Ｂの配設位置としては、ローラ本体２３１Ａの周方向でサブヒータ２３２ｂに最も近接したローラ表面位置をＰＬ’とし、サブ温度センサ２３３Ｂの温度センシング位置をＰｓ’とした際において、ローラ本体２３１Ａの周方向に沿った上記位置ＰＬ’と位置Ｐｓ’との間の距離をｄＬｓ’とし、ローラ本体２３１Ａの周速をｖｐとし、装置制御システムの時定数をｔとしたとき、
ｄＬｓ’＝ｖｐ×ｔ …（４）
となる位置にサブ温度センサ２３３Ｂの温度検出ポイントが設定されている。尚、上記時定数ｔは、実験的にまたはシミュレーションによって予め求められた値である。
【００９３】
このような位置に各温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂの温度検出ポイントがそれぞれ設定されていることにより、各温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂで温度検出を行ったローラ表面位置と、各ヒータ２３２ａ，２３２ｂから供給される熱エネルギー密度が最も高いローラ上の位置とをほぼ一致させることができ、より正確且つ均一な温度コントロールを実現することができる。
【００９４】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。本形態は、温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂの温度検出ポイントが、上述した第３実施形態のものと異なっている。従って、ここでは温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂの温度検出ポイントについてのみ説明する。
【００９５】
図１０は本形態の定着装置２３の内部構成をローラ軸線方向から見た図である。上述した第３実施形態のように各温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂをローラ本体２３１Ａの周方向で各々別の位置に配置すると、定着装置２３が大型化、複雑化してしまうといった課題が生じる。定着装置２３の小型化を図るために、全ての温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂをローラ本体２３１Ａの周方向の同じ位置に配置しなければならない場合に鑑みられたものが本実施形態である。
【００９６】
具体的には、各ヒータ２３２ａ，２３２ｂのうち広い範囲を加熱するメインヒータ２３２ａに最も近接したローラ表面位置をＰＬとし、メインヒータ２３２ａに対応するメイン温度センサ２３３Ａの温度センシング位置をＰｓとした際において、ローラ本体２３１Ａの周方向に沿った上記位置ＰＬと位置Ｐｓとの間の距離をｄＬｓとし、ローラ本体２３１Ａの周速をｖｐとし、装置制御システムの時定数をｔとしたとき、
ｄＬｓ＝ｖｐ×ｔ …（３）
となる位置またはその位置とローラ周方向の略同一位置に各温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂの温度検出ポイントが設定されている。
【００９７】
このような位置に各温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂの温度検出ポイントがそれぞれ設定されていることにより、定着装置２３の大型化や複雑化を招くことなしに、温度センサ２３３Ａで温度検出を行ったローラ表面位置と、ヒータ２３２ａから供給される熱エネルギー密度が最も高いローラ上の位置とをほぼ一致させることができ、より正確且つ均一な温度コントロールを実現することができる。ここで、サブ温度センサ２３３Ｂの検出位置については、サブヒータ２３２ｂから供給される熱エネルギー密度が最も高いローラ上の位置とは一致しないが、サブヒータ２３２ｂは、メインヒータ２３２ａに比べて加熱範囲及び使用頻度共に小さく、最適位置でなくとも悪影響としては小さい。
【００９８】
（参考例３）
次に、参考例３について説明する。本例は、サブ温度センサ２３３Ｂの温度検出ポイントが、上述した各実施形態のものと異なっている。その他の構成は、各実施形態と同様であるので、ここではサブ温度センサ２３３Ｂの温度検出ポイントについてのみ説明する。
【００９９】
図１１は本例の定着装置２３の内部構成をローラ軸線方向から見た図である。この図に示すように、本例では、サブ温度センサ２３３Ｂの温度検出ポイントを以下のように設定している。
【０１００】
つまり、サブ温度センサ２３３Ｂによって加熱される範囲内（ローラ軸線方向端部）において、サブ温度センサ２３３Ｂに最も近接したローラ表面位置よりもローラ本体２３１Ａの回転方向の直下流側にサブ温度センサ２３３Ｂの温度検出ポイントを設定している。
【０１０１】
この構成によれば、ローラ端部において最も温度が高くなっている部分の温度を検知することができ、熱応答性が向上し、温度リップル等を低減することができる。
【０１０２】
（参考例４）
次に、参考例４について説明する。本例は、各温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂの温度検出ポイントが、上述した各実施形態のものと異なっている。その他の構成は、各実施形態と同様であるので、ここでは各温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂの温度検出ポイントについてのみ説明する。
【０１０３】
図２に示すように記録用紙Ｐの通過方向が鉛直方向に設定されている場合、空気を介した熱伝達ではローラ上方部により多くの熱エネルギーが供給される。本例は、これを考慮し、各ヒータ２３２ａ，２３２ｂの配設位置よりも上方に各温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂの温度検出ポイントを設定している。具体的には上述した図５に示すものと同様の配置状態となっている。
【０１０４】
この構成によれば、各ヒータ２３２ａ，２３２ｂからの熱が、空気を介した熱伝達により温度上昇速度が高い部分に各温度センサ２３３Ａ，２３３Ｂの温度検出ポイントを設定し、これによってウォームアップ時間の短縮を図ることができる。
【０１０５】
−その他の実施形態−
上述した各実施形態では、複写機、プリンタ装置及びファクシミリ装置としての機能を兼ね備えた多機能型の本画像形成機１に、本発明を適用した場合について説明した。本発明は、これに限らず、その他の画像形成機についても適用可能である。また、乾式電子写真機器の定着装置に限らず、湿式電子写真機器の乾燥装置、インクジェットプリンタにおける乾燥装置、リライタブルメディア用消去装置等で好適に実施される定着装置への適用も可能である。
【０１０６】
また、上記各実施形態では、記録用紙Ｐの幅方向の中心位置と加熱ローラ２３１の軸線方向の中心位置とを一致させた状態で通紙させる、所謂センタ基準のものについて説明した。本発明は、これに限らず、図１２（ａ）〜（ｃ）に示すようなセンタ基準や端部基準のものに対しても同様に適用することが可能である。図１２（ａ）のものは、センタ基準で、且つ記録用紙のサイズに応じてメインヒータ２３２ａ及びサブヒータ２３２ｂのうち一方のみをＯＮ作動させるものである。図１２（ｂ）のものは、端部基準で、小サイズ紙の場合にはメインヒータ２３２ａのみをＯＮ作動させ、大サイズ紙の場合には両ヒータ２３２ａ，２３２ｂをＯＮ作動させるものである。図１２（ｃ）のものは、端部基準で、且つ記録用紙のサイズに応じてメインヒータ２３２ａ及びサブヒータ２３２ｂのうち一方のみをＯＮ作動させるものである。
【０１０８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、個々の温度検出手段に対して、その制御対象である加熱手段以外の加熱手段からも熱を受けることを考慮して、温度検出手段の温度検出ポイントを設定している。これにより定着部材温度の適正化とウォームアップ時間の短縮化とを両立することができる。
【０１０９】
更に、装置制御システムの時定数を考慮し、温度検出手段によって検出された定着部材上の適切な位置に対して加熱手段による加熱が行われるような位置に温度検出手段の温度検出ポイントを設定している。これによれば、温度検出手段で温度検出を行った定着部材上の位置と、加熱手段から供給される熱エネルギー密度が最も高い定着部材上の位置とがほぼ一致するため、より正確且つ均一な温度コントロールを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ローラ本体各部における昇温特性を説明するための図である。
【図２】実施形態に係る画像形成機の内部を示す概略構成図である。
【図３】参考例１に係る定着装置の内部構成をローラ軸線方向から見た図である。
【図４】参考例１に係る加熱ローラの概略構成及びその制御回路を示す図である。
【図５】参考例２に係る定着装置の内部構成をローラ軸線方向から見た図である。
【図６】参考例２に係る加熱ローラの概略構成及びその制御回路を示す図である。
【図７】第１施形態に係る定着装置の内部構成をローラ軸線方向から見た図である。
【図８】第２実施形態に係る定着装置の内部構成をローラ軸線方向から見た図である。
【図９】第３実施形態に係る定着装置の内部構成をローラ軸線方向から見た図である。
【図１０】第４実施形態に係る定着装置の内部構成をローラ軸線方向から見た図である。
【図１１】参考例３に係る定着装置の内部構成をローラ軸線方向から見た図である。
【図１２】他の実施形態におけるヒータの配設状態を示す図である。
【符号の説明】
１画像形成機
２３定着装置
２３１Ａローラ本体（定着部材）
２３２ａメインヒータ（第１加熱手段）
２３２ｂサブヒータ（第２加熱手段）
２３３Ａメイン温度センサ（第１温度検出手段）
２３３Ｂサブ温度センサ（第２温度検出手段）
Ｐ記録用紙（記録媒体）

Claims

記録媒体を加熱してこの記録媒体に画像を定着させるための定着部材と、この定着部材上での加熱範囲が互いに異なる複数の加熱手段と、これら加熱手段毎に対応して設けられ且つ対応する加熱手段によって加熱される範囲の温度をそれぞれ検出する複数の温度検出手段とを備えた定着装置において、
上記温度検出手段の温度検出ポイントは、対応する加熱手段によって加熱される範囲内において、その加熱手段から受ける単位時間当たりの熱量と他の加熱手段から受ける単位時間当たりの熱量とが等しくなる位置またはその近傍に設定されていることを特徴とする定着装置。
請求項１記載の定着装置において、
加熱手段は、第１加熱手段及び第２加熱手段であって、
第１加熱手段により加熱される加熱範囲に対する第１加熱手段の単位長さ当たりの加熱量をＰｍ１、
第１加熱手段と、この第１加熱手段に対応する第１温度検出手段による定着部材上の温度検出ポイントとの間の距離をｄｍ、
第１加熱手段により加熱される加熱範囲に対する第２加熱手段の単位長さ当たりの加熱量をＰｓ１、
第２加熱手段と、上記第１温度検出手段による定着部材上の温度検出ポイントとの間の距離をｄｓとしたとき、
Ｐｍ１／ｄｍ＝Ｐｓ１／ｄｓ …（１）
となる位置またはその近傍に第１温度検出手段の温度検出ポイントが設定されていることを特徴とする定着装置。
請求項１記載の定着装置において、
加熱手段は、第１加熱手段及び第２加熱手段であって、
第１加熱手段により加熱される加熱範囲に対する第１加熱手段の単位長さ当たりの加熱量をＰｍ１、
第２加熱手段により加熱される加熱範囲に対する第２加熱手段の単位長さ当たりの加熱量をＰｍ２、
第１加熱手段と、この第１加熱手段に対応する第１温度検出手段による定着部材上の温度検出ポイントとの間の距離をｄｍ、
第２加熱手段と、この第２加熱手段に対応する第２温度検出手段による定着部材上の温度検出ポイントとの間の距離をｄｍ’、
第１加熱手段により加熱される加熱範囲に対する第２加熱手段の単位長さ当たりの加熱量をＰｓ１、
第２加熱手段により加熱される加熱範囲に対する第１加熱手段の単位長さ当たりの加熱量をＰｓ２、
第２加熱手段と、上記第１温度検出手段による定着部材上の温度検出ポイントとの間の距離をｄｓ、
第１加熱手段と、上記第２温度検出手段による定着部材上の温度検出ポイントとの間の距離をｄｓ’としたとき、
Ｐｍ１／ｄｍ＝Ｐｓ１／ｄｓ …（１）
となる位置またはその近傍に第１温度検出手段の温度検出ポイントが設定され、且つ
Ｐｍ２／ｄｍ’＝Ｐｓ２／ｄｓ’ …（２）
となる位置またはその近傍に第２温度検出手段の温度検出ポイントが設定されていることを特徴とする定着装置。
回転駆動しながら記録媒体を加熱してこの記録媒体に画像を定着させる円筒状の定着部材と、この定着部材上での加熱範囲が互いに異なる複数の加熱手段と、定着部材の温度を検出する温度検出手段とを備えた定着装置において、
上記定着部材の周方向で加熱手段に最も近接した定着部材表面位置をＰＬとし、温度検出手段の温度検出ポイントをＰｓとした場合において、定着部材の周方向に沿った上記位置ＰＬと位置Ｐｓとの間の距離をｄＬｓとし、
定着部材の周速をｖｐとし、
装置制御システムの時定数をｔとしたとき、
ｄＬｓ＝ｖｐ×ｔ …（３）
となる位置またはその近傍に温度検出手段の温度検出ポイントが設定されていることを特徴とする定着装置。
回転駆動しながら記録媒体を加熱してこの記録媒体に画像を定着させる円筒状の定着部材と、この定着部材上での加熱範囲が互いに異なる複数の加熱手段と、これら加熱手段毎に対応して設けられ且つ対応する加熱手段によって加熱される範囲の温度をそれぞれ検出する複数の温度検出手段とを備えた定着装置において、
加熱手段は、第１加熱手段及び第２加熱手段であって、
上記定着部材の周方向で第１加熱手段に最も近接した定着部材表面位置をＰＬ、
上記定着部材の周方向で第２加熱手段に最も近接した定着部材表面位置をＰＬ’、
第１加熱手段に対応する第１温度検出手段の温度検出ポイントをＰｓ、
第２加熱手段に対応する第２温度検出手段の温度検出ポイントをＰｓ’とした場合において、
定着部材の周方向に沿った上記位置ＰＬと位置Ｐｓとの間の距離をｄＬｓ、定着部材の周方向に沿った上記位置ＰＬ’と位置Ｐｓ’との間の距離をｄＬｓ’とし、
定着部材の周速をｖｐとし、装置制御システムの時定数をｔとしたとき、
ｄＬｓ＝ｖｐ×ｔ …（３）
となる位置またはその近傍に第１温度検出手段の温度検出ポイントが設定され、且つ
ｄＬｓ’＝ｖｐ×ｔ …（４）
となる位置またはその近傍に第２温度検出手段の温度検出ポイントが設定されていることを特徴とする定着装置。
回転駆動しながら記録媒体を加熱してこの記録媒体に画像を定着させる円筒状の定着部材と、この定着部材上での加熱範囲が互いに異なる複数の加熱手段と、これら加熱手段毎に対応して設けられ且つ対応する加熱手段によって加熱される範囲の温度をそれぞれ検出する複数の温度検出手段とを備えた定着装置において、
上記複数の加熱手段のうち最も広い範囲を加熱するメイン加熱手段に最も近接した定着部材表面位置をＰＬとし、メイン加熱手段に対応する温度検出手段の温度検出ポイントをＰｓとした場合において、定着部材の周方向に沿った上記位置ＰＬと位置Ｐｓとの間の距離をｄＬｓとし、
定着部材の周速をｖｐとし、
装置制御システムの時定数をｔとしたとき、
ｄＬｓ＝ｖｐ×ｔ …（３）
となる位置またはその位置と定着部材周方向の略同一位置に全ての温度検出手段の温度検出ポイントが設定されていることを特徴とする定着装置。
請求項１〜６のうち何れか一つに記載の定着装置において、
定着部材は、その単位長さ当たりの熱容量をＭｈ(J/(℃・m)）とし、プロセス速度をｖｐ(m/s)としたときに、Ｍｈ／ｖｐ²≦6000となる低熱容量型のものが採用されていることを特徴とする定着装置。
請求項７記載の定着装置において、
定着部材は、鉄系材料により形成されていることを特徴とする定着装置。
請求項１〜８のうち何れか一つに記載の定着装置において、
定着部材は回転可能に構成されており、ウォームアップ時は、定着部材は回転することなしに加熱手段によって加熱されるよう構成されていることを特徴とする定着装置。
請求項１〜９のうち何れか一つに記載の定着装置において、
温度検出手段の温度検出ポイントは、定着部材の長手方向の中央位置を基準とするセンタ基準で設定されていることを特徴とする定着装置。
請求項１〜９のうち何れか一つに記載の定着装置において、
温度検出手段の温度検出ポイントは、定着部材の長手方向の一端部を基準とする端部基準で設定されていることを特徴とする定着装置。
請求項１〜３、５、６のうち何れか一つに記載の定着装置において、
各温度検出手段の温度検出ポイントは、それぞれが対応する加熱手段によって互いに異なっていることを特徴とする定着装置。
請求項１〜１２のうち何れか一つに記載の定着装置において、
定着部材との間で記録媒体を挟持搬送する加圧部材を備えており、この加圧部材が低熱容量の材料により形成されていることを特徴とする定着装置。
上記請求項１〜１３のうち何れか一つに記載の定着装置を備え、
記録媒体上にトナー像が形成された状態で、この記録媒体を定着装置に通過させ、定着部材からの熱によってトナー像を記録媒体上に加熱定着させるよう構成されていることを特徴とする画像形成機。