JP4592782B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ及びファクシミリ装置などの画像形成装置に用いられる定着装置、特に、定着ローラの内側で該定着ローラを加熱する定着ヒータを有する定着装置及びそれを備えた画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ及びファクシミリ装置などの従来の画像形成装置は、例えば、記録用紙等のシート上にトナーを用いてトナー像を形成し、得られたシート上の未定着のトナー像を定着装置にて加熱、定着するように構成されている。例えば、電子写真方式の画像形成プロセスによって画像形成を行う従来の画像形成装置は、感光体等の像担持体表面を帯電させ、その帯電域に画像露光して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像剤にて現像して形成されたトナー像をシートに静電的に転写し、該シートに転写された未定着トナー像を定着装置にて定着させることにより、該シート上に画像を形成する。

このような従来の画像形成装置に用いられる定着装置にあっては、一般的に、シート上の未定着トナー像を定着装置における加熱ローラと加圧ローラとの間の定着ニップ部に通過させて定着させるようにしている。

詳しくは、従来の定着装置は、一般的に、定着ローラの内側に定着ヒータが設けられ、この定着ヒータが内側で定着ローラを所定の定着温度に加熱し、該加熱された定着ローラと加圧ローラとの間の定着ニップ部に、未定着トナー像が形成されたシートを該未定着トナー像が該定着ローラに接触するように通過させて加圧、加熱することにより定着を行うようになっている。ところが、この定着動作を行うにあたっては、定着ローラの長手方向における一部の領域で温度分布が低下し、該領域で定着温度を下回ってしまう場合がある。

かかる観点から、従来の定着装置として、定着ローラの内側に、互いに異なる配熱特性を有する複数の定着ヒータを設け、該定着ローラの長手方向における温度分布を定着温度に維持するようにしたものがある。

例えば、下記特許文献１には、複数の加熱手段（定着ヒータ）の配熱分布を異ならせ、該加熱手段を同時には非動作状態から動作状態へ移行させず、また同時には動作状態から非動作状態へ移行させず、該加熱手段のうち通紙範囲の中央部に配熱量が集中している加熱手段から順に非動作状態から動作状態へ移行させる制御を行うことで、温度応答性が劣るために発生し得る定着ローラにおける長手方向の一部の領域での温度低下を防止する定着装置が提案されている。
特開２００３−２８０４４４号公報

ところで、主電源ＯＦＦ時には定着ヒータへの通電が停止され、定着ローラは常温（定着ヒータにより加熱されていない温度）となっている。また、画像形成動作が行われない待機（省電力消費：省エネルギー）モードが実施される時には定着ヒータへの待機温度制御が行われ、定着ローラは待機温度（定着温度より低温の所定の温度）に維持されている。

そして、ＯＦＦ状態の主電源がＯＮされたときには低温状態にある（常温の）定着ローラが定着温度に達するまで（スタンバイ状態になるまで）のウォームアップ時において該定着ヒータへの通電を行い、スタンバイ状態になると、定着ローラを定着温度に維持するように該定着ヒータへの定着温度制御を行う。一方、待機モードの解除指示があったときには低温状態にある（待機温度の）定着ローラが定着温度に達するまでのウォームアップ時において該定着ヒータへの制御を待機温度制御から定着温度制御に切り替える。こうして、低温状態の定着ローラを該定着ヒータが定着温度になるように立ち上げる。

このウォームアップ時においては、定着ローラを短時間で定着品質（良好な定着性）を確保できる適切な温度にすることが要求されている。そのために近年では、ますますヒータの電力（発熱量）が大きくなってきている。

しかしながら、定着ヒータの電力（発熱量）を大きくした定着装置では、定着ローラを急速に加熱することにより、要求される温度条件に立ち上げるまでの時間を短縮することが可能であるが、例えば、設置した場所に設けられている屋内ブレーカの定格電流などの制限についても考慮する必要があるため、定着ヒータの大容量化には限界がある。

従って、ウォームアップ時での定着ローラの温度を如何に効率よく立ち上げるかが重要な課題となっている。このことは、前記した定着装置、すなわち、定着ローラの内側に、互いに異なる配熱特性を有する複数の定着ヒータが設けられた定着装置に対しても、同様である。

この点に関し、前記特許文献１に記載の定着装置は、温度応答性が劣るために発生し得る定着ローラにおける長手方向の一部の領域での温度低下を防止できるものの、ウォームアップ時での定着ローラの温度の立ち上げを効率よく行うように考慮したものではない。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、定着ローラの内側に、互いに異なる配熱特性を有する複数の定着ヒータが設けられた定着装置及びそれを備えた画像形成装置であって、ウォームアップ時での定着ローラの温度を効率よく立ち上げることができ、これによりウォームアップ時間の短縮化を図ることができる定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するため、次の定着装置及び画像形成装置を提供する。

（１）定着装置
画像形成装置に備えられる定着装置であって、定着ローラの内側に、互いに異なる配熱特性を有する複数の定着ヒータが設けられた定着装置において、前記定着ローラの内側に、低温状態にある前記定着ローラが所定の定着温度に達するまでのウォームアップ時にのみ通電される補助ヒータが設けられ、前記複数の定着ヒータにて加熱される前記定着ローラの長手方向における温度分布が一部の領域で低くなり、前記補助ヒータの配熱特性は、前記定着ローラにおける前記温度分布が低くなる領域に対応する配熱分布が高くなり、前記複数の定着ヒータは、主として前記定着ローラの長手方向に沿った所定長さの第１領域を加熱する第１配熱分布が主として該第１領域以外の第２領域を加熱する第２配熱分布よりも高くされた配熱特性を有する第１定着ヒータと、主として前記定着ローラの前記第２領域を加熱する第２配熱分布が主として前記第１領域を加熱する第１配熱分布よりも高くされた配熱特性を有する第２定着ヒータとからなり、前記第１領域が前記定着ローラの長手方向中央部の領域であると共に、前記第２領域が前記定着ローラの長手方向両端部の領域であり、且つ、前記第２定着ヒータの配熱特性は、主として前記定着ローラにおける前記第２領域である前記両端部領域を加熱する前記第２配熱分布のうち一方の配熱分布が他方の配熱分布よりも狭くなっており、前記補助ヒータの配熱特性は、主として前記定着ローラにおける前記第２領域である前記両端部領域の前記一方の端部領域を加熱する第１配熱分布が主として該一方の端部領域以外の領域を加熱する第２配熱分布よりも高くなっていることを特徴とする定着装置。

（２）画像形成装置
前記本発明に係る定着装置と、前記定着ローラの温度を測定する温度測定手段と、前記温度測定手段の測定値に基づき前記定着ローラの温度を制御する制御手段とを備えた画像形成装置であって、前記制御手段は、前記ウォームアップ時に前記補助ヒータへ通電し、且つ、前記温度測定手段の測定値に基づき前記定着ローラが前記定着温度に到達したこと検出した場合には、前記補助ヒータへの通電を停止することを特徴とする画像形成装置。

本発明に係る定着装置及び画像形成装置によれば、前記ウォームアップ時にのみ通電される前記補助ヒータを備えたことにより、前記ウォームアップ時での前記定着ローラの温度の立ち上げを効率良く行うことが可能となる。これにより、ウォームアップ時間を短縮させることが可能となる。

しかも、前記複数の定着ヒータにて加熱される前記定着ローラの長手方向における温度分布が一部の領域で低くなり、前記補助ヒータの配熱特性は、前記定着ローラにおける前記温度分布が低くなる領域に対応する配熱分布が高くなるので、前記定着ローラにおける温度分布を確保でき、前記ウォームアップ時での前記定着ローラの温度の立ち上げをより効率的に行うことが可能となる。

さらに、本発明に係る定着装置では、前記複数の定着ヒータは、主として前記定着ローラの長手方向に沿った所定長さの第１領域を加熱する第１配熱分布が主として該第１領域以外の第２領域を加熱する第２配熱分布よりも高くされた配熱特性を有する第１定着ヒータと、主として前記定着ローラの前記第２領域を加熱する第２配熱分布が主として前記第１領域を加熱する第１配熱分布よりも高くされた配熱特性を有する第２定着ヒータとからなっている。さらに、前記第１領域が前記定着ローラの長手方向中央部の領域であると共に、前記第２領域が前記定着ローラの長手方向両端部の領域である。

ところで、定着装置では、定着ローラの長手方向一方の端部側（例えば、定着装置が画像形成装置に装着された場合のシート搬送方向に直交する幅方向の前側）の出っ張りを無くすため、一般的に前記一方の端部側（例えば前側）で前記長手方向の外形寸法が狭く（スペースに余裕のない状態で）設定されることがある。一方、前記定着ローラにおける前記第２領域のうち一方の端部領域（例えば前側の領域）を大きく取ると、定着装置の前記一端部側（例えば前側）の外形寸法が大きくなってしまう。このように、定着装置の前記一方の端部側（例えば前側）で前記長手方向の外形寸法が狭く設定されるという観点から、本発明に係る定着装置では、前記第２定着ヒータの配熱特性において、主として前記定着ローラにおける前記第２領域である前記両端部領域を加熱する前記第２配熱分布のうち一方の配熱分布が他方の配熱分布よりも狭くなっている。そうすると、前記定着ローラにおける前記第２領域である前記両端部領域の前記一方の端部領域における温度分布を十分に確保できず、このため、前記一方の端部領域における温度分布を確保しようとすると、それだけ前記定着ローラが長手方向全体に亘って前記定着温度に達するまでに時間がかかってしまうことになる。

この点、本発明に係る定着装置では、前記補助ヒータの配熱特性は、主として前記定着ローラにおける前記第２領域である前記両端部領域の前記一方の端部領域を加熱する第１配熱分布が主として該一方の端部領域以外の領域を加熱する第２配熱分布よりも高くなっているので、前記定着ローラの前記一方の端部領域における温度分布を確保でき、前記ウォームアップ時での前記定着ローラの温度の立ち上げをより効率的に行うことが可能となる。

本発明に係る画像形成装置において、前記定着ローラへ向けて加圧するための加圧ローラと、前記加圧ローラの内側に設けられた加圧ローラ用定着ヒータとを備えていてもよい。この場合、前記制御手段は、前記補助ヒータへの通電時には、前記加圧ローラ用定着ヒータへの通電を行わない態様を例示できる。

この特定事項では、前記ウォームアップ時の電力量を抑えた状態で前記定着ローラの温度を効率よく立ち上げることが可能となる。

以上説明したように、本発明によると、定着ローラの内側に、互いに異なる配熱特性を有する複数の定着ヒータが設けられた定着装置及びそれを備えた画像形成装置であって、ウォームアップ時での定着ローラの温度を効率よく立ち上げることができ、これによりウォームアップ時間の短縮化を図ることができる定着装置及び画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明に係る一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

図１は、本実施の形態に係る定着装置を備えた画像形成装置の概略構成を示す側面図である。

［画像形成装置の全体構成］
図１に示す画像形成装置１００は、トナーを用いて記録用紙等のシートＰ上にトナー像を形成するものである。

装置本体１１０は、像担持体（ここでは感光体ドラム）３と、感光体ドラム３表面を帯電させるための帯電装置（ここでは帯電器）５と、感光体ドラム３上に静電潜像を形成するための露光装置（ここでは露光ユニット）１と、前記静電潜像をトナーによって可視化して感光体ドラム３上にトナー像を形成するための現像装置（ここでは現像器）２と、中間転写体（ここでは中間転写体ベルト）６１と、感光体ドラム３上のトナー像を一旦中間転写ベルト６１上に転写する１次転写装置（ここでは中間転写ローラ）６４と、中間転写ローラ６４によって転写されずに感光体ドラム３表面に残った残留トナーを除去する１次クリーニング装置（ここではクリーナユニット）４と、中間転写ベルト６１上のトナー像をシートＰ上に転写する２次転写装置（ここでは２次転写ユニット）１０と、２次転写ユニット１０によって転写されずに中間転写ベルト６１表面に残った残留トナーを除去する２次クリーニング装置（ここでは中間転写ベルトクリーニングユニット）６５と、シートＰ上に形成されたトナー像を加熱溶融して固着させることで該シートＰ上に定着させる定着装置７とを備えている。

この画像形成装置１００は、前記構成に加えて、シートＰの搬送路Ｓと、搬送路Ｓの両側に沿って配設される一対の搬送ローラ１２ａ〜１２ｄと、原稿の画像を読み取る原稿読取装置（ここではスキャナー装置）９０と、原稿が載置される原稿載置台９２と、自動原稿処理装置１２０とを備えている。

装置本体１１０の上部には、原稿読取装置９０が設けられている。原稿読取装置９０の上側には透明ガラスからなる原稿載置台９２が設けられ、さらに、原稿載置台９２の上側には自動原稿処理装置１２０が取り付けられている。自動原稿処理装置１２０は、原稿を原稿読取装置９０上へ自動で搬送するようになっている。また、自動原稿処理装置１２０は、原稿搬送方向に沿った枢支軸回りに回動自在とされ、原稿載置台９２の上を開放することにより原稿を手置きで載置することができるようになっている。これにより、原稿読取装置９０は、自動原稿処理装置１２０にて搬送される原稿の画像、又は原稿載置台９２上に載置される原稿の画像を読み取ることができるようになっている。

そして、画像形成装置１００は、原稿読取装置９０により読み取られた原稿に対応する画像データ又は外部から伝達された画像データに応じて、シートＰに対して多色及び単色の画像を形成するように構成されている。

さらに説明すると、本画像形成装置１００において扱われる画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたもの、又は単色（例えばブラック）を用いたモノクロ画像に応じたものである。従って、現像装置２、感光体ドラム３、帯電器５、クリーナユニット４及び中間転写ローラ６４は各色に応じた４種類の画像を形成するためにそれぞれ４個ずつ設けられている。

すなわち、これら４つの部材は、それぞれ、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローに設定され、これらの部材によって、画像ステーションが構成されている。

帯電器５は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段である。帯電器５は、接触型の帯電器（例えばローラ型やブラシ型のもの）や、図１に示すようなチャージャ型の帯電器を用いることができる。

露光ユニット１は、帯電された感光体ドラム３の表面を、入力された画像データに応じて露光することにより、該表面に画像データに応じた静電潜像を形成する機能を有するものである。詳しくは、露光ユニット１には、レーザビームを走査するポリゴンミラーと、ポリゴンミラーによって反射されたレーザ光を感光体ドラム３に導くためのレンズやミラー等の光学要素が配置されている。

この露光ユニット１としては、レーザ照射部及び反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）、ＥＬやＬＥＤ等の発光素子をアレイ状に並べた書込み装置（例えば、書込みヘッド）を用いることができる。

現像装置２は、それぞれの感光体ドラム３上に形成された静電潜像を４色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のトナーにより顕像化（可視化）するものである。クリーナユニット４は、現像、画像転写後における感光体ドラム３上の表面に残留したトナーを除去、回収するものである。

感光体ドラム３の上方には中間転写ベルトユニット６が配置されている。この中間転写ベルトユニット６は、前記した中間転写ベルト６１、中間転写ローラ６４及び中間転写ベルトクリーニングユニット６５に加えて、中間転写ベルト駆動ローラ６２及び中間転写ベルト従動ローラ６３を備えている。

中間転写ベルト駆動ローラ６２、中間転写ローラ６４、中間転写ベルト従動ローラ６３等のローラは、中間転写ベルト６１を張架して支持し、中間転写ベルト６１の表面を所定方向（図中矢印Ｄ方向）に移動させ得るように構成されている。

中間転写ローラ６４は、中間転写ベルト６１を間にして感光体ドラム３とは反対側に回転可能に支持されている。この中間転写ローラ６４は、感光体ドラム３のトナー像を中間転写ベルト６１に転写バイアスを与えるものである。

中間転写ベルト６１は、それぞれの感光体ドラム３に接触するように設けられている、そして、感光体ドラム３に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト６１に順次的に重ねて転写することによって、中間転写ベルト６１上にカラーのトナー像（多色トナー像）を形成する機能を有している。この中間転写ベルト６１は、ここでは、厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。

感光体ドラム３から中間転写ベルト６１へのトナー像の転写は、中間転写ベルト６１の裏側（すなわち、中間転写ベルト６１の感光体ドラム３とは反対側）に接触している中間転写ローラ６４によって行われる。中間転写ローラ６４には、トナー像を中間転写ベルト６１に転写するための高電圧の転写バイアス、すなわち、トナーの帯電極性（例えばマイナス電極）とは逆極性（例えばプラス電極）の高電圧の転写バイアスが印加される。中間転写ローラ６４は、ここでは、直径８ｍｍ〜１０ｍｍの金属（例えばステンレススチール）からなる回転軸をベースとされ、その表面は、導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ、発泡ウレタン等の材料からなるもの）により覆われたローラとされている。中間転写ローラ６４は、この導電性の弾性材により、中間転写ベルト６１に対して均一に高電圧を印加できるようになっている。本実施の形態では、転写電極としてローラ形状のものを使用しているが、それに限定されるものではなく、ブラシ形状のものなども用いることができる。

前記したように、感光体ドラム３上で各色のトナーにより顕像化（可視化）されたトナー像は、中間転写ベルト６１で積層される。このように積層された各色のトナー像は、中間転写ベルト６１の回転によって、シートＰと中間転写ベルト６１とが対向する転写部位に配置された２次転写ユニット１０によってシートＰ上に転写される。

中間転写ベルト６１と２次転写ユニット１０の転写ローラ１０ａとは相互に圧接されて、ニップ域を形成している。また、２次転写ユニット１０の転写ベルト１０ａには、中間転写ベルト６１上の各色のトナー像をシートＰに転写させるための電圧、すなわち、トナーの帯電極性（例えばマイナス電極）とは逆極性（例えばプラス電極）の電圧が印加される。さらに、前記ニップ域を定常的に得るために、２次転写ユニット１０のローラ若しくは中間転写ベルト駆動ローラ６２の何れか一方を金属ローラ等の硬質材料のものとし、他方を弾性ローラ等の軟質材料（例えば弾性ゴムや発泡性樹脂等の軟質材料）のものとしている。

ところで、２次転写ユニット１０によって中間転写ベルト６１上の各色のトナー像がシートＰ上に完全に転写されず、中間転写ベルト６１上にトナーが残存することがある。この残存トナーは次工程でトナーの混色を発生させる原因となる。

このため、中間転写ベルトクリーニングユニット６５は、該残存トナーが除去、回収されるように構成されている。例えば、中間転写ベルトクリーニングユニット６５には、クリーニング部材として中間転写ベルト６１に接触するクリーニングブレードが備えられている。このクリーニングブレードは、中間転写ベルト従動ローラ６３と対向する位置において中間転写ベルト６１の裏側（すなわち、中間転写ベルト６１の従動ローラ６３とは反対側）で支持されている。

画像形成装置１００は、さらに、給紙カセット８１、手差し給紙カセット８２及び排出部９１を備えている。

給紙カセット８１は、画像形成に使用するシートＰを格納しておくためのものであり、装置本体１１０の下側に設けられている。また、手差し給紙カセット８２にも画像形成に使用するシートを置くことができる。また、排出部９１は、装置本体１１０の上部に設けられており、本実施の形態では、排紙トレイとされている。この排出部９１は、画像形成済みのシートＰをフェイスダウンで載置するためのトレイである。

また、装置本体１１０には、給紙カセット８１又は手差し給紙カセット８２のシートＰを２次転写ユニット１０や定着装置７を経由させて排出部９１に送るための略Ｓ字形状の主搬送路Ｓ１が設けられている。

さらに、給紙カセット８１又は手差し給紙カセット８２から排出部９１までの主搬送路Ｓ１に沿って、ピックアップローラ１１ａ，１１ｂ、レジストローラ１３、２次転写ユニット１０及び定着装置７が配設されている。

搬送ローラ１２ａ〜１２ｄは、例えば、シートＰの搬送を促進、補助するための小型のローラとされており、搬送路Ｓに沿って設けられている。なお、搬送路Ｓは、主搬送路Ｓ１の他、スイッチバック搬送路Ｓ２及び反転搬送路Ｓ３によって構成されている。

ピックアップローラ１１ａ，１１ｂは、それぞれ、給紙カセット８１及び手差し給紙カセット８２の端部近傍に設けられ、給紙カセット８１及び手差し給紙カセット８２からシートＰを１枚ずつ主搬送路Ｓ１に供給する呼び込みローラである。

また、レジストローラ１３は、給紙カセット８１から搬送されてくるシートＰを一旦停止させて、シートＰの先端を揃えるものである。また、レジストローラ１３は、シートＰを中間転写ベルト６１上のトナー像と同期をとってタイミングよく搬送する機能を有している。

定着装置７は、シートＰ上に形成された未定着トナー像を加熱溶融して固着させることで該シートＰ上に定着させるものである。この定着装置７については、のちほど詳述する。

以上説明した画像形成装置１００では、片面画像形成の要求の際には、先ず、給紙カセット８１又は手差し給紙カセット８２から搬送されるシートＰが、主搬送路Ｓ１中の搬送ローラ１２ａによってレジストローラ１３まで搬送される。次いで、レジストローラ１３によってシートＰが中間転写ベルト６１上のトナー像と同期をとって転写部位に搬送される。この転写部位に搬送されたシートＰ上に、２次転写ユニット１０に印加される転写電界にて中間転写ベルト６１上のトナー像が転写される。その後、シートＰは、定着装置７を通過することによって、該シートＰ上に転写された未定着トナーが熱量と加圧力とを受け、溶融、固着され、シート上に定着される。トナー像が定着されたシートＰは、その後、搬送ローラ１２ｂを経て、排出部９１上に排出される。

一方、両面画像形成の要求の際には、前記したように片面画像形成が終了し、定着装置７を通過したシートＰは、スイッチバック搬送路Ｓ２で搬送ローラ１２ｂにてチャックされた状態で、搬送ローラ１２ｂが逆回転することによって、停止前の搬送方向上流側端部が前になるように搬送ローラ１２ｃ，１２ｄにて反転搬送路Ｓ３に搬送される。そして反転搬送路Ｓ３に搬送されたシートＰは、搬送ローラ１２ｃ、１２ｄにて転写部位より搬送方向上流側に導かれた後、レジストローラ１３を経て、裏面に画像形成され、排出部９１に排出される。

［定着装置について］
次に、本発明の実施形態に係る定着装置について、図面を参照しつつ説明する。図２は、図１に示す画像形成装置１００に備えられた定着装置７における定着ローラ７１及び加圧ローラ７２部分の構成を模式的に示す説明図である。

図２に示すように、定着装置７は、定着ローラ７１と、この定着ローラ７１に対峙して配置された加圧ローラ７２とを備えている。定着ローラ７１及び加圧ローラ７２は、シートＰを挟んで回転し、シートＰを搬送ローラ１２ｂへ向けて搬送するようになっている。

詳しくは、加圧ローラ７２は、図示を省略した加圧手段によって定着ローラ７１に向けて押圧されている。定着ローラ７１は、加圧ローラ７２と共にシートＰを熱圧着することにより、シートＰに転写されたトナー像を溶融、圧接（例えば多色トナー像を溶融、混合、圧接）し、シートＰに対して熱定着させる機能を有している。すなわち、定着ローラ７１及び加圧ローラ７２は、シートＰを搬送する搬送方向に回転するようになっており、定着ローラ７１と加圧ローラ７２との圧接箇所には、定着ニップ部が形成されている。これにより、定着装置７は、トナー像が転写されたシートＰを定着ローラ７１と加圧ローラ７２との間の定着ニップ部に挟持しつつ搬送することで、該シートＰ上の未定着トナーを加熱溶融して該シートＰに加圧定着できるようになっている。

定着ローラ７１は、例えば、円筒状の部材（具体的には金属製芯金）７１ａの外周面に弾性層７１ｂが設けられた構成とすることができる。

定着ローラ７１の内側には、複数の（ここでは第１及び第２の二つの）定着ヒータＨＬ１，ＨＬ２が設けられている。具体的には、第１定着ヒータＨＬ１及び第２定着ヒータＨＬ２は、ハロゲンヒータランプからなり、それぞれ、メインヒータ及びサブヒータとされている。第１定着ヒータ（以下、メインヒータという）ＨＬ１及び第２定着ヒータＨＬ２（以下、サブヒータという）は、それぞれ、定着ローラ７１の長手方向全域に亘って延びている。

メインヒータＨＬ１及びサブヒータＨＬ２は、互いに異なる配熱特性を示すものである。図３は、定着ローラ７１に設けられるヒータの長手方向に沿った配熱特性の図であって、図３（ａ）は、メインヒータＨＬ１の配熱特性を示しており、図３（ｂ）は、サブヒータＨＬ２の配熱特性を示している。なお、図３（ａ）及び図３（ｂ）において、縦軸は、ヒータの長手方向に沿った配熱分布のうち最大値を１００％とした比率を示し、横軸は、センター基準の搬送でのシートの幅方向の中央部を０とした距離［単位：ｍｍ］を示している。後述する図３（ｃ）についても同様である。

メインヒータＨＬ１は、図２、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、本実施の形態においては、主として定着ローラ７１の長手方向に沿った所定長さの第１領域（図２中α１参照）を加熱する第１配熱分布（図３（ａ）中β１参照）が主として該第１領域α１以外の第２領域（図２中α２，α３参照）を加熱する第２配熱分布（図３（ａ）中β２，β３参照）よりも高い配熱特性を示している。また、サブヒータＨＬ２は、主として定着ローラ７１の第２領域α２，α３を加熱する第２配熱分布（図３（ｂ）中β２’，β３’参照）が主として第１領域α１を加熱する第１配熱分布（図３（ｂ）中β１’参照）よりも高い配熱特性を示している。

なお、図１に示すように、定着装置７には、定着ローラ７１を外部から加熱するための外部加熱ベルト７３が設けられていてもよい。

そして、定着ローラ７１の内側には、補助ヒータＨＬ４がさらに設けられている。補助ヒータＨＬ４は、ウォームアップ時にのみ通電されるものである。なお、補助ヒータＨＬ４は、ここでは、ハロゲンヒータランプからなるものである。また、補助ヒータＨＬ４は、定着ローラ７１の長手方向全域に亘って延びている。

また、定着ローラ７１の周囲には定着ローラ７１の表面温度を測定する温度測定手段の一例である温度センサ（代表的にはサーミスタ）ＲＴＨが設けられている。温度センサＲＴＨは、ここでは、第１及び第２の二つの温度センサＲＴＨ１，ＲＴＨ２とされている。第１温度センサＲＴＨ１は、定着ローラ７１表面の第１領域α１の温度を測定するようになっており、第２温度センサＲＴＨ２は、定着ローラ７１表面の第２領域α２，α３のうち一方α２の温度を測定するようになっている。

定着ローラ７１は、温度センサＲＴＨ（ここでは第１温度センサＲＴＨ１及び第２温度センサＲＴＨ２）からの測定値に基づき、画像形成装置１００における制御手段の一例である制御部２００（後述する図７参照）によって定着ローラ７１の表面がウォームアップ後のスタンバイ時には所定の定着温度（画像形成が行われるときの温度、例えば１５０℃程度）に、又は待機時には所定の待機温度（定着温度より低温、例えば５０℃程度）になるようにヒータ制御されるようになっている。

詳しくは、メインヒータＨＬ１及びサブヒータＨＬ２は、温度センサＲＴＨの測定出力に基づき制御部２００の指示の下、定着ローラ７１の表面がスウォームアップ後のタンバイ時には定着温度に、又は待機時には待機温度になるようにヒータ制御されるようになっている。なお、ウォームアップ時でのヒータ制御についてはのちほど説明する。

図４は、主電源ＯＦＦや待機モードでの低温状態の定着ローラ７１が加熱されるウォームアップ時での該定着ローラ７１の表面温度の時間変化を示す図であって、図４（ａ）は、該定着ローラ７１がウォームアップ時にメインヒータＨＬ１及びサブヒータＨＬ２だけでなく補助ヒータＨＬ４によっても加熱されている状態（補助ヒータＨＬ４によるアシスト有り状態）を示しており、図４（ｂ）は、該定着ローラ７１がウォームアップ時にメインヒータＨＬ１及びサブヒータＨＬ２のみによって加熱され、補助ヒータＨＬ４によっては加熱されていない状態（補助ヒータＨＬ４によるアシスト無し状態）を示している。なお、図４において、符号ＲＴＨ１は、第１温度センサＲＴＨ１による測定値を示し、符号ＲＴＨ２は、第２温度センサＲＴＨ２による測定値を示している。

図４（ｂ）に示すように、主電源のＯＮ動作後又は待機モードの解除指示があったときのウォームアップ時においてスタンバイ（例えばコピー可能）状態になるまで立ち上げを行う際には、立ち上げ時間の短縮と、定着品質が保証できる適切な定着温度にすることが要求される。定着ローラ７１の特性として、例えば、ローラ外周に弾性層７１ｂを有していると、弾性層７１ｂ内での温度の蓄熱と長手方向の伝熱の効果により、ある程度、均等に熱を広げることができ、これにより、定着ヒータへの通電後、所定時間が経過した後には、比較的安定して、定着性を確保することが可能である。しかし、それにも限界があり、立ち上げ時間をさらに短縮させようとした場合に、ウォームアップ直後での１枚目のシートＰの定着性（例えばシート幅方向端部の定着性）を十分に確保することができないことがある。

この点、本発明の実施形態に係る定着装置７及び画像形成装置１００によれば、図４（ａ）に示すように、ウォームアップ時にのみ通電される補助ヒータＨＬ４を定着ローラ７１の内側に設けることで、ウォームアップ時での定着ローラ７１の温度を効率良く立ち上げることができ、それだけウォームアップ時間を短縮することができる。

図５は、複数の定着ヒータＨＬ１，ＨＬ２及び補助ヒータＨＬ４の概略構成を示す図であって、図５（ａ）は、該ヒータＨＬ１，ＨＬ２，ＨＬ４の側面図であり、図５（ｂ）は、該ヒータＨＬ１，ＨＬ２，ＨＬ４を図５（ａ）の矢印ｂから視た正面図である。

本実施の形態においては、図５に示すように、複数の定着ヒータＨＬ１，ＨＬ２及び補助ヒータＨＬ４は、一体的に構成されている。詳しくは、複数の定着ヒータＨＬ１，ＨＬ２及び補助ヒータＨＬ４は、長手方向の両端部が保持部材７４ａ，７４ｂにて保持されることで、一体的に構成されている。

また、本実施の形態においては、複数の定着ヒータＨＬ１，ＨＬ２にて加熱される定着ローラ７１の長手方向における温度分布が画像形成領域の一部の領域で定着温度よりも低くなる傾向がある。

詳しくは、図２、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、メインヒータＨＬ１及びサブヒータＨＬ２における第１配熱分布β１，β１’は、主として定着ローラ７１の長手方向中央部の領域α１を加熱する配熱分布である。メインヒータＨＬ１及びサブヒータＨＬ２における第２配熱分布のうち一方β２，β２’は、主として定着ローラ７１の長手方向一方側（ここでは前側）端部の領域α２を加熱する配熱分布である。メインヒータＨＬ１及びサブヒータＨＬ２における第２配熱分布のうち他方β３，β３’は、主として定着ローラ７１の長手方向他方側（ここでは後側）端部の領域α３を加熱する配熱分布である。

ここでは、図３（ａ）に示すように、メインヒータＨＬ１における第１配熱分布β１が、最大サイズシートより小さい小サイズシートの幅方向（定着ローラ７１の長手方向に直交する幅方向）の長さＬ１にほぼ対応している。また、図３（ｂ）に示すように、サブヒータＨＬ２における第２配熱分布のうち一方（図中前側）の配熱分布β２’外側端と、他方（図中後側）の端部領域β３’の外側端との間の領域が、最大サイズシートの幅方向の長さＬ２にほぼ対応している。

この定着装置７では、定着ローラ７１の前側端部の出っ張りを無くすため、前側端部で長手方向の外形寸法が狭く（スペースに余裕のない状態で）設定されており、サブヒータＨＬ２の配熱特性は、図３（ｂ）に示すように、主として定着ローラ７１における第２領域である両端部領域α２，α３を加熱する第２配熱分布β２’，β３’のうち一方の配熱分布β２’（前側）が他方の配熱分布β３’（後側）よりも狭くなっている。そうすると、定着ローラ７１における中央部の領域α１及び後側端部の領域α３における温度分布に対して前側端部の領域α２における温度分布を十分に確保できず、従って定着不良を起こし易く、このため、該前側端部の領域α２における温度分布を確保しようとすると、それだけ定着ローラ７１が長手方向全体に亘って定着温度に達するまでに時間がかかってしまうところ、本実施の形態においては、次のような構成としている。

図６は、定着ローラ７１に設けられるメインヒータＨＬ１、サブヒータＨＬ２及び補助ヒータＨＬ４の長手方向に沿った熱容量の分布を、これらを合計した分布と共に示す配熱特性の図であって、図６（ａ）は、後述するように補助ヒータＨＬ４の配熱特性において第１配熱分布γ１を第２配熱分布γ２よりも高くした場合を示しており、図６（ｂ）は、補助ヒータＨＬ４’の配熱特性において定着ローラ７１の長手方向全域に亘って均一にした場合を示している。また、図中「ｔｏｔａｌ」は、各ヒータの値を合計した値を示している。

なお、図６において、縦軸は、ヒータの単位長さ当たりの熱容量［単位：Ｊ／（Ｋ・ｍ）］とし、横軸は、センター基準の搬送でＡ４シートの横通し（横サイズ約３００ｍｍ）の場合での幅方向の中央部を０とした距離［単位：ｍｍ］としており、＋側が装置前側を、−側が装置後側を示している。

図６（ｂ）に示すように、横軸−１５０ｍｍ付近（後側）での配熱特性（δ１参照）はシート端部まで確保されているものの、＋１５０付近（前側）での配熱特性（δ２参照）は十分にシート端部まで確保できていないことがわかる。

そこで、補助ヒータＨＬ４の配熱特性は、定着ローラ７１における温度分布が低くなる領域に対応する配熱分布を高くしている。図３（ｃ）は、補助ヒータＨＬ４の配熱特性を示している。

詳しくは、補助ヒータＨＬ４の配熱特性は、主として定着ローラ７１における第２領域である両端部領域α２，α３のうち長手方向一方側（ここでは前側）端部の領域（図２中α２参照）を加熱する第１配熱分布（図３（ｃ）中γ１参照）を、主として該前側端部以外の領域（図２中α４参照）を加熱する第２配熱分布（図３（ｃ）中γ２参照）よりも高くしている。

ここでは、図３（ｃ）に示すように、補助ヒータＨＬ４における第１配熱分布γ１の外側端と、第２配熱分布γ２の外側端との間の領域が、最大サイズシートの幅方向の長さＬ２にほぼ対応している。

かかる構成を備えた定着装置７では、図６（ａ）に示すように、補助ヒータＨＬ４の配熱特性は、第１配熱分布γ１が第２配熱分布γ２よりも高くなっているので、＋１５０付近（前側）での配熱特性（δ２’参照）を向上させることができ、従って、ウォームアップ時での定着ローラ７１の温度の立ち上げをより効率的に行うことができ、さらにウォームアップ時間の短縮化を図ることができる。

［定着ローラの温度制御について］
図７は、図１に示す画像形成装置１００に備えられる定着装置７の定着機能の制御に係る構成要素を示す概略ブロック図である。

制御部２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の情報処理装置２０１と、記憶部２０２とを備えている。記憶部２０２は、各種制御プログラムや必要な関数を記憶しており、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含んでいる。

制御部２００は、ＣＰＵ２０１によって、各種制御プログラムを記憶部２０２から読み出し、該読み出した制御プログラムを実行することで、定着装置７の定着機能の制御を行わせるための制御を行う。

なお、制御部２００は、定着装置７の定着機能のみでなく、画像形成装置全体の動作を制御するように構成されていてもよい。その場合、制御部２００は、装置の画像形成に係るプロセス制御をさらに行う。

制御部２００が、定着装置７の制御のみを行う場合は、装置全体の動作を制御する制御部と通信を行って定着機能の制御を行ってもよい。以下の説明では、制御部２００が、装置全体の動作を制御するものとする。

制御部２００は、ＣＰＵ２０１により、温度センサにて測定したローラ表面温度をもとに、図示しないドライバを介して各ヒータの通電制御（例えば、温度センサの測定出力に基づくスタンバイ時又は待機時や後述するウォームアップ時でのヒータ制御）を行うよう構成されている。

詳しくは、温度センサＲＴＨは、定着ローラ７１の表面温度の測定値を制御部２００に入力し得るように（ここでは、第１及び第２温度センサＲＴＨ１，ＲＴＨ２は、それぞれ、定着ローラ７１における第１領域α１及び第２領域α２の温度測定値を制御部２００に入力し得るように）制御部２００の入力系に電気的に接続されている。

そして、制御部２００は、ウォームアップ時に補助ヒータＨＬ４へ通電し、且つ、温度センサＲＴＨ（ここでは第１温度センサＲＴＨ１及び第２温度センサＲＴＨ２）の測定値に基づき定着ローラ７１が定着温度に到達したこと検出した場合には、補助ヒータＨＬ４への通電を停止するように構成されている。

これにより、補助ヒータＨＬ４をウォームアップ時にのみ通電することができ、ウォームアップ時での定着ローラ７１の温度を効率良く立ち上げることができる。

本実施の形態においては、加圧ローラ７２も、例えば、定着ローラ７１と同様、円筒状の部材（具体的には金属製芯金）７２ａの外周面に弾性層７２ｂが設けられた構成とすることができる。本実施の形態では、加圧ローラ１２４の内側に加圧ローラ用定着ヒータ（ここでは、ハロゲンヒータランプからなるヒータ、以下、加圧ローラ用ヒータという）ＨＬ３を有している。なお、加圧ローラ用ヒータＨＬ３は、加圧ローラ７２の長手方向全域に亘って延びている。また、加圧ローラ７２の周囲には加圧ローラ７２の表面温度を測定する加圧ローラ用温度センサ（代表的にはサーミスタ）ＰＲＴＨが設けられている。

そして、制御部２００は、ウォームアップ時ではメインヒータＨＬ１への通電と連動して補助ヒータＨＬ４へ通電する一方、ウォームアップ後の待機時及びスタンバイ時ではメインヒータＨＬ１への通電に拘わらず、補助ヒータＨＬ４への通電を行わないように構成されている。また、制御部２００は、補助ヒータＨＬ４への通電時には、サブヒータＨＬ２及び加圧ローラ用ヒータＨＬ３のうち少なくとも一方への通電を行わないように構成されている。

図８は、図１に示す画像形成装置１００に備えられた制御部２００による温度センサの温度測定値に基づくヒータへの通電制御を行うためのヒータ点灯条件を記憶した制御テーブルの一例を示す図であって、図８（ａ）は、ウォームアップ時のヒータ点灯条件を示しており、図８（ｂ）は、待機時のヒータ点灯条件を示しており、図８（ｃ）は、スタンバイ時（例えば、コピー時）のヒータ点灯条件を示している。

なお、図８において、符号ＲＴＨ１は、定着ローラ７１の第１領域α１の温度を測定する第１温度センサに対応するテーブルであり、符号ＲＴＨ２は、定着ローラ７１の第２領域α２の温度を測定する第２温度センサに対応するテーブルであり、符号ＰＲＴＨは、加圧ローラ７１表面の温度を測定する加圧ローラ用温度センサに対応するテーブルである。かかるテーブルにおいて、“Ｌ”は温度センサがターゲット温度以下の値の場合を表し、“ＨＨ”は温度センサがターゲット温度より高い値の場合を表している。ここで、ターゲット温度とは、ウォームアップ時及びスタンバイ時（以下、コピー時という）では定着温度のことであり、待機時では待機温度のことである。

また、図８において、符号ＨＬ１は、４８０Ｗのメインヒータに対応するテーブルであり、符号ＨＬ２は、５１０Ｗのサブヒータに対応するテーブルであり、符号ＨＬ３は、３００Ｗの加圧ローラ用ヒータに対応するテーブルであり、符号ＨＬ４は、３００Ｗの補助ヒータに対応するテーブルである。かかるテーブルにおいて、ワット数が記されている箇所ではそれに対応するヒータへ通電する制御を表し、“ＯＦＦ”が記されている箇所ではそれに対応するヒータへ通電しない制御を表している。

また、図８に示す「ｔｏｔａｌ」は、通電されたヒータのワット数を合計した値を示している。

図８に示すように、補助ヒータＨＬ４は、ウォームアップ時にのみメインヒータＬＨ１と同期して点灯する一方、それ以外の待機時及びコピー時については、補助ヒータＨＬ４を点灯しない。このように、制御部２００は、メインヒータＨＬ１、サブヒータＨＬ２及び加圧ローラ用ヒータＨＬ３並びに補助ヒータＨＬ４の４本のヒータに対して制御を行うことで、効率よく、ウォームアップ時、待機時、コピー時の温度制御を行っている。

なお、制御部２００は、補助ヒータＨＬ４への通電時には、加圧ローラ用ヒータＨＬ３への通電を行わないように構成されていることが好ましい。

かかる構成によれば、例えば、設置した場所に設けられている屋内ブレーカの定格電流などの制限により、ヒータの容量を全体として維持しつつ定着ローラ７１の温度を効率よく立ち上げることが可能となる。

また、補助ヒータＨＬ４の通電時には、加圧ローラ用ヒータＨＬ３への通電を行わないことで、消費電力の削減を図ることができる。

本実施の形態に係る定着装置を備えた画像形成装置の概略構成を示す側面図である。 図１に示す画像形成装置に備えられた定着装置における定着ローラ及び加圧ローラ部分の構成を模式的に示す説明図である。 定着ローラに設けられるヒータの長手方向に沿った配熱特性の図であって、図（ａ）は、メインヒータの配熱特性を示すグラフであり、図（ｂ）は、サブヒータの配熱特性を示すグラフであり、図（ｃ）は、補助ヒータの配熱特性を示すグラフである。 主電源ＯＦＦや待機モードでの低温状態の定着ローラが加熱されるウォームアップ時での該定着ローラの表面温度の時間変化を示す図であって、図（ａ）は、該定着ローラがウォームアップ時にメインヒータ及びサブヒータだけでなく補助ヒータによっても加熱されている状態を示す図であり、図（ｂ）は、該定着ローラがウォームアップ時にメインヒータ及びサブヒータのみによって加熱され、補助ヒータによっては加熱されていない状態を示す図である。 複数の定着ヒータ及び補助ヒータの概略構成を示す図であって、図（ａ）は、該ヒータの側面図であり、図（ｂ）は、該ヒータを図（ａ）の矢印ｂから視た正面図である。 定着ローラに設けられるメインヒータ、サブヒータ及び補助ヒータの長手方向に沿った熱容量の分布を、これらを合計した分布と共に示す配熱特性の図であって、図（ａ）は、補助ヒータの配熱特性において第１配熱分布を第２配熱分布よりも高くした場合の図であり、図（ｂ）は、補助ヒータの配熱特性において定着ローラの長手方向全域に亘って均一にした場合の図である。 図１に示す画像形成装置に備えられる定着装置の定着機能の制御に係る構成要素を示す概略ブロック図である。 図１に示す画像形成装置に備えられた制御部による温度センサの温度測定値に基づくヒータへの通電制御を行うためのヒータ点灯条件を記憶した制御テーブルの一例を示す図であって、図（ａ）は、ウォームアップ時のヒータ点灯条件を示す図であり、図（ｂ）は、待機時のヒータ点灯条件を示す図であり、図（ｃ）は、スタンバイ時のヒータ点灯条件を示す図である。

符号の説明

７ 定着装置
７１ 定着ローラ
７２ 加圧ローラ
１００ 画像形成装置
２００ 制御部（制御手段の一例）
ＨＬ１ メインヒータ（第１定着ヒータの一例）
ＨＬ２ サブヒータ（第２定着ヒータの一例）
ＨＬ３ 加圧ローラ
ＨＬ４ 補助ヒータ
ＲＴＨ１ 第１温度センサ（温度測定手段の一例）
ＲＴＨ２ 第２温度センサ（温度測定手段の一例）
ＰＲＴＨ 加圧ローラ用定着ヒータ
α１ 定着ローラの第１領域
α２，α３ 定着ローラの第２領域
β１ メインヒータの第１配熱分布
β２，β３ メインヒータの第２配熱分布
β１’ サブの第１配熱分布
β２’，β３’ サブの第２配熱分布
γ１ 補助ヒータの第１配熱分布
γ２ 補助ヒータの第２配熱分布

Claims (3)

1. 画像形成装置に備えられる定着装置であって、定着ローラの内側に、互いに異なる配熱特性を有する複数の定着ヒータが設けられた定着装置において、
   前記定着ローラの内側に、低温状態にある前記定着ローラが所定の定着温度に達するまでのウォームアップ時にのみ通電される補助ヒータが設けられ、
   前記複数の定着ヒータにて加熱される前記定着ローラの長手方向における温度分布が一部の領域で低くなり、
   前記補助ヒータの配熱特性は、前記定着ローラにおける前記温度分布が低くなる領域に対応する配熱分布が高くなり、
   前記複数の定着ヒータは、主として前記定着ローラの長手方向に沿った所定長さの第１領域を加熱する第１配熱分布が主として該第１領域以外の第２領域を加熱する第２配熱分布よりも高くされた配熱特性を有する第１定着ヒータと、主として前記定着ローラの前記第２領域を加熱する第２配熱分布が主として前記第１領域を加熱する第１配熱分布よりも高くされた配熱特性を有する第２定着ヒータとからなり、
   前記第１領域が前記定着ローラの長手方向中央部の領域であると共に、前記第２領域が前記定着ローラの長手方向両端部の領域であり、且つ、前記第２定着ヒータの配熱特性は、主として前記定着ローラにおける前記第２領域である前記両端部領域を加熱する前記第２配熱分布のうち一方の配熱分布が他方の配熱分布よりも狭くなっており、
   前記補助ヒータの配熱特性は、主として前記定着ローラにおける前記第２領域である前記両端部領域の前記一方の端部領域を加熱する第１配熱分布が主として該一方の端部領域以外の領域を加熱する第２配熱分布よりも高くなっていることを特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置と、前記定着ローラの温度を測定する温度測定手段と、前記温度測定手段の測定値に基づき前記定着ローラの温度を制御する制御手段とを備えた画像形成装置であって、
   前記制御手段は、前記ウォームアップ時に前記補助ヒータへ通電し、且つ、前記温度測定手段の測定値に基づき前記定着ローラが前記定着温度に到達したこと検出した場合には、前記補助ヒータへの通電を停止することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２に記載の画像形成装置において、
   前記定着ローラへ向けて加圧するための加圧ローラと、前記加圧ローラの内側に設けられた加圧ローラ用定着ヒータとを備え、
   前記制御手段は、前記補助ヒータへの通電時には、前記加圧ローラ用定着ヒータへの通電を行わないことを特徴とする画像形成装置。

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