JP5679100B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。さらに詳述すると、通紙性能の向上に好適な定着装置および画像形成装置に関する。

（技術用語）
本明細書中において、「待機時（待機状態）」とは、立ち上げ動作後における画像形成装置が画像形成動作を実行していない状態であって、定着部材および加圧部材を定着可能な温度よりも低い所定の温度に維持している状態をいう。
また、「復帰時」とは、待機時から、定着部材および加圧部材の表面温度を所定温度まで昇温させるときをいう。
また、「立ち上げ動作時」とは、主電源スイッチオン時をいう。
また、「通紙時」とは、印刷命令がなされ、画像形成動作を開始したときから記録媒体が装置外に排出される若しくは排紙検知手段が記録媒体の排紙を検知するまでの間をいう。

複写機、レーザープリンタ等の電子写真式画像形成装置においては、像担持体上に形成した静電潜像を現像装置で現像し、そのトナー像を記録媒体上に転写し、定着装置によって定着して画像形成を行っている。

定着装置としては、様々な方式のものが提案されており、例えば、内部にヒーターを備えた定着ローラの外周に加圧ローラを圧接させ、その状態で両ローラのニップ部に未定着トナー像を担持した記録媒体を通過させ、それによって該トナー像を加熱、加圧して定着させるヒートローラ方式や、無端状の定着ベルトを熱ローラ及び定着ローラで張架し、定着ベルトの外表面から加圧ローラを定着ローラへ押圧させたベルト定着方式などが知られている。

トナー像の熱定着には最適の温度があるため、最適温度を含む所定の温度範囲を維持するよう熱源の通電・非通電は自動制御されている。この自動制御は、例えば、感温素子としてのサーミスタを定着部材および加圧部材に摺接、サーモパイル等非接触にて赤外線検知等により定着部材および加圧部材の温度を検知する等の方法でその出力を温度制御部へ送って熱源への電力供給を自動調整している。

ところが、このように定着部材および加圧部材の温度を所定の範囲内に制御しても、外気温度や外気湿度の状態によって定着性能は左右される。即ち、外気温度が低い場合には、転写紙の温度が低くなり外気湿度が高い場合には転写紙が吸湿して含水率が高くなり定着性能が悪化する傾向がある。これは加熱面の温度が同じであってもニップでの紙の温度上昇が異なってくるからである。

このような定着性能の悪化を防止するため、例えば、特許文献１には外気温度及び外気湿度を検出する手段とその出力に応じて加熱面の温度を制御する定着装置が提案されている。また、例えば、特許文献２には、定着部材と加圧部材間の温度差を所定の範囲に維持することにより、定着性能を保持する画像形成装置が定着されている。

しかしながら、上記特許文献においては、定着部材から加圧部材への熱移動が考慮されていないため、加圧部材の温度制御を所望のものとすることができず、その結果、カールが発生するという問題があった。

すなわち、定着装置の待機時においては、ニップ部のみの熱移動であって、定着部材の熱は加圧部材にほとんど影響しないが、通紙時においては、ニップ部を介して周方向全体において定着部材と加圧部材が接することとなり、定着部材から加圧部材への熱移動がある。その結果、加圧部材の表面では、見かけ上温度上がるが、動作開始直後はあくまで表面近傍だけの温度上昇であり、内面まで熱が十分に届いていない。

しかし、特許文献２に記載の技術をはじめとして従来の技術では、加圧部材の温度制御は、温度センサによる表面部分の温度検知に基づいて行われるものであるので、内面まで熱が十分に届いておらず、加圧部材全体としては未だ加熱が必要な場合であっても、加熱不要と判断してしまう。その結果、記録媒体がニップ部を通過し始めると、加圧部材の熱量が奪われ熱量不足となり、加圧部材の温度制御を所望のものとすることができず、カールが発生するという問題があった。

そこで本発明は、定着部材と、該定着部材に圧接される加圧部材とを有し、定着部材と加圧部材との間に未定着画像を担持した記録媒体を通過させて未定着画像を記録媒体に定着させる定着装置において、加圧部材は、該加圧部材を加熱する加熱手段と、該加圧部材の表面温度を検知する少なくとも２以上の温度検知手段とを備え、加圧部材の記録媒体の送り方向に対する幅は定着部材の幅よりも広く、かつ、温度検知手段のうち少なくとも１つを記録媒体の通紙範囲内の表面温度を検知する位置に第１の温度検知手段として、温度検知手段のうち少なくとも１つを定着部材に圧接されない端部側の表面温度を検知する位置に第２の温度検知手段として備えることにより、定着部材から加圧部材への熱移動の影響を受けない加圧部材の温度制御を可能として、記録媒体のカール量を低減することができ、通紙性能の向上を図ることができる定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、請求項１に記載の定着装置は、定着部材と、該定着部材に圧接される加圧部材とを有し、定着部材と加圧部材との間に未定着画像を担持した記録媒体を通過させて未定着画像を記録媒体に定着させる定着装置において、加圧部材は、該加圧部材を加熱する加熱手段と、該加圧部材の表面温度を検知する少なくとも２以上の温度検知手段とを備え、加圧部材の記録媒体の送り方向に対する幅は定着部材の幅よりも広く、温度検知手段のうち少なくとも１つを記録媒体の通紙範囲内の表面温度を検知する位置に第１の温度検知手段として、温度検知手段のうち少なくとも１つを定着部材に圧接されない端部側の表面温度を検知する位置に第２の温度検知手段として備え、かつ、温度検知手段による温度検知信号に基づいて加熱手段の加熱制御を行う制御手段を備え、制御手段は、待機状態からの復帰時において、第２の温度検知手段による温度検知信号に基づいて加熱手段の加熱制御を行うとともに、定着装置のその他の動作状態においては、動作状態に応じて、第１の温度検知手段および第２の温度検知手段を選択的に切り替え、選択した温度検知手段による温度検知信号に基づいて加熱手段の加熱制御を行うものである。
また、請求項２に記載の定着装置は、定着部材と、該定着部材に圧接される加圧部材とを有し、定着部材と加圧部材との間に未定着画像を担持した記録媒体を通過させて未定着画像を記録媒体に定着させる定着装置において、加圧部材は、該加圧部材を加熱する加熱手段と、該加圧部材の表面温度を検知する少なくとも２以上の温度検知手段とを備え、加圧部材の記録媒体の送り方向に対する幅は定着部材の幅よりも広く、温度検知手段のうち少なくとも１つを記録媒体の通紙範囲内の表面温度を検知する位置に第１の温度検知手段として、温度検知手段のうち少なくとも１つを定着部材に圧接されない端部側の表面温度を検知する位置に第２の温度検知手段として備え、かつ、温度検知手段による温度検知信号に基づいて加熱手段の加熱制御を行う制御手段を備え、制御手段は、連続通紙時において、第２の温度検知手段による温度検知信号に基づく加熱手段の加熱制御から第１の温度検知手段による温度検知信号に基づく加熱手段の加熱制御へと切り替えるものである。

また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の定着装置において、制御手段は、定着装置のその他の動作状態においては、動作状態に応じて、第１の温度検知手段および第２の温度検知手段を選択的に切り替え、選択した温度検知手段による温度検知信号に基づいて加熱手段の加熱制御を行うものである。

また、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の定着装置において、制御手段は、立ち上げ動作時においては、設定情報に基づいて第１の温度検知手段または第２の温度検知手段のいずれか一方の温度検知手段による温度検知信号に基づいて加熱手段の加熱制御を行うものである。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１または２に記載の定着装置において、制御手段は、温度検知手段のうちの一方が異常温度を検出した場合においては、他方の温度検知手段による温度検知信号に基づく加熱手段の加熱制御を行うものである。

また、請求項６に記載の画像形成装置は、請求項１から５までのいずれかに記載の定着装置を有するものである。

本発明によれば、記録媒体のカール量を低減することができ、通紙性能の向上を図ることができる。

本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 ローラ方式による定着装置の一例を示す概略断面図である。 加圧ローラの内面と表面との温度分布を示すグラフの一例である。 加圧ローラの断面図の一例である。 本発明に係る定着装置の一例を示す概略構成図である。 定着装置の他の例を示す概略構成図である。 立ち上げ動作時における加圧ローラの温度制御を説明するためのグラフである。 待機状態からの復帰時における加圧ローラの温度制御を説明するためのグラフである。 通紙幅方向における加圧ローラの温度分布を説明するグラフである。 ベルト定着方式による定着装置の一例を示す概略構成図である。 加圧ベルト定着方式による定着装置の一例を示す概略構成図である。 ツインベルト方式による定着装置の一例を示す概略構成図である。

以下、本発明に係る構成を図１から図１２に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。

（画像形成装置の構成）
図１は、本発明に係る画像形成装置の一態様であるカラーレーザプリンタ（以下、プリンタという）の全体構成を説明する概略構成図である。このプリンタは、イエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの４つの画像形成手段を横に並べて配置してタンデム画像形成部を構成する。タンデム画像形成部においては、個々のトナー像形成手段である画像形成手段１０１Ｙ，１０１Ｃ，１０１Ｍ，１０１Ｋが、図中左から順に配置されている。ここで、各符号の添字Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示す。また、タンデム画像形成部においては、画像形成手段１０１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋのまわりに、帯電装置、現像装置１０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ、感光体クリーニング装置等を備えている。また、プリンタの上部には、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の各色トナーが充填されたトナーボトル２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋが配置されている。そして、このトナーボトル２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋから図示しない搬送経路によって、所定の補給量だけ各現像装置１０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ、に各色トナーが補給される。

また、タンデム画像形成部の下部に潜像形成手段としての光書込ユニット９が設けている。光書込ユニット９は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を備え、画像データに基づいて各感光体２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの表面にレーザ光を走査しながら照射するように構成されている。

また、タンデム画像形成部の直ぐ上には、中間転写体として無端ベルト状の中間転写ベルト１を設けている。この中間転写ベルト１は、駆動ローラ１ａおよび従動ローラ１ｂに掛け回され、駆動ローラ１ａの回転軸には駆動源としての図示しない駆動モータが連結されている。この駆動モータを駆動させると、中間転写ベルト１が図中反時計回りに回転移動するとともに、従動ローラ１ｂが回転する。中間転写ベルト１の内側には、感光体２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１上に転写するための１次転写装置１１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋを設ける。

また、１次転写装置１１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋより中間転写ベルト１の駆動方向下流に２次転写装置としての２次転写ローラ４を設けている。この２次転写ローラ４と中間転写ベルト１を挟んで反対の側には、従動ローラ１ｂが配置されており、押部材としての機能を果たしている。また、給紙カセット８、給紙コロ７、レジストローラ６等を備えている。さらに、２次転写ローラ４によりトナー像を転写された記録媒体（用紙）Ｓの進行方向に関して２次転写ローラ４の下流部には、記録媒体Ｓ上の画像を定着する定着装置５、排紙ローラ３を備えている。

次に、このプリンタの動作を説明する。個々の画像形成手段でその感光体２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋを回転し、感光体２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの回転とともに、まず帯電装置で感光体２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの表面を一様に帯電する。次いで画像データを光書込ユニット９からのレーザによる書込み光を照射して感光体２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂ上に静電潜像を形成する。その後、現像装置１０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋによりトナーが付着され静電潜像を可視像化することで各感光体２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ上にそれぞれ、イエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの単色画像を形成する。また、不図示の駆動モータで駆動ローラ１ａを回転駆動して従動ローラ１ｂ、２次転写ローラ４を従動回転し、中間転写ベルト１を回転搬送して、その可視像を１次転写装置１１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋで中間転写ベルト１上に順次転写する。これによって中間転写ベルト１上に合成カラー画像を形成する。画像転写後の感光体２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの表面は感光体クリーニング装置で残留トナーを除去して清掃して再度の画像形成に備える。

また、上記画像形成のタイミングにあわせて、給紙カセット８から記録媒体Ｓ先端が給紙コロ７により繰り出され、レジストローラ６まで搬送され、一旦停止する。そして、上記画像形成動作とタイミングを取りながら、２次転写ローラ４と中間転写ベルト１との間に搬送される。ここで、中間転写ベルト１と２次転写ローラ４とは記録媒体Ｓを挟んでいわゆる２次転写ニップを形成し、２次転写ローラ４にて中間転写ベルト１上のトナー像を記録媒体Ｓ上に２次転写する。

画像転写後の記録媒体Ｓは定着装置５へと送り込まれ、加熱源５３を有する定着ろーら５１と、定着ローラ５１に対向し定着ローラ５１に圧接される加圧ローラ５２（加熱源５４を有する）により形成されるニップ部に記録媒体Ｓを挟持搬送することで記録媒体Ｓ上のトナー像を加熱加圧し記録媒体Ｓに定着させる。また、ニップ部から排出された記録媒体Ｓは、排紙ローラ３から機外に排出される。一方、画像転写後の中間転写ベルト１は、中間転写体クリーニング装置１２で、画像転写後に中間転写ベルト１上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部による再度の画像形成に備える。

（定着装置の構成）
次に、定着装置の構成について説明する。なお、本実施形態では、ローラ方式の定着装置を例に説明するが、これに限られるものではない。本実施形態の定着装置５は、図２に示すように、定着部材としての定着ローラ５１、加圧部材としての加圧ローラ５２、定着ローラ用加熱源５３（以下、加熱源５３），加圧ローラ用加熱源５４（以下、加熱源５４）、温度検知手段５５，５７、分離手段５８、ガイド板（不図示）等により構成される。なお、温度検知手段５５，５７は、加圧ローラ５２、定着ローラ５１に接触していても非接触であっても良い。

定着ローラ５１は、例えば、芯金上に、発泡性シリコーンゴム等の発泡材料からなる弾性層が形成されたローラ部材であって、加圧ローラ５２に圧接することにより、加圧ローラ５２との間に、所望のニップ部が形成される。

定着ローラ５１および加圧ローラ５２の内側には、それぞれ加熱源５３，５４を設け、サーミスタなどの温度検知手段５５，５７からの検知に基づいて不図示の制御機構（制御手段）がそれぞれ加熱源５３，５４への給電を制御し、定着ローラ５１および加圧ローラ５２の表面温度をコントロールしている。なお、加熱源５３，５４としては、ハロゲンヒーターや赤外線ヒーター、その他誘導加熱機構（ＩＨ）、熱抵抗を用いることができる。

定着装置５は、プリンタの主電源スイッチが投入されると、電源から加熱源５３,５４に高周波電力が印加されるとともに、定着ローラ５１及び加圧ローラ５２の回転駆動が開始される。

トナー像が担持された記録媒体Ｓは、図２の矢印方向に搬送されて、圧接状態にある定着ローラ５１および加圧ローラ５２のニップ部に送入される。そして、定着ローラ５１および加圧ローラ５２による加熱および押圧力によって、記録媒体Ｓの表面にトナー像が定着される。その後、ニップ部から送出された記録媒体Ｓは、分離手段５８により分離され、搬送される。

次に、定着部材（定着ローラ５１）の表面温度が加圧部材（加圧ローラ５２）の表面温度へ及ぼす影響について図３に示す加圧部材の内面と表面との温度分布を示すグラフを参照しつつ説明する。なお、画像形成装置における全ての動作状態（動作モード）において、その温度設定は、「定着部材温度≧加圧部材温度」であることが一般的である。また、その熱容量は「定着部材＜加圧部材」、加熱源電力は「定着部材＞加圧部材」であることが一般的である。よって、その温度応答性は定着部材が加圧部材よりも大幅に良いといえる。

図３のグラフの横軸における「内面」は、加圧部材の内面、例えば、図４に示す例では基材６０の内側表面を意味しており、また「表面」は、加圧部材の表面、例えば、図４に示す例ではゴム層５９の外側表面を意味している。よって、図３のグラフの横軸は、加圧部材の内面から表面までの厚み（距離）を示している。したがって、図３に示される３本の線は、それぞれ待機時（両端を菱型で示す鎖線）、回転開始直後（両端を丸で示す点線）、通紙時（両端を正方形で示す実線）における加圧部材内の内面から表面までの温度分布を示している。

図３において、表面における待機時と通紙時とのプロット（菱型と正方形）は重複している。このプロットで示される温度が、通紙時に必要な加圧部材の表面温度である。なお、待機時も同じ温度であるのは、通紙に備えて同じ温度を維持しているためである。また、この表面温度を維持するために必要な待機時の内面温度が、内面におけるプロット（菱形）で示される温度である。

ところで、通紙時においては、用紙に熱を奪われるため、待機時と同じ表面温度を維持するためには、待機時よりも多い熱量を与える必要がある。よって、内面温度は、待機時よりも高い温度である所定温度（内面の正方形プロット）を維持する必要がある。このとき内面から表面、更に用紙への熱の移動量が待機時よりも大きいため、実線で示すような加圧部材内の温度分布となる。すなわち、通紙時においては、表面で奪われる熱量を補うために、内面から表面に熱を与え続け、待機時よりも多くの熱を保持しているといえる。この加圧部材が保持している熱量の差（待機時と通紙時との差）が、図３の斜線部で示される熱量不足分（後述する）が生じる要因となる。

以下に詳細に説明する。定着ローラ５１の非回転状態（待機時）においては、ニップ部のみの熱移動であって、全体に対してごく一部であること、また、加圧ローラ５２の温度検知手段５５は、定着ローラ５１と接する部分には配置できないのでニップ部以外の位置に設置せざるを得ないことから定着ローラ５１の熱は加圧ローラ５２にほとんど影響しない。

これに対し、定着ローラ５１の回転状態（通紙時）においては、ニップ部を介して周方向全体において定着ローラ５１と加圧ローラ５２が接することとなる。ここで、上述のように、定着ローラ５１の温度は、加圧ローラ５２よりも高温であるため、定着ローラ５１から加圧ローラ５２への熱移動が生じる。

その結果、図３中の点線で示すように、回転開始から用紙が定着ニップに到達するまでの時間（回転開始直後という）において、加圧ローラ５２の表面では、温度が上がる（表面の丸プロット）。しかしながら、この回転開始直後における温度上昇は、あくまで表面近傍だけの温度上昇であり、内面まで熱が十分に届いておらず、表面近傍を除く部分は、待機時と略同等の温度のままである。この状態を、見かけ上の温度上昇と呼ぶこととする。すなわち、加圧ローラ５２には、上記熱量不足分が生じていることとなる。

ここで、加圧ローラ５２は、温度検知手段５５により、加圧ローラ５２の表面部分で温度検知を行うものであり、回転開始によって表面の温度が落ち込むと内面から熱を供給するものである。よって、回転開始直後のように、加圧ローラ５２の内面まで熱が十分に届いておらず、加圧ローラ５２全体としては、未だ加熱が必要な場合であっても、定着ローラ５１から熱を供給されている表面温度の上昇だけで加熱不要と判断し、熱の供給を止めてしまう場合が生じる。

このような状態で、実際に記録媒体Ｓがニップ部を通過し始めると、加圧ローラ５２の熱量が奪われ、表面温度が急激に低下し、熱量不足となる。これにより図３の斜線部分に示すように、加圧ローラ５２の内面が待機時と同等の状態である回転開始直後と通紙時での内面と表面との温度均衡状態での温度分布差だけ熱量不足分となる。このような熱量不足状態を検知して、加圧ローラ５２への熱量供給を開始しても、加圧ローラ５２の内面から表面への厚さ、加圧ローラ５２の熱容量の大きさ、および加熱源５４の電力は制限されることから、一旦落ち込んだ加圧ローラ５２の温度は容易には必要十分な温度まで戻らず、時間がかかることとなる。以上説明したように、定着ローラ５１の表面温度の影響を受けることにより、加圧ローラ５２の温度制御を所望のものとすることができず、その結果、カールが発生し、通紙性能の向上を図ることができないという問題がある。

また、図４に加圧ローラ５２の断面図を示す。図４に示すように、加圧ローラ５２は、ニップ幅を確保するために表面にシリコーンゴムなどの弾性体からなるゴム層５９が形成されている。また、加圧力に対して変形せずに形状保持するために金属、概ね鉄系から形成される基材６０もある程度の厚みが必要である。例えば、ゴム層５９の厚みは３ｍｍ、基材６０の厚みは１ｍｍ程度で形成すればよい。

よって、加圧ローラ５２の熱容量は大きくならざるを得ず、また、定着基本性能に対して大きく寄与するのは定着ローラ５１の温度である（定着性、ウォームアップタイム、温度維持等定着部材温度を第一に考える必要がある）ため、定着ローラ５１の熱容量を小さくする必要があるとともに、定着ローラ５１の加熱源５３には、大きい熱量を投入する必要がある。一方で、プリンタ全体に使用可能な電力は決まっており、かつ、省エネの観点からその電力は小さいことが好ましい。以上より、加圧ローラ５２の加熱源５４には、十分な熱量を与えることができない場合が多く、加圧ローラ５２の熱応答性は悪くならざるを得ない。

そこで本実施形態に係る定着装置５は、定着ローラ５１と、該定着ローラ５１に圧接される加圧ローラ５２とを有し、その間に未定着画像を担持した記録媒体Ｓを通過させて未定着画像を記録媒体に定着させる定着装置５であって、加圧ローラ５２は、該加圧ローラ５２を加熱する加熱源５４と、表面温度を検知する少なくとも２以上の温度検知手段とを備え、加圧ローラ５２の記録媒体Ｓの送り方向（通紙幅方向）に対する幅は定着ローラ５１の幅よりも広く、かつ、温度検知手段のうち少なくとも１つを記録媒体Ｓの通紙範囲内の表面温度を検知する位置に第１の温度検知手段５５として、温度検知手段のうち少なくとも１つを定着ローラ５１に圧接されない端部側の表面温度を検知する位置に第２の温度検知手段５６として備えるものである。即ち、図５に示すように、加圧ローラ５２の温度検知手段(第１の温度検知手段)５５を通紙範囲内に１つ配置するとともに、通紙範囲外にさらに温度検知手段（第２の温度検知手段）５６を１つ配置するものである。なお、第１の温度検知手段５５、第２の温度検知手段５６をそれぞれ複数設けるようにしても良い。

ここで、図６に示すように、単に通紙範囲外に第２の温度検知手段５５ａを配置しても、定着ローラ５１の幅が加圧ローラ５２の幅よりも長ければ、第２の温度検知手段５５ａは定着ローラ５１の幅内側にあることとなるので、上述のように加圧ローラ５２は、定着ローラ５１の表面温度の影響を受けることには変わりがない。

そこで本実施形態に係る定着装置５は、さらに、定着ローラ５１よりも加圧ローラ５２の幅を長く構成し、定着ローラ５１との間でニップ部を形成していない端部側（「加圧ローラ幅−通紙最大幅」）において、第２の温度検知手段５６により温度検知を行うものである。

以上のような構成とすることにより、本実施形態に係る定着装置５は、定着ローラ５１の表面温度の影響を受けることなく、加圧ローラ５２の温度制御が可能となるものである。以下、この制御の詳細について説明する。

（加圧部材の温度制御）
また、本実施形態に係る定着装置は、第１の温度検知手段５５および第２の温度検知手段５６による温度検知信号に基づいて加熱源５４の加熱制御を行う制御手段（不図示）を備え、該制御手段は、定着装置５の動作状態に応じて、第１の温度検知手段５５および第２の温度検知手段５６を選択的に切り替え、選択した温度検知手段による温度検知信号に基づいて加熱源５４の加熱制御を行って加圧ローラ５２の表面温度の制御を行うものである。以下、制御手段による加圧ローラ５２の温度制御について説明するが、以下に述べる制御例に限られるものではない。

先ず、図７を参照してプリンタ立ち上げ動作時（立ち上げ時）における加圧ローラ５２の温度制御について説明する。立ち上げ時においては、定着ローラ５１の加熱源５３および加圧ローラ５２の加熱源５４に給電し、定着ローラ５１および加圧ローラ５２は、温度均一化のために回転状態である。

図７中のＡは立ち上げ時の第２の温度検知手段５６で検知した加圧ローラ５２の表面温度推移、Ｂは立ち上げ時の第１の温度検知手段５５で検知した加圧ローラ５２の表面温度推移、Ｃは立ち上げ時の定着ローラ５１側の温度検知手段５７で検知した定着ローラ５１の表面温度推移である。

ここで、本願発明者らは、Ａは加圧ローラ５２を加熱源５４だけで温めた場合の温度推移とほぼ等しくなることを確認した。よって、Ａは加圧ローラ５２の温度の実態を正確に示しているといえる（即ち、Ａが図７中の加圧ローラ目標温度に達した後の印刷が好ましい）。これに対し、Ｂは定着ローラ５１からの熱量を表面から得るため実態よりも高く推移している。その結果、第１の温度検知手段５５に基づく制御では、加圧ローラ目標温度に実態よりも早く到達したと判断され、立ち上げ動作が完了し回転が停止する。

ローラの回転が停止すると定着ローラ５１からの熱供給がなくなるので、加圧ローラ５２の表面温度は低下を始め、Ａに示す実態温度と均衡が取れた時点でＡと同じ温度となる。この見かけ上の温度により立ち上げ完了した状態（図中、Ｄに示す期間、図３中の回転開始直後）に印刷を実行すると、ニップ部において記録媒体Ｓに熱を奪われ、加圧ローラ５２の温度が低下し、記録媒体Ｓのカールが大きくなってしまう。

よって、第２の温度検知手段５６による温度検知信号に基づいて加圧ローラ５２の温度制御を行うことにより、記録媒体Ｓのカール量を低減することができ、ジャム等の発生を抑え、通紙性能の向上を図ることができる。

一方で、第２の温度検知手段５６による温度検知信号に基づいて加圧ローラ５２の温度制御をおこなってカール量の低減を優先するとした場合は、立ち上げ時間がかかることとなる。そこで、プリンタ立ち上げ動作時においては、カール量の低減を優先するか立ち上がり時間の短縮を優先するか否かを設定情報として予め設定可能とし、設定情報に応じて、第１の温度検知手段５５と第２の温度検知手段５６とを選択的に切り替えを行うことにより、ユーザの要求に応じてカール量の低減または立ち上がり時間の短縮を図ることができる。

また、第１の温度検知手段５５と第２の温度検知手段５６の双方の温度検知信号に基づいて、経験的にプリンタに最適な回転停止時点を求めておくことも好ましい、例えば、図７のＤの期間のある時点であって、Ｂが目標温度に達して所定秒後（経験的に求めた値）に印刷開始する等の制御が可能である。

次に、図８を参照してプリンタの待機後の通紙動作時における加圧ローラの温度制御について説明する。第１の温度検知手段５５からの温度検知信号により制御する場合（図８中の点線）、加圧ローラ５２の表面温度は、その回転開始とともに定着ローラ５１からの熱移動により、見かけ上上昇する（図３中の回転開始直後）。よって、加熱源５４への給電は停止する（図８中のＡ期間）。その状態において、記録媒体Ｓがニップ部に進入すると、加熱ローラ５２の表面近傍の熱が奪われ急速に温度低下する。そして、第１の温度検知手段５５が目標温度以下を検知すると加熱源５４への給電は再開されるが、表面見かけ温度のための消灯期間中の蓄熱不足で内面からの加熱源５４による熱量が表面に届くのに時間がかかり、その結果表面温度は大きく落ち込むこととなる（図８中にＣで示す）。

これに対して、第２の温度検知手段５６からの温度検知信号により制御する場合（図８中の実線）、加圧ローラ５２の端部側の表面温度は、回転が開始しても定着ローラ５１からの熱移動はないため、加圧ローラ５２の温度で制御される。そのため加圧ローラ５２の熱量は回転開始しても適正状態が保持されている。その状態で記録媒体Ｓがニップ部に進入してきた場合、熱が奪われて表面温度低下するものの、直前まで適正熱量で制御されていたので、加熱源５４に給電することで小さい温度落ち込み（図８中にＢで示す）で目標温度まですぐに回復することができる。

以上より、プリンタの待機後の通紙動作時においては、第２の温度検知手段５６からの検知に基づいて加圧ローラ５２の加熱制御を行うことにより、加圧ローラ５２の目標温度以下の状態で印刷が実行されず、カールの小さい良好な搬送品質を得ることが可能となる。

図９は、待機時、回転開始直後、通紙時のそれぞれの場合における通紙幅方向の複数の測定位置とそれに対応する加圧部材の表面温度との関係を示している。図９では、通紙幅方向の７箇所での測定例を示しており、中央の３箇所は通紙範囲内（図９中、中央）、その両側の２箇所は通紙範囲外であって定着部材幅内（図９中、通紙外）、両端の２箇所は通紙範囲外であって定着部材外（図９中、定着外）であることを示している。

図９に示すように、待機時は全幅方向において温度が均一であるが、回転を開始すると定着部材と対向し接触している部分（両端２箇所を除く５箇所）は、定着部材からの熱を受け温度が上昇する。このとき定着部材よりも外側の部分（両端の２箇所）は、定着部材からの熱の影響を受けないため、表面温度が上昇せず、待機時のままである。したがって、この定着部材よりも外側の部分で温度検知を行えば、上述のような見かけ上の温度上昇に惑わされることがない。しかしながら、実際に用紙が到達し通紙を続けると通紙範囲内では用紙に熱を奪われるが、その外側の通紙範囲外は熱を奪われないため、対向する定着部材の有無による差はあるものの、どちらも通紙範囲内よりも温度が高くなる。

ここで、このような連続通紙時において第２の温度検知手段５６からの温度検知信号に基づく温度制御を続けると、通紙範囲内の温度が徐々に低下してしまう。よって、連続通紙時には、途中で第２の温度検知手段５６から第１の温度検知手段５５に基づく温度制御へ切り替えることが好ましい。この場合における第２の温度検知手段５６から第１の温度検知手段５５への切り替えは、例えば、連続通紙枚数や連続通紙印刷時間に所定の閾値を設定し、この閾値により判断することとすれば良い。なお、この場合における閾値をユーザにより任意に設定可能とすることも好ましい。

このようにすることにより、通紙開始直後から連続通紙を通じてカール量の低減及び定着性最適化を図ることができる。

また、本実施形態の定着装置５によれば、第１の温度検知手段５５および第２の温度検知手段５６双方の温度検知信号に基づいて異常温度の検出をすることができる。よって、温度検知手段が１つの場合に比して、装置異常時に最適な安全性を確保することができ、その信頼性を向上することができる。例えば、異常発生時において、一方の温度検知手段が故障した場合でも、他方の温度検知手段により温度以上を検知することで、装置を停止する等の制御が可能となる。その結果、印刷不良の発生や装置破損を伴う故障を未然に防ぐことができる。

また、以上説明した構成による定着装置を備えた画像形成装置とすることにより、上述のように記録媒体Ｓのカール量を低減することができ、高い通紙性能を有する画像形成装置を構成することができる。

尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。

例えば、上述の実施形態では、ローラ定着方式による定着装置に本発明に係る分離手段を適用した例について説明したが、適用可能な定着装置は上述の構成に限られるものではなく、他の方式による定着装置についても適用することができる。例えば、図１０に示すようなベルト定着方式による定着装置（６１は定着ベルト、６２は支持ローラを示す）、図１１に示すような加圧手段としての加圧ベルト６３を備えた加圧ベルト定着方式による定着装置（６４は支持ローラを示す、加熱源は不図示）、図１２に示すようなツインベルト方式による定着装置（加熱源は不図示）等について適用することも好適である。

１ 中間転写ベルト
１ａ 駆動ローラ
１ｂ 従動ローラ
２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ トナーボトル
３ 排紙ローラ３
４ ２次転写ローラ
５ 定着装置
６ レジストローラ
７ 給紙コロ
８ 給紙カセット
９ 光書込ユニット
１０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ 現像装置
１１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ 一次転写装置
１２ 中間転写体クリーニング装置
２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ 感光体
５１ 定着ローラ
５２ 加圧ローラ
５３ 定着ローラ用加熱源
５４ 加圧ローラ用加熱源
５５ 温度検知手段(第１の温度検知手段)
５５ａ，５６ 温度検知手段（第２の温度検知手段）
５７ 温度検知手段（定着ローラ側）
５８ 分離手段
５９ ゴム層
６０ 基材
６１ 定着ベルト
６２，６４ 支持ローラ
６３ 加圧ベルト
１０１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ 画像形成手段
Ｓ 記録媒体

特開平４−４２１８６号公報 特開平９−３４３０２号公報

Claims (6)

1. 定着部材と、該定着部材に圧接される加圧部材とを有し、前記定着部材と前記加圧部材との間に未定着画像を担持した記録媒体を通過させて未定着画像を前記記録媒体に定着させる定着装置において、
   前記加圧部材は、該加圧部材を加熱する加熱手段と、該加圧部材の表面温度を検知する少なくとも２以上の温度検知手段とを備え、
   前記加圧部材の前記記録媒体の送り方向に対する幅は前記定着部材の幅よりも広く、
   前記温度検知手段のうち少なくとも１つを前記記録媒体の通紙範囲内の表面温度を検知する位置に第１の温度検知手段として、前記温度検知手段のうち少なくとも１つを前記定着部材に圧接されない端部側の表面温度を検知する位置に第２の温度検知手段として備え、
   かつ、前記温度検知手段による温度検知信号に基づいて前記加熱手段の加熱制御を行う制御手段を備え、
   前記制御手段は、待機状態からの復帰時において、前記第２の温度検知手段による温度検知信号に基づいて前記加熱手段の加熱制御を行うとともに、
   定着装置のその他の動作状態においては、動作状態に応じて、前記第１の温度検知手段および前記第２の温度検知手段を選択的に切り替え、選択した温度検知手段による温度検知信号に基づいて前記加熱手段の加熱制御を行うことを特徴とする定着装置。
2. 定着部材と、該定着部材に圧接される加圧部材とを有し、前記定着部材と前記加圧部材との間に未定着画像を担持した記録媒体を通過させて未定着画像を前記記録媒体に定着させる定着装置において、
   前記加圧部材は、該加圧部材を加熱する加熱手段と、該加圧部材の表面温度を検知する少なくとも２以上の温度検知手段とを備え、
   前記加圧部材の前記記録媒体の送り方向に対する幅は前記定着部材の幅よりも広く、
   前記温度検知手段のうち少なくとも１つを前記記録媒体の通紙範囲内の表面温度を検知する位置に第１の温度検知手段として、前記温度検知手段のうち少なくとも１つを前記定着部材に圧接されない端部側の表面温度を検知する位置に第２の温度検知手段として備え、
   かつ、前記温度検知手段による温度検知信号に基づいて前記加熱手段の加熱制御を行う制御手段を備え、
   前記制御手段は、連続通紙時において、前記第２の温度検知手段による温度検知信号に基づく前記加熱手段の加熱制御から前記第１の温度検知手段による温度検知信号に基づく前記加熱手段の加熱制御へと切り替えることを特徴とする定着装置。
3. 前記制御手段は、定着装置のその他の動作状態においては、動作状態に応じて、前記第１の温度検知手段および前記第２の温度検知手段を選択的に切り替え、選択した温度検知手段による温度検知信号に基づいて前記加熱手段の加熱制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記制御手段は、立ち上げ動作時においては、設定情報に基づいて前記第１の温度検知手段または前記第２の温度検知手段のいずれか一方の温度検知手段による温度検知信号に基づいて前記加熱手段の加熱制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
5. 前記制御手段は、前記温度検知手段のうちの一方が異常温度を検出した場合においては、他方の温度検知手段による温度検知信号に基づく前記加熱手段の加熱制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
6. 請求項１から５までのいずれかに記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。
   

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