JP6891643B2 - 定着装置、画像形成装置及び定着装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置、定着装置を備えた画像形成装置及び定着装置の制御方法に関する。

プリンタ・複写機・ファクシミリなどの画像形成装置に対し、近年、省エネルギー化・高速化についての市場要求が高まってきている。
画像形成装置では、電子写真記録・静電記録・磁気記録等の画像形成プロセスにより、画像転写方式または直接方式により未定着トナー画像が記録材シート・印刷紙・感光紙・静電記録紙などの記録材に形成される。未定着トナー画像を定着させるための定着装置としては、熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方式等の接触加熱方式の定着装置が広く採用されている。

このような定着装置の一例として、ベルト方式の定着装置（例えば特許文献１）やセラミックヒータを用いた定着装置（例えば特許文献２）、定着ベルトをハロゲンヒータで直接加熱することで省エネとなる定着装置（例えば特許文献３）が知られている。

特許文献３の定着装置では、定着ベルトをハロゲンヒータで直接加熱することで短いウォームアップ時間と省エネを実現する、としている。
特許文献３のような構成の定着装置においても、定着装置の小型化に伴い、無端ベルトが小径化され、定着装置の横断面におけるハロゲンヒータ間の距離が短くなってきている。 例えば、異なった配熱分布を有する２本のハロゲンヒータを並列して用いた場合、一方のハロゲンヒータの輻射熱が他方のハロゲンヒータを加熱してしまい、輻射効率が低下してしまう。

そこで、複数あるハロゲンヒータを反射部材を挟んだ両側に配置することで、複数のハロゲンヒータが互いに加熱し合うことなく、定着ベルトを効率良く加熱してウォームアップタイムを短縮することができる定着装置が提案されている（例えば特許文献４、特許文献５）。

しかしながら、複数あるハロゲンヒータを反射部材を挟んだ両側に配置する定着構成に対して、今までの定着ヒータの温度制御方法を用いた場合には、トナーに接触する際の定着部材の温度が発熱領域によって大きくずれてしまい、定着強度差や光沢度差が生じてしまうという問題があった。

特許文献６には、中央部・端部を夫々加熱する少なくとも２つのヒータを用いた定着構成において、ヒータの駆動停止後、中央部、端部共に適切な温度で熱定着を再開できるようにすることを目的とした定着装置が開示されている。

この特許文献６の定着装置では、中央部・端部ヒータを再駆動する際には、端部ヒータを駆動した後に中央部ヒータを駆動する加熱制御手段を備えることで、定着部材の両端部の方が軸方向中央部よりも先に加熱されるので、中央部・端部ヒータを同時に駆動した場合に比べ、両部位の温度差が小さくなり、中央部、端部共に適切な温度で定着を再開することが可能となると記載されている。
しかし、特許文献６に記載の定着装置においても、定着強度差や光沢度差が生じてしまうという問題は十分に解決されていない。

そこで、本発明は、複数の熱源を反射部材を挟んだ両側に配置する定着構成において、トナーに接触する際の定着部材温度を発熱領域によらず同じにし、定着強度差や光沢度差が生じないようにすることのできる定着装置及び定着装置の制御方法を提供することを課題とする。

この課題を解決するため、本発明は、回転可能な定着部材と、前記定着部材に圧接されてニップ部を形成する加圧部材と、前記定着部材を加熱する複数の熱源とを備え、前記ニップ部に未定着トナー画像を担持する記録材を通過させて未定着トナー画像を記録材に定着する定着装置において、前記複数の熱源の間に反射部材が設けられており、前記複数の熱源は長手方向に異なる発熱分布をそれぞれ有し、前記定着部材を挟んで前記熱源に対向配置される複数の温度検知手段を有し、前記温度検知手段による検知温度が所定の検知目標温度となるように前記熱源の発熱を制御する制御手段を有し、前記複数の温度検知手段のうち、前記定着部材回転方向における前記ニップ部入口に近い温度検知手段の検知目標温度をＴ１とし、前記ニップ部入口から遠い温度検知手段の検知目標温度をＴ２とし、両者の温度差ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１とするとき、ΔＴ＞０に設定され、前記定着部材の線速を変更可能に設け、前記定着部材の線速が遅いほど前記温度差ΔＴを大きく設定することを特徴とする。

また、本発明は、回転可能な定着部材と、前記定着部材に圧接されてニップ部を形成する加圧部材と、長手方向に異なる発熱分布をそれぞれ有して前記定着部材を加熱する複数の熱源と、前記複数の熱源の間に設けられた反射部材と、前記定着部材を挟んで前記熱源に対向配置される複数の温度検知手段と、前記温度検知手段による検知温度が所定の検知目標温度となるように前記熱源の発熱を制御する制御手段とを有する定着装置の制御方法において、前記複数の温度検知手段のうち、前記定着部材回転方向における前記ニップ部入口に近い温度検知手段の検知目標温度をＴ１とし、前記ニップ部入口から遠い温度検知手段の検知目標温度をＴ２とし、両者の温度差ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１とするとき、ΔＴ＞０に設定し、前記定着部材の線速を変更可能に設け、前記定着部材の線速が遅いほど前記温度差ΔＴを大きく設定することを特徴とする。

定着部材（例えば定着ベルト）の周方向でみて、定着ニップ入口に近い方の温度センサの検知目標温度をＴ１、遠い方の温度センサの検知目標温度をＴ２として、温度差ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１を正（＞０）になるように設定することにより、ニップ部においてトナーに接触する際の定着部材温度をヒータの発熱領域によらず同じにし、定着強度差や光沢度差が生じないようにすることができる。

本発明の実施形態にかかる画像形成装置の概略構成図である。 第１実施形態にかかる定着装置の概略断面図である。 定着装置が有する複数ヒータの配置を示す模式図である。 特許文献３の定着装置における複数ヒータの配置を示す模式図である。 本発明の実施形態における定着温度制御と従来の定着制御の一例を対比させて示す模式図である。

以下に、図１を用いて本発明の実施形態にかかる画像形成装置の構成を説明する。
図１に示した画像形成装置１００は、複数の色画像を形成する作像部がベルトの展張方向に沿って並置されたタンデム方式のカラープリンタある。だが、本発明はこの方式に限られず、またプリンタだけではなく複写機やファクシミリ装置などを対象とすることも可能である。

画像形成装置１００は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能な像担持体としての感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋを並設したタンデム構造が採用されている。

画像形成装置１００では、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに形成された可視像が、各感光体ドラムに対峙しながら矢印Ａ１方向に移動可能な無端ベルトである中間転写体（以下、転写ベルトという）１１に対して１次転写される。この１次転写行程の実行によってそれぞれの色の画像が重畳転写され、その後、記録シートなどが用いられる記録材Ｓに対して２次転写行程を実行することで一括転写される。

各感光体ドラムの周囲には、感光体ドラムの回転に従い画像形成処理するための装置が配置されている。ブラック画像形成を行う感光体ドラム２０Ｂｋを代表として説明すると、感光体ドラム２０Ｂｋの回転方向に沿って画像形成処理を行う帯電装置３０Ｂｋ、現像装置４０Ｂｋ、１次転写ローラ１２Ｂｋおよびクリーニング装置５０Ｂｋが配置されている。帯電後に行われる書き込み光Ｌｂを用いた書き込みには、光書き込み装置８が用いられる。

転写ベルト１１に対する重畳転写では、転写ベルト１１がＡ１方向に移動する過程において、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに形成された可視像が、転写ベルト１１の同じ位置に重ねて転写される。このために、転写は、転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに対向して配設された１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋによる電圧印加によって、Ａ１方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。

各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋは、Ａ１方向の上流側からこの順で並んでいる。各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像をそれぞれ形成するための画像ステーションに備えられている。

画像形成装置１００は、色毎の画像形成処理を行う４つの画像ステーションと、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋの上方に対向して配設され、転写ベルト１１及び１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋを備えた転写ベルトユニット１０と、転写ベルト１１に対向して配設され転写ベルト１１に従動し、連れ回りする２次転写ローラ５と、転写ベルト１１に対向して配設され転写ベルト１１をクリーニングするベルトクリーニング装置１３と、これら４つの画像ステーションの下方に対向して配設された光書き込み装置８とを有している。

光書き込み装置８は、光源としての半導体レーザ、カップリングレンズ、ｆθレンズ、トロイダルレンズ、折り返しミラーおよび偏光手段としての回転多面鏡などを装備している。光書き込み装置８は、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに対して色毎に対応した書き込み光Ｌｂを出射して感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに静電潜像を形成するよう構成されている。書き込み光Ｌｂは、図１では、便宜上、ブラック画像の画像ステーションのみを対象として符号が付けてあるが、その他の画像ステーションも同様である。

画像形成装置１００には、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋと転写ベルト１１との間に向けて搬送される記録材Ｓを積載した給紙カセットとしてのシート給送装置６１が設けられている。また、シート給送装置６１から搬送されてきた記録材Ｓを、画像ステーションによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、各感光体ドラムと転写ベルト１１との間の転写部に向けて繰り出すレジストローラ対４が設けられている。また、記録材Ｓの先端がレジストローラ対４に到達したことを検知するセンサが設けられている。

また、画像形成装置１００には、トナー像が転写された記録材Ｓにトナー像を定着させるためのローラ定着方式の定着ユニットとしての定着装置２００と、定着済みの記録材Ｓを画像形成装置１００の本体外部に排出する排出ローラ７が備えられている。また、画像形成装置１００の本体上部には、排出ローラ７により画像形成装置１００の本体外部に排出された記録材Ｓを積載する排紙トレイ１７が備えられている。また、排紙トレイ１７の下側には、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーを充填されたトナーボトル９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｂｋが備えられている。

転写ベルトユニット１０は、転写ベルト１１、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋの他に、転写ベルト１１が掛け回されている駆動ローラ７２及び従動ローラ７３を有している。

従動ローラ７３は、転写ベルト１１に対する張力付勢手段としての機能も備えており、このため、従動ローラ７３には、バネなどを用いた付勢手段が設けられている。このような転写ベルトユニット１０と、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋと、２次転写ローラ５と、クリーニング装置１３とで転写装置７１が構成されている。

シート給送装置６１は、画像形成装置１００の本体下部に配設されており、最上位の記録材Ｓの上面に当接する給送ローラ３を有している。給送ローラ３が図中反時計回りに回転駆動されることにより、最上位の記録材Ｓをレジストローラ対４に向けて給送するようになっている。

転写装置７１に装備されているクリーニング装置１３は、詳細な図示を省略するが、転写ベルト１１に対向、当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードとを有している。クリーニング装置１３は、転写ベルト１１上の残留トナー等の異物をクリーニングブラシとクリーニングブレードとにより掻き取り、除去して、転写ベルト１１をクリーニングするようになっている。クリーニング装置１３はまた、転写ベルト１１から除去した残留トナーを搬出し廃棄するための排出手段を有している。

図２は、第１実施形態にかかる定着装置を示す概略構成図である。
２００は、回転可能な定着部材としての定着ベルト２０１と、これに対向配置されて回転可能な加圧部材としての加圧ローラ２０３とを有し、複数の熱源としてのハロゲンヒータ２０２Ａ，２０２Ｂにより定着ベルト２０１が内周側から輻射熱で直接加熱される。定着ベルト２０１の温度を検知するため、温度センサ２３０Ａ，２３０Ｂが取り付けられ、非接触で定着ベルト２０１の温度を検知し、その検知温度によってそれぞれハロゲンヒータ２０２Ａ，２０２Ｂの点灯率を制御し、定着ベルト２０１の温度を所望の温度に制御している。すなわち、温度検知手段（温度センサ２３０Ａ，２３０Ｂ）による検知温度がそれぞれ所定の検知目標温度となるように、制御手段が熱源（ハロゲンヒータ２０２Ａ，２０２Ｂ）の発熱を（ハロゲンヒータへの通電を）制御する。

図２の定着ベルト２０１内には、定着ベルト２０１を介して加圧ローラ２０３との間でニップ部を形成するニップ形成部材２０６があり、定着ベルト内面と熱移動補助部材２１６を介して間接的に摺動するようになっている。記録材Ｓ上のトナー像はニップ部において加熱・加圧により定着される。

図２では熱移動補助部材２１６の形状が平坦状であるが、凹形状やその他の形状であっても良い。凹形状のニップ部の場合、記録材先端の排出方向が加圧ローラ寄りになり、分離性が向上するのでジャムの発生が抑制される。

さらに、定着ベルト２０１の内側には加圧ローラ２０３に対向して配置されたニップ形成部材２０６と、ニップ形成部材２０６の定着ベルト２０１の内面に対向する面を覆う熱移動補助部材２１６と、ニップ形成部材２０６を加圧ローラ２０３からの加圧力に対抗して保持するステー部材２０７（支持部材）とを有している。

ニップ形成部材２０６、熱移動補助部材２１６及びステー部材２０７は、いずれも定着ベルト２０１の軸方向（以下、「長手方向」という）に延びる長さを有している。
加圧ローラ２０３の長手方向の長さは、本定着装置の最大通紙幅（本例の場合３２０ｍｍ幅）に対し、ユーザーの用紙セット位置のずれを加味して長く設計されている。また、加圧ローラ２０３に対し、熱移動補助部材２１６は長く設計されている。これは熱移動補助部材２１６が加圧ローラ２０３よりも短いと、定着ニップ部で定着ベルト２０１が熱移動補助部材２１６の長手方向端部で屈曲し破損してしまうためであり、取り付けガタも含め、熱移動補助部材２１６の方が長くなるように設計している。

熱移動補助部材２１６は、端部ヒータ２０２Ｂの熱が局所的に留まることを防止し、積極的に長手方向に熱を移動させて長手方向の温度不均一性を低減するために設けられている。

このため、熱移動補助部材２１６は短時間で熱移動が可能な材料であることが望ましく、熱伝導率の高い銅やアルミニウム、銀といった部材であることが望ましい。コスト、入手性、熱伝導率特性、加工性を総合的に考慮すると、銅を用いることが最も望ましい。本実施形態では、熱移動補助部材２１６の定着ベルト２０１の内面に対向する面は、定着ベルト２０１に直接接触する面であり、ニップ形成面となる。

定着ベルト２０１は、ニッケルやＳＵＳなどの金属ベルトやポリイミドなどの樹脂材料を用いた無端ベルトまたはフィルムで構成される。ベルトの表層はＰＦＡまたはＰＴＦＥ層などの離型層を有し、トナーが付着しないように離型性を持たせている。ベルトの基材とＰＦＡまたはＰＴＦＥ層の間にはシリコーンゴムの層などで形成された弾性層があっても良い。シリコーンゴム層がない場合は熱容量が小さくなり、定着性が向上するが、未定着画像を押し潰して定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部にユズ肌状の光沢ムラ（ユズ肌画像）が残るという不具合が生じ得る。これを改善するにはシリコーンゴム層を１００［μｍ］以上設ける必要がある。シリコーンゴム層の変形により、微小な凹凸が吸収されユズ肌画像が改善する。

前記定着ベルト２０１と加圧ローラ２０３との間にはニップ部Ｎが形成されており、該ニップ部Ｎにトナー像が担持された記録材Ｓを通過させることにより記録材上のトナーを熱により溶融させ加圧により記録材に定着させる。

ステー部材２０７はニップＮ側と反対側が起立した起立部を有した形状となっており、起立部を隔て、定着熱源としてのハロゲンヒータ２０２Ａ、２０２Ｂが配置され、定着ベルト２０１は、ハロゲンヒータ２０２Ａ、２０２Ｂにより内面側から輻射熱で直接加熱される。

定着ベルト２０１の内部にはニップ形成部材２０６とニップ部Ｎを支持するための支持部材としてのステー２０７を設け、加圧ローラ２０３により圧力を受けるニップ形成部材２０６の撓みを防止し、軸方向で均一なニップ幅を得られるようにしている。このステー２０７は両端部で保持部材としてのフランジに保持固定され位置決めされている。また、ハロゲンヒータ２０２とステー２０７の間に反射部材２０９を備え、ハロゲンヒータ２０２からの輻射熱などによりステー２０７が加熱されてしまうことによる無駄なエネルギー消費を抑制している。

また、反射部材２０９を設けることで、お互いのヒータが相手のガラス管を加熱しないようにすることで、効率的に定着ベルト２０１を加熱することができる。反射部材２０９は、熱源（ハロゲンヒータ２０２）の熱を吸収しないように、放射率が低い材料で形成されている。
ここで反射部材２０９を備える代わりに、ステー２０７表面に断熱もしくは鏡面処理を行っても同様の効果を得ることが可能となる。

加圧ローラ２０３は芯金２０５に弾性ゴム層２０４があり、離型性を得るために表面に離型層（ＰＦＡまたはＰＴＦＥ層）が設けてある。加圧ローラ２０３は、画像形成装置に設けられたモータなどの駆動源からギヤを介して駆動力が伝達され回転する。また、加圧ローラ２０３は、スプリングなどにより定着ベルト２０１側に押し付けられており、弾性ゴム層２０４が押し潰されて変形することにより、所定のニップ幅を有している。加圧ローラ２０３は中空のローラであっても良く、加圧ローラ２０３にハロゲンヒータなどの加熱源を有していても良い。弾性ゴム層２０４はソリッドゴムでも良いが、加圧ローラ２０３内部にヒータが無い場合は、スポンジゴムを用いても良い。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルトの熱が奪われにくくなるので、より望ましい。

定着ベルト２０１は加圧ローラ２０３により連れ回り回転する。図２の場合は加圧ローラ２０３が駆動源により回転し、ニップ部Ｎでベルトに駆動力が伝達されることにより定着ベルト２０１が回転する。定着ベルト２０１はニップ部Ｎで挟み込まれて回転し、ニップ部以外では両端部でフランジ２０８にガイドされ、走行する。
上記のような構成により安価で、ウォームアップが速い定着装置を実現することが可能となる。

図２を参照して、ステー２０７は、断面がそれぞれ略Ｌ字型の第１部材２０７Ａと第２部材２０７Ｂからなる。第１部材２０７Ａは、２本のハロゲンヒータ２０２Ａ，２０２Ｂを仕切るための第１仕切り部２０７ｃと、ニップ形成部材２０６を固定するための第１固定部２０７ｄを有する。第２部材２０７Ｂは、２本のハロゲンヒータ２０２Ａ，２０２Ｂを仕切るための第２仕切り部２０７ｅと、ニップ形成部材２０６を固定するための第２固定部２０７ｆを有する。長手方向（紙面垂直方向）全体にわたり、第１仕切り部２０７ｃと第２仕切り部２０７ｅは略同じ長さを有する。第１仕切り部２０７ｃと第２仕切り部２０７ｅはヒータの長手方向に直線的に延在している。よって、第１仕切り部２０７ｃと第２仕切り部２０７ｅが接触することで、ステー２０７の断面はＴ字型に構成され、定着ベルト２０１内では第１領域２１１と第２領域２１２は同じ大きさを有する。

このように２本のハロゲンヒータ２０２Ａ，２０２Ｂをステー２０７を挟んだ上下の別々な領域に配置したことで、ヒータ点灯時に互いのガラス管を加熱することがないため、加熱効率が下がらない。

図３は、定着装置が有する複数ヒータの配置を示す模式図である。図３ではステーや反射部材の形状が図２と異なっているが、図２の構成においても図３で説明する場合と同様である。

本例の定着装置２００は、熱源としてのハロゲンヒータを２本配置している。一つは通紙領域の中央部を主に加熱するヒータ２０２Ａで、もう一つは通紙領域の端部を主に加熱するヒータ２０２Ｂである。

ハロゲンヒータ２０２Ａ，２０２Ｂは長手方向に異なる発熱範囲（発熱領域）となっている。ハロゲンヒータ２０２Ａは長手方向中央を対称軸にＡ４Ｔ幅(＝２１０ｍｍ幅)、ハロゲンヒータ２０２ＢはＡ３ノビ幅（＝３２０ｍｍ幅）でハロゲンヒータ２０２Ａが発熱する範囲は逆に発熱しないようになっている。そしてＡ４Ｔ幅以下の用紙サイズのときはヒータ２０２Ａのみ、Ａ４Ｔ幅超の用紙サイズのときは２０２Ａ，２０２Ｂ両方のヒータを点灯させて定着ベルト２０１を加熱する。こうすることで用紙サイズがＡ４Ｔ幅以下のときも非通紙部の過昇温によるスループット低下を招くことなく連続プリントすることができる。

ハロゲンヒータ２０２Ａ，２０２Ｂへの通電制御は、温度センサ２３０Ａ，２３０Ｂにより検知した定着ベルト２０１の温度に応じて行う。温度センサ２３０Ａ，２３０Ｂは図３に示すように、定着ベルトを挟んでヒータ２０２Ａ，２０２Ｂと対向するように配置することが望ましい。これは、定着装置に何か異常がありハロゲンヒータが暴走してしまった場合に、定着ベルトが早く高温になったことを検知し装置をストップさせるためである。すなわち、ハロゲンヒータに最も近い位置にある定着ベルト部分が最も高温になるので、ハロゲンヒータから最短距離にある定着ベルト部分とハロゲンヒータを結ぶ線上に温度センサを配置することが望ましい。よって、温度センサ２３０Ａ，２３０Ｂは定着ベルトの周方向でみて、大きく離れた位置を検知することになる。

ここで比較のために、特許文献３に開示された構成を例に、従来のハロゲンヒータの発熱範囲と温度センサの位置関係について説明する。
図４は、特許文献３の定着装置における複数ヒータの配置を示す模式図である。ハロゲンヒータの発熱範囲としては図３と同様である。温度センサ１２３０Ａ，１２３０Ｂは図４に示すように定着ベルトの周方向でみて略同じ位置に設置される。これは、ハロゲンヒータ１２３０Ａ，１２３０Ｂが近接して配置されているため、異常時に定着ベルトが高温になる位置も略同じためである。なお、軸方向では各ヒータの発熱領域に対応して温度センサが配置されている。

次に、実施形態における定着温度制御について説明する。
図２の構成は、ハロゲンヒータ２０２Ａと２０２Ｂの間に反射部材２０９を挟むことで、効率よく定着ベルト２０１を加熱可能なものである。この構成において通紙試験を行ったところ、従来の定着制御を用いた場合は以下のような課題が発生した。定着後の画像を確認したところ、ハロゲンヒータ２０２Ａと２０２Ｂの発熱領域に相当する画像の間に、定着強度差や光沢度差が生じてしまった。解析を行ったところ、トナーと接触する直前の定着ベルト温度（以下、定着ニップ部ベルト温度と呼ぶ）が２０２Ａと２０２Ｂの発熱領域の間で大きく異なることが分かった。その理由について図５を用いて説明する。

図５は、本発明の実施形態における定着温度制御と従来の定着制御の一例を対比させて示す模式図である。図５左側の（ａ）が従来例、図５右側の（ｂ）が実施例である。図５（ａ）、図５（ｂ）とも、図の下段は、定着ベルト温度を示すグラフである。なお、ここでは図２の構成を用いて説明しており、従来例においても符号は実施形態と同じになっている。

さて、従来は、トナーと接触する直前の定着ベルト温度をヒータ２０２Ａと２０２Ｂの発熱領域でそろえるためには、温度センサ２３０Ａ，２３０Ｂの検知温度Ｔｓｅｎ２，Ｔｓｅｎ１を同じになるように制御を行う。しかしながら図５の左側に示すように、それではトナーと接触する直前の定着ベルト温度Ｔｎｉｐ２（２０２Ａに対応）、Ｔｎｉｐ１（２０２Ｂに対応）が大きくずれてしまう。

これは、温度センサ２３０Ａ，２３０Ｂの検知位置が定着ベルトの周方向でみて大きく異なっているためである。温度センサ２３０Ａは定着ニップまで遠い位置を検知しており、定着ベルトはハロゲンヒータ２０２Ａで加熱され温度が上がったあと、放熱により温度が下がって定着ニップ部温度Ｔｎｉｐ２となる。

それに対し、温度センサ２３０Ｂは、定着ニップまで近い位置を検知しており、一度定着ニップを通過した後の定着ベルトが、放熱により温度が低下した後を検知し、ハロゲンヒータ２０２Ｂで加熱され温度が上がったあとは放熱する前に定着ニップ部に至り、定着ニップ部温度Ｔｎｉｐ１となる。

つまり、温度センサ２３０Ａは放熱する前の定着ベルトをみて温度検知し、定着ニップ部温度Ｔｎｉｐ２に至るまでに放熱するため、検知温度Ｔｓｅｎ２と定着ニップ部温度Ｔｎｉｐ２の差が小さい。

逆に、温度センサ２３０Ｂは放熱した後の定着ベルトをみて温度検知し、定着ニップ部温度Ｔｎｉｐ１に至るまでに放熱がごく少ないので、検知温度Ｔｓｅｎ１と定着ニップ部温度Ｔｎｉｐ１の差が大きい。

よって、図５右側の（ｂ）に示すように、定着ニップ部温度Ｔｎｉｐ１とＴｎｉｐ２をそろえるためには、温度センサ２３０Ａの制御目標温度を、温度センサ２３０Ｂの制御目標温度よりも高くする必要がある。

図４を用いて従来の定着構成の場合を説明する。
図４のように、ハロゲンヒータ１２０２Ａと１２０２Ｂは近接して設置されており、温度センサ１２３０Ａ、１２３０Ｂは定着ベルトの周方向でみてほぼ同じ位置を検知している（少しずれていても差は図３構成に比べてごく小さい）。よって、温度センサ１２３０Ａと温度センサ１２３０Ｂの制御目標温度を同じにすることで、定着ニップ部温度Ｔｎｉｐ１とＴｎｉｐ２を同じに揃えることができている。

しかし、このような従来の温度制御を図２及び図３の構成に適用した場合には、上述したようにトナーと接触する直前の定着ベルト温度Ｔｎｉｐ２（２０２Ａに対応）、Ｔｎｉｐ１（２０２Ｂに対応）が大きくずれてしまう。

そこで本実施形態では、上記のように、温度センサ２３０Ａの制御目標温度を、温度センサ２３０Ｂの制御目標温度よりも高くする、言い換えると、ニップ入り口に近い側の温度センサ２３０Ｂの目標値（検知目標温度Ｔ１）をニップ入り口に遠い側の温度センサ２３０Ａの目標値（検知目標温度Ｔ２）より小さく設定する。これにより、定着ベルトからの放熱を考慮した温度設定ができるので、ニップ部での定着ベルトの温度を同じにできるという効果を奏することができる。このため、複数の熱源（定着ヒータ）を反射部材を挟んだ両側に配置する定着構成において、トナーに接触する際の定着部材温度をヒータの発熱領域によらず同じにし、定着強度差や光沢度差が生じないようにすることが可能となる。

具体的な制御例を挙げると、定着ベルト２０１の周方向でみて、定着ニップ入口に近い方の温度センサ２３０Ｂの検知目標温度をＴ１、遠い方の温度センサ２３０Ａの検知目標温度をＴ２として、温度差ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１を正（＞０）になるようにし、ΔＴを環境や線速によって変更する制御とする。

定着ニップ入口からの距離によって定着ベルトの放熱量が変わるため、Ｔ２の方が多く放熱した後（＝温度が下がった後）トナーに接触することになる。Ｔ１とＴ２の放熱量差に相当する分をΔＴとして温度制御に反映し、Ｔ２の方がΔＴｄｅｇ高い温度に目標温度制御するので、トナーに接触する際の定着ベルトの温度を同じにすることができる。

次に、定着線速に応じて、複数の温度センサの検知目標温度の差ΔＴを設定する制御について説明する。
温度センサ２３０Ａと２３０Ｂの制御目標温度（検知目標温度）の差を温度差ΔＴとすると、定着線速（定着ベルト２０１の線速）を遅くする毎に温度差ΔＴを大きく設定する必要がある。

これは、図５で示したように、温度センサ２３０Ａ，２３０Ｂの検知温度と、定着ニップ部温度Ｔｎｉｐ１、Ｔｎｉｐ２の温度の温度差は放熱によって影響され、定着ベルトの線速が遅くなるほど、温度センサで温度を検知していから、定着ニップ部に至るまでの時間が長くなり放熱量が増えるためである。

具体的な制御例を次の表１に示す。

表１に示したのは環境温度２３℃の場合の制御例であって、定着ベルト２０１の線速が５０ｍｍ／秒のときΔＴを２０に、線速が１５０ｍｍ／秒のときΔＴを１２に、線速が２５０ｍｍ／秒のときΔＴを８に、設定している。ここでは、３段階に線速を変更する場合で示したが、これに限定されない。また、各線速で設定しているΔＴの値も一例であって、定着構成やサイズ、使用する部材等に応じて適宜設定されるものである。

次に、画像形成装置が置かれる環境温度に応じて、複数の温度センサの検知目標温度の差ΔＴを設定する制御について説明する。
温度センサ２３０Ａと２３０Ｂの制御目標温度（検知目標温度）の差を温度差ΔＴとすると、環境温度が低くなるほど、温度差ΔＴを大きくする必要がある。これは図５で示したように、温度検知部材２３０Ａ，２３０Ｂの検知温度と、定着ニップ部温度Ｔｎｉｐ１、Ｔｎｉｐ２の温度の温度差は放熱によって影響され、環境温度が低くなるほど、定着ベルトと外気との温度差が大きくなり放熱量が増えるためである。

具体的な制御例を次の表２に示す。

表２に示したのは定着線速２５０ｍｍ／秒の場合であって、環境温度が１５℃のときΔＴを１０に、温度が２５℃のときΔＴを８に、温度が３５℃のときΔＴを６に、設定している。ここでは、３段階の環境温度で設定したが、これに限定されない。また、各温度で設定しているΔＴの値も一例であって、定着構成やサイズ、使用する部材等に応じて適宜設定されるものである。

以上説明したように、本発明の定着装置及び画像形成装置においては、複数の熱源（例えばハロゲンヒータ）を反射部材を挟んだ両側に配置する定着構成において、定着部材（例えば定着ベルト）の周方向でみて、定着ニップ入口に近い方の温度センサの検知目標温度をＴ１、遠い方の温度センサの検知目標温度をＴ２として、温度差ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１を正（＞０）になるように設定する。これにより、ニップ部においてトナーに接触する際の定着部材温度をヒータの発熱領域によらず同じにし、定着強度差や光沢度差が生じないようにすることができる。

また、定着部材の線速が遅いほど前記温度差ΔＴを大きく設定することで、定着線速が変わった場合でもニップ部においてトナーに接触する際の定着部材温度をヒータの発熱領域によらず同じにし、定着強度差や光沢度差が生じないようにすることができる。

また、環境温度が低いほど前記温度差ΔＴを大きく設定することで、環境温度による放熱量の違いを補償することができ、環境温度によらず、ニップ部においてトナーに接触する際の定着部材温度をヒータの発熱領域によらず同じにし、定着強度差や光沢度差が生じないようにすることができる。

以上、本発明を図示例に基づき説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、定着装置の熱源としてはハロゲンヒータに限らず、本発明を適用できるものであれば適宜な熱源を採用可能である。また、ヒータの配熱分布も一例であり、適宜な構成にも本発明は適用可能である。

画像形成装置としては、本発明を適用可能であれば任意な構成を採用可能である。画像形成装置としてはプリンタに限らず、複写機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良い。

１００ 画像形成装置
２００ 定着装置
２０１ 定着ベルト（定着部材）
２０２Ａ，２０２Ｂ ハロゲンヒータ（熱源）
２０３ 加圧ローラ（加圧部材）
２０６ ニップ形成部材
２０７ ステー部材（支持部材）
２０９ 反射部材
２３０Ａ，２３０Ｂ 温度センサ（温度検知手段）
Ｓ 用紙（記録媒体、記録材）
Ｎ 定着ニップ部

特開２００４−２８６９２２号公報 特許第２８６１２８０号公報 特開２０１５−１４６０５２号公報 特開２０１１−２３７８３１号公報 特開２０１６−１５３８７７号公報 特開２００３−２９５６８０号公報

Claims (6)

1. 回転可能な定着部材と、前記定着部材に圧接されてニップ部を形成する加圧部材と、前記定着部材を加熱する複数の熱源とを備え、前記ニップ部に未定着トナー画像を担持する記録材を通過させて未定着トナー画像を記録材に定着する定着装置において、
   前記複数の熱源の間に反射部材が設けられており、
   前記複数の熱源は長手方向に異なる発熱分布をそれぞれ有し、
   前記定着部材を挟んで前記熱源に対向配置される複数の温度検知手段を有し、
   前記温度検知手段による検知温度が所定の検知目標温度となるように前記熱源の発熱を制御する制御手段を有し、
   前記複数の温度検知手段のうち、前記定着部材回転方向における前記ニップ部入口に近い温度検知手段の検知目標温度をＴ１とし、前記ニップ部入口から遠い温度検知手段の検知目標温度をＴ２とし、両者の温度差ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１とするとき、
   ΔＴ＞０に設定され、
   前記定着部材の線速を変更可能に設け、
   前記定着部材の線速が遅いほど前記温度差ΔＴを大きく設定することを特徴とする定着装置。
2. 環境温度を検知する環境温度検知手段を有し、
   該環境温度検知手段で検知した環境温度が低いほど前記温度差ΔＴを大きく設定することを特徴とする、請求項１に記載の定着装置。
3. 前記定着部材を介して前記加圧部材との間で前記ニップ部を形成するニップ形成部材と、該ニップ形成部材を支持する支持部材とを有し、
   前記反射部材を備える代わりに、前記支持部材表面に断熱処理もしくは鏡面処理が施されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記定着部材を介して前記加圧部材との間で前記ニップ部を形成するニップ形成部材と、該ニップ形成部材を支持する支持部材とを有し、
   前記反射部材は、前記支持部材に取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
6. 回転可能な定着部材と、前記定着部材に圧接されてニップ部を形成する加圧部材と、長手方向に異なる発熱分布をそれぞれ有して前記定着部材を加熱する複数の熱源と、前記複数の熱源の間に設けられた反射部材と、前記定着部材を挟んで前記熱源に対向配置される複数の温度検知手段と、前記温度検知手段による検知温度が所定の検知目標温度となるように前記熱源の発熱を制御する制御手段とを有する定着装置の制御方法において、
   前記複数の温度検知手段のうち、前記定着部材回転方向における前記ニップ部入口に近い温度検知手段の検知目標温度をＴ１とし、前記ニップ部入口から遠い温度検知手段の検知目標温度をＴ２とし、両者の温度差ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１とするとき、
   ΔＴ＞０に設定し、
   前記定着部材の線速を変更可能に設け、
   前記定着部材の線速が遅いほど前記温度差ΔＴを大きく設定することを特徴とする定着装置の制御方法。
   

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