JP2006154061A - 像加熱装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】たとえば、小サイズ紙を連続でプリントしたときに、プリント速度を最大にすることのできる定着装置を提供する。
【解決手段】制御手段により所定の温度に温度制御され、搬送される記録材の画像面に接して記録材上の画像を加熱する加熱部材を有する像加熱装置において、装置に通紙可能な最大紙幅の大サイズ記録材よりも小さい紙幅の小サイズ記録材が通紙されたときの通紙域と非通紙域とに対応する装置構成部材部分の温度をそれぞれ検知する第一と第二の温度検知手段を備え、前記制御手段は前記第一の温度検知手段で検知される温度情報によって前記温度制御をする制御モードと、第二の温度検知手段で検知される温度情報によって前記温度制御をする制御モードとを選択して実行することを特徴とする像加熱装置。
【選択図】図６

Description

本発明は、複写機、レーザービームプリンター、ファクシミリ等の画像形成装置におけるトナー像定着装置として用いて好適な像加熱装置、および該像加熱装置をトナー像定着装置として備えた画像形成装置に関する。

ここで、像加熱装置には、未定着画像を記録材上に永久画像として加熱定着させる定着装置としてばかりでなく、未定着画像を記録材上に仮定着させる装置、画像を担持した記録材を再加熱してつや等の画像表面性を改質する装置なども包含される。

電子写真、静電記録、磁気記録等の適宜の画像形成プロセス手段により、加熱溶融性の樹脂等よりなるトナーを用いて、記録材（紙、印刷紙、転写材シート、ＯＨＴシート、光沢紙、光沢フィルム、エレクトロファックス紙静電記録紙等）の面に転写方式もしくは直接方式で目的の画像情報に対応した未定着トナー像を形成担持させる画像形成装置において、該未定着トナー像を、該画像を担持している記録材面上に永久固着画像として加熱定着処理する像加熱装置である定着装置としては、熱ローラ方式の定着装置や、熱ローラ方式の定着装置よりもウォームアップタイムが短くてオンデマンドで、安価なベルト（フィルム）定着方式の定着装置が多く用いられている。

このような定着装置においては所謂「非通紙部昇温」現象が生じる。これは装置に通紙できる最大紙幅の大サイズ記録材よりも小さい紙幅の小サイズ記録材が通紙されたときには、大サイズ記録材と小サイズ記録材の紙幅の差部分に対応する定着ニップ部の非通紙域では熱が記録材の加熱に消費されず蓄熱し、小サイズ記録材が連続的に通紙されるにつれて定着ニップ部の非通紙域での蓄熱量が多くなる。そのために、定着ニップ部の通紙域の温度は所定の定着温度に温調維持されるのに対して、非通紙域の温度はその所定の定着温度よりも昇温していく現象である。ここで、記録材の紙幅とは、記録材の平面において記録材搬送方向に直交する方向の記録材寸法である。

上記の非通紙部昇温が許容温度よりも高温になると、定着装置の構成部材に熱損トラブルを生じさせて耐久性を低下させることになるし、小サイズ記録材の連続通紙で定着装置が過度に非通紙部昇温している状態時に大サイズ記録材を通紙すると、定着ニップ部の非通紙部昇温領域において温度が高すぎることによる端部ホットオフセット等が発生する。

本出願人は上記のような非通紙部昇温による弊害を回避するために先に特許文献１のような対策発明を提案している。これは、非通紙域の温度を検知する温度検知手段を具備させ、この温度検知手段で検知される非通紙部温度が所定の許容上限温度を超えたときは、画像形成装置の給紙動作・画像形成動作を一時停止状態に制御して冷却動作を行なわせ、上記の温度検知手段で検知される非通紙部温度が一定値以下に降温したら中断した画像形成動作を再開する、といった制御を行うものである。これにより非通紙部昇温による弊害を十分に回避することができる。
特開２００１−２８２０３６号公報

本発明は上記従来技術を更に発展させたものである。

本発明の目的は、より効率よく、しかも非通紙部昇温解消待ちのために、装置動作を一旦停止する時間をより短縮化することにある。

また、電源投入時やプリント開始時のウォームアップ時にも、より効率よく、より短い時間で装置動作を可能にすることにある。

上記目的を達成するための本発明に係る像加熱装置の代表的な構成は、制御手段により所定の温度に温度制御され、搬送される記録材の画像面に接して記録材上の画像を加熱する加熱部材を有する像加熱装置において、装置に通紙可能な最大紙幅の大サイズ記録材よりも小さい紙幅の小サイズ記録材が通紙されたときの通紙域と非通紙域とに対応する装置構成部材部分の温度をそれぞれ検知する第一と第二の温度検知手段を備え、前記制御手段は前記第一の温度検知手段で検知される温度情報によって前記温度制御をする制御モードと、第二の温度検知手段で検知される温度情報によって前記温度制御をする制御モードとを選択して実行することを特徴とする像加熱装置、である。

これにより、第一の温度検知手段と第二の温度検知手段を選択できるので最も効率良く温度制御のできる像加熱装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

（１）画像形成装置例
図１に、本発明の第一の実施例におけるカラー画像形成装置の概略構成図を示す。本例のカラー画像形成装置は、電子写真方式を用いて、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のトナー像を重ね合わせることでフルカラー画像を得る装置であり、プロセススピードは９０ｍｍ／ｓｅｃ、一分間の印字枚数はＵＳレターサイズ紙で１６枚である。また、一枚目プリント(First Page Out)までの時間（ＦＰＯＴ）は約１５秒である。

Ｙ・Ｃ・Ｍ・Ｋはそれぞれイエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの色トナー像を形成する４つのプロセスカートリッジであり、下から上に順に配列してある。各プロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋは、それぞれ、像担持体たる感光体ドラム１、帯電手段たる帯電ローラ２、静電潜像を顕像化するための現像手段３、感光体ドラムのクリーニング手段４等をひとつの容器にまとめた、いわゆるオールインワンカートリッジを使用している。イエローのプロセスカートリッジＹの現像手段３にはイエロートナーを、シアンのプロセスカートリッジＣの現像手段３にはシアントナーを、マゼンタのプロセスカートリッジＭの現像手段３にはマゼンタトナーを、ブラックのプロセスカートリッジＫの現像手段３にはブラックトナーを、それぞれ充填してある。

感光体ドラム１に露光を行うことにより静電潜像を形成する光学系５が上記４色のプロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋに対応して設けられている。光学系５としてはレーザー走査露光光学系を用いている。

各プロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋにおいて、光学系５より、画像データに基づいた走査露光が、帯電手段２により一様に負帯電された感光体ドラム１上になされることにより、感光体ドラム表面に走査露光画像に対応する静電潜像が形成される。不図示のバイアス電源より現像手段３の現像ローラに印加される現像バイアスを、帯電電位と潜像（露後部）電位の間の適切な値に設定することで、負の極性に帯電されたトナーが感光体ドラム１上の静電潜像に選択的に付着して反転現像が行われる。

すなわち、イエローのプロセスカートリッジＹの感光体ドラム１にはイエロートナー像が、シアンのプロセスカートリッジＣの感光体ドラム１にはシアントナー像が、マゼンタのプロセスカートリッジＭの感光体ドラム１にはマゼンタトナー像が、ブラックのプロセスカートリッジＫの感光体ドラム１にはブラックトナー像が、それぞれ形成される。

各プロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋの感光体ドラム１上に現像形成された上記の単色トナー像は各感光体ドラム１の回転と同期して、等速もしくは略等速で回転する中間転写体６上へ所定の位置合わせ状態で順に重畳されて一次転写されることで、中間転写体６上に未定着のフルカラートナー像が合成形成される。

本実施例においては、中間転写体６として、エンドレスの中間転写ベルトを用いており、駆動ローラ７、二次転写ローラ対向ローラ１４、テンションローラ８の３本のローラに懸回して張架してあり、駆動ローラ７によって駆動される。

各プロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋの感光体ドラム１上から中間転写ベルト６上へのトナー像の一次転写手段としては、一次転写ローラ９を用いている。一次転写ローラ９に対して、不図示のバイアス電源より、トナーと逆極性の一次転写バイアスを印加することにより、各プロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋの感光体ドラム１上から中間転写ベルト６に対して、トナー像が一次転写される。

各プロセスカートリッジＹ・Ｃ・Ｍ・Ｋにおいて感光体ドラム１上から中間転写ベルト６への一次転写後、感光体ドラム１上に転写残として残ったトナーは、クリーニング手段４により除去される。本実施例においては、クリーニング手段４として、ウレタンブレードによるブレードクリーニングを用いている。

上記工程を中間転写ベルト６の回転に同調して、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナー像の重なりからなる未定着カラー画像が合成形成される。単色のみの画像形成（単色モード）時には、上記工程は、目的の色についてのみ行われる。

一方、記録材（転写材）供給部となる記録材カセット１０にセットされた記録材Ｐは、給送ローラ１１により給送され、レジストローラ１２により所定の制御タイミングで、二次転写ローラ対向ローラ１４に懸回されている中間転写ベルト６部分と二次転写手段としての二次転写ローラ１３とのニップ部に搬送される。

中間転写ベルト６上に形成された一次転写トナー像は、二次転写手段たる二次転写ローラ１３に不図示のバイアス印加手段より印加されるトナーと逆極性のバイアスにより、記録材Ｐ上に一括転写される。

二次転写後に中間転写ベルト６上に残った二次転写残トナーは中間転写ベルトクリーニング手段１５により除去される。本実施例においては、感光体ドラム１のクリーニング手段４と同様、ウレタンブレードによる中間転写体クリーニングを行っている。

記録材Ｐ上に二次転写されたトナー像は像加熱装置としての定着装置Ｆを通過することで、記録材Ｐ上に溶融定着され、排紙パス３１を通って排紙トレイ３２に送り出されて画像形成装置の出力画像となる。

（２）定着装置Ｆ
図２は本実施例における定着装置Ｆの概略構成模型図である。本例の定着装置Ｆは、定着ベルト加熱方式、加圧用回転体駆動方式（テンションレスタイプ）の装置である。

１）装置Ｆの全体的構成
２０は記録材の画像面に接する加熱部材としての定着ベルト（第一の定着部材）である。この定着ベルト２０はベルト状部材に弾性層を設けてなる円筒状（もしくは、エンドレスベルト状またはスリーブ状）の部材である。より具体的には、図４にその層構成模型図を示したように、例えば、ポリイミド樹脂を厚み約５０μｍの円筒状に形成したエンドレスフィルムを基層２０ａとし、その外周面に弾性層２０ｂとして厚み約３００μｍのシリコーンゴム層をリングコート法により形成し、その上に離型層２０ｃとして厚み約３０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆してなる。シリコーンゴム層には、極力熱伝導率の高い材質を用い、定着ベルト２０の熱容量を小さくすることが、温度立ち上げの観点からは望ましい。カラー画像においては、複数色のトナー層を重ねて混色させ使用するので、トナー層の凹凸が白黒画像に比べて大きく、定着部材である定着ベルトに弾性層が無い場合、定着画像の光沢ムラが大きくなって画像品質を劣化させたり、記録材がＯＨＴの場合は、定着画像を投影した際に透過性が悪かったりして、画像品質の低下があった。弾性層を有する定着ベルトを使用することで、この点の改善がなされる。

２２は加圧部材としての弾性加圧ローラ（第二の定着部材）であり、上記の定着ベルト２０と加熱ニップ部としての定着ニップ部Ｎを形成する。この加圧ローラ２２は、ステンレス製の芯金２２ａに、弾性層２２ｂとして射出成形により厚み約３ｍｍのシリコーンゴム層２２ｂを形成し、その上に離型層２２ｃとして厚み約４０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆してなる。

１６は定着ベルト２０を加熱する熱源（加熱体）としての定着ヒータである。定着ヒータ１６は本実施例では後記２）項で詳述するような裏面加熱型のセラミックヒータである。１７は横断面略半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有するヒータホルダである。定着ヒータ１６はこのヒータホルダ１７の下面に該ホルダの長手（定着ベルト回転方向に直交する方向）に沿って配設してある。定着ベルト２０はこのヒータホルダ１７にルーズに外嵌させてある。

ヒータホルダ１７は、耐熱性の高い液晶ポリマー樹脂で形成し、定着ヒータ１６を保持し、定着ベルト２０をガイドする役割を果たす。本実施例においては、液晶ポリマーとして、デュポン社のゼナイト７７５５（商品名）を使用した。ゼナイト７７５５の最大使用可能温度は、約２７０℃である。

加圧ローラ２２は芯金２２ａの両端部を装置フレーム２４の不図示の奥側と手前側の側板間に回転自由に軸受保持させて配設してある。この加圧ローラ２２の上側に、前記のヒータ１６・ヒータホルダ１７・定着ベルト２０等から成る加熱アセンブリをヒータ１６側を下向きにして加圧ローラ２２に並行に配置し、ヒータホルダ１７の両端部を不図示の加圧機構により片側９８Ｎ（１０ｋｇｆ）、総圧１９６Ｎ（２０ｋｇｆ）の力で加圧ローラ２２の軸線方向に附勢することで、定着ヒータ１６の下向き面を定着ベルト２０を介して加圧ローラ２２の弾性層に該弾性層の弾性に抗して所定の押圧力をもって圧接させ、加熱定着に必要な所定幅（定着ベルト回転方向の寸法）の定着ニップ部Ｎを形成させてある。加圧機構は、圧解除機構を有し、ジャム処理時等に、加圧を解除し、記録材Ｐの除去が容易な構成となっている。

１８と１９は第一と第二の温度検知手段としての中央部サーミスタ（メインサーミスタ）と端部サーミスタ（サブサーミスタ）の２つのサーミスタである。

図３に、上記の、定着ベルト２０、定着ヒータ１６、中央部サーミスタ１８、端部サーミスタ１９の位置関係をあらわす斜視模型図を示す。本実施例において、記録材Ｐの通紙は記録材中心の中央基準である。Ｏはその記録材中央通紙基準線である。Ｌｍａｘは装置に通紙可能な最大紙幅の大サイズ記録材の通紙域（大サイズ通紙域）である。Ｌｍｉｎは最大通紙幅の大サイズ記録材よりも小さい紙幅の小サイズ記録材の通紙域（小サイズ通紙域）である。図３の小サイズ通紙域Ｌｍｉｎは装置に通紙可能な最小紙幅の記録材の通紙域である。Ｌａは小サイズ記録材を通紙したときに生じる非通紙域（大サイズ通紙域と小サイズ通紙域の差域）である。

中央部サーミスタ１８は、装置に通紙可能などの紙幅の記録材も共通の通紙域となる最小紙幅の記録材の小サイズ通紙域Ｌｍｉｎ内に対応する定着装置構成部材部分の温度を検知する温度検知手段である。本実施例では、この中央部サーミスタ１８は、最小紙幅の記録材の小サイズ通紙域Ｌｍｉｎ内に対応する定着ベルト内面部分（定着ベルト長手中央付近）に弾性的に接触させて配設してあり、定着ベルト２０の内面の温度を検知する。すなわち、中央部サーミスタ１８は、ヒータホルダ１７に固定支持させたステンレス製のアーム１８ｂの先端にサーミスタ素子１８ａが取り付けられ、ヒータホルダ１７の上方において、定着ヒータ１６には非接触にして定着ベルト内面にサーミスタ素子１８ａを当接させて配設してあり、アーム１８ｂが弾性揺動することにより、定着ベルト２０の内面の動きが不安定になった状態においても、サーミスタ素子１８ａが定着ベルト２０の内面に常に接する状態に保たれる。

端部サーミスタ１９は、小サイズ記録材を通紙したときの非通紙域Ｌａ内に対応する定着装置構成部材部分の温度を検知する温度検知手段であり、大サイズ通紙域Ｌｍａｘ内であって、定着ヒータ１６の端部寄りの位置に配設してある。この端部サーミスタ１９は、中央部サーミスタ１８よりも定着ヒータ１６に近い場所に配置され、本実施例では定着ヒータ１６の端部寄りの裏面に接触させて配設してあり、定着ヒータ裏面の温度を検知する。

中央部サーミスタ１８、及び端部サーミスタ１９は、画像形成装置の制御手段としての制御回路部（ＣＰＵ）２７（図２）に接続され、この制御回路部２７は、中央部サーミスタ１８、端部サーミスタ１９の出力をもとに、定着装置の温調制御内容を決定し、ヒータ駆動回路部２８によって定着ヒータ１６への通電を制御する。

図２において、２３と２６は装置フレーム２４に組付けた入り口ガイドと定着排紙ローラである。入り口ガイド２３は、二次転写ニップを抜けた記録材材Ｐが、定着ニップ部Ｎに正確にガイドされるよう、記録材を導く役割を果たす。本実施例の入り口ガイド２３は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂により形成されている。

加圧ローラ２２は駆動手段Ｍにより矢印の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラ２２の回転駆動による該加圧ローラ２２の外面と定着ベルト２０との、定着ニップ部Ｎにおける圧接摩擦力により円筒状の定着ベルト２０に回転力が作用して該定着ベルト２０がその内面側が定着ヒータ１６の下向き面に密着して摺動しながらヒータホルダ１７の外回りを矢印の時計方向に従動回転状態になる。定着ベルト２０の内面にはグリスが塗布され、ヒータホルダ１７と定着ベルト２０内面との摺動性を確保している。

加圧ローラ２２が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着ベルト２０が従動回転状態になり、また定着ヒータ１６に通電がなされ、該定着ヒータ１６が昇温して所定の温度に立ち上がり温調された状態において、定着ニップ部Ｎの定着ベルト２０と加圧ローラ２２との間に未定着トナー像を担持した記録材Ｐが入り口ガイド２３に沿って案内されて導入され、定着ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐのトナー像担持面側が定着ベルト２０の外面に密着して定着ベルト２０と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において、定着ヒータ１６の熱が定着ベルト２０を介して記録材Ｐに付与され、記録材Ｐ上の未定着トナー像ｔが記録材Ｐ上に加熱・加圧されて溶融定着される。定着ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐは定着ベルト２０から曲率分離され、定着排紙ローラ２６で排出される。

通常使用においては、定着装置Ｆの加圧ローラ２２の回転開始とともに、定着ベルト２０の従動回転が開始し、定着ヒータ１６の温度の上昇とともに、定着ベルト２０の内面温度も上昇していく。定着ヒータ１６への通電は、定着ベルト２０の内面温度、すなわち、中央部サーミスタ１８の検知温度が１９０℃になるように、入力電力が制御される。

２）定着ヒータ１６
図５の（ａ）は定着ヒータ１６の表面側（加熱面側、定着ベルト摺動面側）の平面模型図、（ｂ）は定着ヒータ１６の裏面側の一部切り欠き平面模型図、（ｃ）は（ｂ）の（ｃ）−（ｃ）線に沿う拡大断面模型図である。

熱源（加熱体）としての定着ヒータ１６は、本例のものは、窒化アルミの基板上に、銀・パラジウム合金を含んだ導電ペーストをスクリーン印刷法によって均一な厚さの膜状に塗布することで抵抗発熱体を形成している裏面加熱型のセラミックヒータである。

この定着ヒータ１６は、
ａ：通紙方向と直交する方向を長手とする横長の窒化アルミの基板１６ａ
ｂ：上記の窒化アルミ基板１６ａの加熱面側とは反対面側である基板裏面側に長手に沿ってスクリーン印刷により線状あるいは帯状に塗工し焼成した、電流が流れることにより発熱する銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）合金を含んだ導電ペーストの２条の抵抗発熱体層１６ｂ・１６ｂ
ｃ：上記の２条の抵抗発熱体層１６ｂ・１６ｂに対する給電パターンとして、各抵抗発熱体層１６ｂ・１６ｂの一方端側にそれぞれ電気的に導通させて、基板裏面側に銀ペーストのスクリーン印刷等によりパターン形成した第１と第２の電極部１６ｃ・１６ｄ
ｄ；上記の２条の抵抗発熱体層１６ｂ・１６の他方端同士を電気的に接続させて、基板裏面側に銀ペーストのスクリーン印刷等によりパターン形成した繋ぎ電極部１６ｅ
ｅ：上記２条の抵抗発熱体層１６ｂ・１６ｂ部分を覆わせて基板裏面側に形成したガラス等の絶縁性保護層１６ｆ
ｆ：ヒータ裏面側に接触させて設けた端部サーミスタ１９
等からなる。

上記の定着ヒータ１６は加熱面側であるヒータ表面側を下向きに露呈させてヒータホルダ１７に固定して支持させてある。

上記定着ヒータ１６の第１と第２の電極部１６ｃ・１６ｄ側には給電用コネクタ２９が装着される。ヒータ駆動回路部２８から上記定着ヒータ１６の給電用コネクタ２９を介して第１と第２の電極部１６ｃ・１６ｄに給電されることで抵抗発熱体層１６ｂ・１６ｂが発熱して定着ヒータ１６が迅速に昇温する。ヒータ駆動回路部２８は制御回路部２７により制御される。

中央部サーミスタ１８及び端部サーミスタ１９は制御回路部２７に接続され、制御回路部２７は中央部サーミスタ１８と端部サーミスタ１９の出力をもとに、定着装置の温調制御内容を決定し、定着ヒータ１６への通電を制御する。

３）プリント動作制御
図６は、本実施例におけるプリント動作制御のフローチャートである。このプリント動作制御は制御回路部２７が中央部サーミスタ１８と端部サーミスタ１９の出力をもとに実行する。

まず、プリント動作をスタートさせる。端部サーミスタ１９の検知温度が２５０℃以下（ステップＳ１０１のＹ）のときは、中央部サーミスタ１８の検知温度に基づく定着装置Ｆの温度制御モードを実行させるもので、中央部サーミスタ１８の検知温度が１９０℃となるように、ヒータ駆動回路部２８から定着ヒータ１６への通電を制御して温度制御する（Ｓ１０７）。

上記において、ステップＳ１０１の温度２５０℃は、非通紙部昇温の許容上限温度、若しくは内輪でそれに近い温度である。ステップＳ１０７における温度制御の温度１９０℃は、設定定着温度である。本実施例においては、制御温度は１９０℃で、適正定着温度範囲は１８５℃〜１９５℃である。

ステップＳ１０１で端部サーミスタ１９の検知温度が２５０℃を越えた場合、すなわち小サイズ記録材の連続プリント（連続通紙）のために非通紙部昇温が許容上限近くに至った場合は、中央部サーミスタ１８の検知温度に基づく定着装置Ｆの温度制御モードから、端部サーミスタ１９の検知温度に基づく定着装置Ｆの温度制御モードを選択するもので、端部サーミスタ１８の検知温度が２５０℃になるように、ヒータ駆動回路部２８から定着ヒータ１６への通電を制御して温度制御する（Ｓ１０２）。

上記ステップＳ１０２の温度制御により中央部サーミスタ１９の検知温度が１８５℃以下になったら（Ｓ１０３のＹ）、この時点で、画像形成装置の給紙動作・画像形成動作を一時停止状態に制御して定着装置Ｆの中央部の温度が適正定着温度範囲になるまで温度上昇するのを待つ。

中央部サーミスタ１８の検知温度が１９０℃以上になれば（Ｓ１０５）、給紙を再開しプリント動作を行う（Ｓ１０６）。すなわち、端部の温度を一定にして、メインサーミスタで温度を監視し、適正温度範囲になったときに給紙動作を行わせる。このタイミングで給紙動作させると定着のタイミングで１９５℃になる。ステップＳ１０６の給紙再開は、自動的にリカバリーがなされて実行される。

図７は、この制御を行ったときの中央部サーミスタ１８と端部サーミスタ１９の検知温度と時間の関係を表したタイムチャートである。点Ａの位置で温度制御対象が中央部サーミスタ１８から端部サーミスタ１９に切り換えている。この図７は小サイズ記録材の連続通紙過程のものである。

端部サーミスタ１９の検知温度がＡ位置の２５０℃に至るまでの過程で温度リップルをもって推移している。すなわち、メインサーミスタ１８で温調しているので、記録材があるときは、記録材に温度を奪われるので温度を上げようと制御し端部サーミスタの温度は上がる）、また、記録材と記録材の間は、温度を奪われないので温度を上げまいと制御している（端部サーミスタの温度は下がる）ので、１枚プリントする毎にリップルが発生する。

Ａ位置以降においては、端部の温度を一定にして、メインサーミスタ１８で温度を監視し、適正温度範囲（１８５℃〜１９５℃）になったときに給紙動作を行わせる、という動作である。

前述の特許文献１においては、端部の温度が大きくなったときに冷却シーケンスに入り、冷えるまで待機するので時間がかかる。これに対して、本実施例では、端部の温度を上限に制御して中央部の温度を監視して、プリント可能状態を判断するので、一旦停止する時間が短縮できる。また、従来、電源投入時やプリント開始時は、端部の温度が上がり過ぎるのを防止するためにヒータ投入電力を抑えてウォームアップさせている制御を行っていた。本実施例では、端部温度（ヒータ温度）を最高温度に温調して、ウォームアップさせるので、より効率よく、より短い時間で装置動作を可能にすることができる。本実施例では温度をモニタするスループット制御である。

（３）その他
１）定着ニップを形成させる第一と第二の定着部材は実施例の定着ベルトや加圧ローラの形態に限られるものではない。第一と第二の定着部材の両方に熱源を具備させた形態の装置にすることもできる。

２）熱源としてのセラミックヒータの形態は実施例のものに限られないことは勿論である。

３）熱源は必ずしも定着ニップ部Ｎに位置していなくてもよい。例えば、熱源を定着ニップ部Ｎよりも定着ベルト移動方向上流側に位置させて配設することも出来る。

４）実施例の定着装置は加圧用回転体駆動方式であるが、エンドレスの定着ベルトの内周面に駆動ローラを設け、定着ベルトにテンションを加えながら駆動する方式の装置であってもよいし、定着ベルトをロール巻きの有端ウエブ状にし、これを走行駆動させる方式の装置であってもよい。

５）中央部サーミスタ１８の配置は、熱源に直接当接させる方式でも本実施例に記載した制御が適用できる。

６）画像形成装置の作像方式は電子写真方式に限られず、静電記録方式、磁気記録方式等であってもよいし、また転写方式でも直接方式でもよい。

７）電源投入やプリント開始のウォームアップ時に端部サーミスタ１９の温度を２５０℃に保ち、中央部サーミスタ１８の温度が１８５℃以上になったときに、プリント動作可能と判断する制御を行ってもよい。

８）記録材の通紙は中央基準に限られず、片側基準であってもよいことは勿論である。

図８〜図１０に、第二の実施例を最も良く表す図を示す。本実施例では、誘導加熱方式の定着装置で、定着加熱スリーブの部分加熱を行うような系を挙げる。

図８において、１０１ａ・１０１ｂは定着装置１００の温度制御を行うために設けられた第一と第二の温度検知手段であるサーミスタ、１０２は定着装置の安全素子として設けられたサーモスイッチ、１０３は加熱部材としての定着加熱スリーブ（第一の定着部材）、１０４はコイルホルダである。コイルホルダ１０４は定着加熱スリーブ１０３が定着温度に温度制御されるため、定着温度よりも高い耐熱温度を有する必要がある。加えて磁気回路に影響を与えないことが必要であり、耐熱性の高いＬＣＰ樹脂などにより構成されている。このコイルホルダ内部には磁気回路を構成するために設けられたコア１０５ａ・１０５ｂ及び定着コイル（励磁コイル）１０６を内包しており、定着加熱スリーブ１０３との絶縁を保つ様に構成されている。定着加熱スリーブ１０３は、金属あるいは磁性金属や磁性体など、誘導加熱材料からなる発熱層と、定着性を高めるためのゴム層、定着後の紙の分離を良くする為の離型層を有している。コイルホルダ１０４との摩擦を抑え、摺動性を良くする為、コイルホルダ１０４との摩擦面にポリイミドや４フッ化エチレン樹脂層（商標テフロン）をコーティングしても良い。このような構造により定着加熱スリーブ自体が発熱することで効率の良い、熱応答性の良い熱源を形成している。１０５ａ及び１０５ｂのコアには、高周波において損失の少ないフェライト系の材料が用いられており、コアのキュリー温度も定着温度以上である材料が用いられている。２２２は定着加圧ステーであり、この定着加圧ステー２２２と摺動板１１１を介して定着加熱スリーブ１０３を弾性加圧ローラ１３０に押し当てることにより定着ニップ部Ｎを形成している。摺動板１１１は定着ニップ部Ｎでの定着加熱スリーブ１０３とホルダ１０４との摩擦を軽減するために、定着ニップ部Ｎに取り付けられている。１３０ａと１３０ｂは弾性加圧ローラ１３０の芯金と弾性ローラ層である。加圧ローラ１３０ｈが駆動系Ｍにより回転駆動され、定着加熱スリーブ１０３は従動して回転する。

このような系における、発熱の状態を横断面模型図にて示したものが図９である。コア１０５ａと１０５ｂを、図のようにＴ型に配置して定着コイル１０６−コア１０５ａ定着加熱スリーブ１０３−コア１０５ｂから成る磁気回路を構成している。定着コイル２０６に交番電流が流れるとこれに伴って交番磁界が発生する。定着加熱スリーブ１０３の材料には先述したように磁性金属または磁性材料を用いており、定着加熱スリーブ１０３内では磁界を打ち消すように誘導電流（渦電流）が発生する。この誘導電流（渦電流）によるジュール熱により、定着加熱スリーブ１０３自体が発熱し、温度が上昇していくことになる。図９の左側に、定着加熱スリーブ１０３、コア１０５ａ・１０５ｂ、定着コイル１０６から成る磁気回路の磁力線分布の模式図（横断面）を、図９の右側に、定着加熱スリーブ１０３にて発熱する発熱量の分布の模式図を示す。このように、本例の誘導加熱方式の定着装置構成では２箇所に発熱量の多い部分が存在する。

図１０の（ａ）に、温度検知素子であるサーミスタのセンサ部及び安全素子であるサーモスイッチの位置関係を示す。記録材の通紙は第一の実施例のものと同様に中央基準である。Ｌｍａｘ、Ｌｍｉｎ、Ｌａも第一の実施例のものと同様である。ＬＲは定着加圧ローラ幅、ＬＦは定着加熱スリーブ幅である。Ｌｍｉｎ内の発熱域に設けられた第一の温度検知手段である中央部サーミスタ１０１ａにより、中央部の温度を測定し、ＬｍａｘからＬｍｉｎの区間内の発熱域に設けられた第二の温度検知手段である端部サーミスタ１０１ｂにより端部の温度を測定する。サーモスイッチ１０２は非接触のものを用いている。サーモスイッチ１０２は応答性を高めるため、感熱面を定着加熱スリーブ１０３に対向させるように配置し、感熱面と定着加熱スリーブ１０３の距離をできるだけ近づけるのが望ましい。本実施例では２０ｍｍ以下とするよう構成している。

通常時、電源投入やプリント信号により、温度制御が開始されると不図示の誘導加熱インバータより定着コイル１０６に電力が投入され、定着加熱スリーブ１０３の温度が上昇していく。温度制御のための温度検知は中央部サーミスタ１０１ａに於いて行っている。中央部サーミスタ１０１ａの検出温度が目標温度に近づくと誘導加熱インバータは電力を絞り込み、温度制御を行う。端部の温度は端部サーミスタ１０１ｂにより温度をモニタし、予め定められた温度以上に温度が上昇した場合、記録材の通紙間隔を長くして通紙枚数を減少させるスループット制御を行うことで端部の温度が一定値以上にならないよう構成している。ここで、端部サーミスタ１０１ｂの温度が２５０℃以上になったときは、実施例１と同様に図６で示した給紙制御を行う。ここでの説明は、省略する。

中央部サーミスタ１０１ａ、端部サーミスタ１０１ｂ及びサーモスイッチ１０２の位置は本実施例では（ａ）と（ｂ）に示したように、検出位置を軸方向にずらすよう構成している。温度測定素子として本実施例では内接型のサーミスタを一例として説明に用いている。また、サーモスイッチ１０２だけでなく、サーモスイッチ１０２を取り付けるためのモールド部材などが定着加熱スリーブ１０３に近い位置に来ることでその部分の空気の流速が増し、温度が下がることが確認されている。従って、サーモスイッチ１０２を取り付けるモールド部材の部分の影響が無い領域で温度測定が可能な様にずらすように構成している。

サーモスイッチ１０２には本実施例では一例として非接触式のもので説明を行っている。これは接触式のサーモスイッチを用いても良い。

図１１は、第三の実施例を最も良く表す図を示す、ローラ定着方式の装置の概略構成図である。ローラ定着方式は、特に高速なプリンタや複写機で採用されている方式である。

加熱部材としての加熱ローラ８０２（第一の定着部材）、加熱ローラ８０２を加熱する熱源としてのヒータ８０４、加熱ローラ８０２に圧接して定着ニップ部（加熱ニップ部）を形成するする加圧部材としての加圧ローラ８０７、加熱ローラ中央部の第一の温度検知手段である中央部サーミスタ８１３、加熱ローラ端部の第二の温度検知手段である端部サーミスタ８１８で概略構成されている。記録材の通紙は第一の実施例のものと同様に中央基準である。Ｌｍａｘ、Ｌｍｉｎ、Ｌａも第一の実施例のものと同様である。サーモスイッチの配置等は第二の実施例と同様であるため省略する。また、制御は、第一の実施例と同様である（図６）。

このように高速プリンタや複写機等で採用されているローラ定着方式の装置にも本発明を適用することにより、小サイズ紙の連続印刷時においても効率よく、待機時間が最小となる定着装置となる。

第一の実施例におけるカラー画像形成装置の概略構成図 第一の実施例における定着装置の断面模型図 定着ヒータ・中央部サーミスタ・端部サーミスタの位置関係を示す斜視模型図 定着ベルトの層構成を示す断面模型図 熱源としてのセラミックヒータの一例の構成説明図 第一乃至第三の実施例に用いる制御のフローチャート 第一実施例におけるタイムチャート 第二の実施例における誘導加熱定着方式の定着装置の断面図 第二の実施例における誘導加熱定着方式の磁場発生手段と発熱量Ｑの関係を示した図 第二の実施例における定着器横断正面模型図 第三の実施例におけるローラ定着方式の定着装置の概略構成図

符号の説明

１６・・定着ヒータ、１７・・ヒータホルダ、１８・・中央部サーミスタ、１９・・端部サーミスタ、２０・・定着ベルト、２２・・加圧ローラ

Claims (6)

1. 制御手段により所定の温度に温度制御され、搬送される記録材の画像面に接して記録材上の画像を加熱する加熱部材を有する像加熱装置において、
   装置に通紙可能な最大紙幅の大サイズ記録材よりも小さい紙幅の小サイズ記録材が通紙されたときの通紙域と非通紙域とに対応する装置構成部材部分の温度をそれぞれ検知する第一と第二の温度検知手段を備え、前記制御手段は前記第一の温度検知手段で検知される温度情報によって前記温度制御をする制御モードと、第二の温度検知手段で検知される温度情報によって前記温度制御をする制御モードとを選択して実行することを特徴とする像加熱装置。
2. 前記第一の温度検知手段は前記加熱部材の温度を検知し、第二の温度検知手段は前記加熱部材を加熱する熱源の温度を検知することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
3. 第一の温度検知手段と第二の温度検知手段は共に前記加熱部材の温度を検知することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
4. 記録材の画像面に接する加熱部材としてベルト基材に弾性層を設けてなるベルトを用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の像加熱装置。
5. 記録材上に未定着画像を形成する作像手段部と、記録材上の未定着画像を加熱定着させる定着装置を有し、前記定着装置が請求項１乃至４のいずれかに記載の像加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。
6. 記録材上に複数色のトナー像の重なりからなる未定着カラー画像を形成する作像手段部と、記録材上の未定着カラー画像を加熱定着させる定着装置を有し、前記定着装置が請求項１乃至４のいずれかに記載の像加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。