JP5173464B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に、電子写真方式を用いた、プリンタや複写機、ファクシミリなどの定着装置としての加熱装置及びその加熱装置を搭載した画像形成装置に関するものである。

画像形成装置において記録材に担持された未定着トナー像（未定着現像剤像）を永久固着画像として加熱定着させる定着装置としては、定着部材に弾性層を有する熱ローラ方式の定着方式が挙げられる。しかしながら、弾性層を有する熱ローラ方式の定着方式においては、熱ローラ自体の熱容量が大きくなってしまう。このため、定着部材を、未定着トナー像を定着するために適した温度まで上昇させるまでに必要な時間（以下、ウォームアップタイム）が長いという課題があった。

そのため、近年では、定着部材の熱容量が小さい、フィルム加熱方式の定着装置が広く普及してきている。フィルム加熱方式の定着装置は、加熱体としてのセラミックヒータと、加圧部材としての加圧ローラとの間に耐熱性のフィルム（以下、定着スリーブと記す）を挟ませて定着ニップ部を形成する。そして、この定着ニップ部において、定着スリーブと加圧ローラとの間に未定着トナー像を形成担持した記録材を搬送導入して定着スリーブとともに挟持搬送する。このようにすることによって定着ニップ部において、定着スリーブを介してセラミックヒータの熱を記録材に与え、さらに定着ニップ部の加圧力にて未定着トナー像を記録材に永久固着像として定着させるものである。上記のようなフィルム加熱方式の定着装置の場合、定着部材としての定着スリーブは熱容量が小さいため、ウォームアップタイムの短縮を図ることができる。しかし一方で、記録材搬送方向に直交する方向（以下、長手方向と記す）における熱伝導に問題が生じ、後述するような非通紙部昇温が生じてしまう。

すなわち、加熱体としてのヒータは、長手方向に通電発熱抵抗層を有し、この通電発熱抵抗層の端部に設けられた電極より通電を行うことにより、通電発熱抵抗層が単位長さあたり所定の発熱量で発熱する。この通電発熱抵抗層の長手方向の長さは、画像形成装置において通紙可能な最大幅の記録材に対して、端部まで定着可能な長さに設計されている。そのため、通紙される記録材幅の大小によらず、通電発熱抵抗層が長手方向の全域にわたって発熱することになる。記録材幅が小さい場合、例えば、画像形成装置の通紙可能な記録材幅がＬＴＲ幅の場合には、Ａ４幅以下の記録材が通紙された場合には、次のようになる。すなわち、長手方向における記録材の通過域外（以下、非通紙部と記す）の熱エネルギーは、記録材に熱を奪われないため、蓄積していくこととなる。これが、非通紙部昇温である。

さらに、近年では、画像形成装置の高速化により、定着装置内での記録材の搬送速度は非常に速くなっている。そのため、記録材に熱を与えトナー像の記録材への定着性を確保するために加熱体としてのヒータは非常に高温の状態になり、より非通紙部昇温が生じ易くなっている。

非通紙部昇温が大きい場合、いわゆる高温オフセットの画像不良が発生する場合がある。また、定着スリーブに熱的な影響を与えてしまい、耐久性の低化等の問題を発生する場合がある。

そのため、広く知られた例としては、非通紙部の温度が所定の温度に達した場合には、一定時間印刷動作を休止して非通紙部の温度が低下するまで待機する例がある。また、連続して記録材が搬送される場合に、前の記録材の後端と次の記録材の先端の間隔を大きくして、その間の温調温度を低く抑えるなどの例がある。しかしながら、上記のような例の場合には、スループットが大きく低下し、生産性が低下するという課題があった。

そのため、従来例としては、次のような定着装置が提案されている。すなわち、ヒータの長手方向に複数の温度検知素子を設ける構成のものである。そのうちの少なくとも一つを全サイズの記録材が通紙される領域に第一の温度検知素子として設け、他の少なくとも一つの温度検知素子を記録材のサイズによっては非通紙部となる領域に第二の温度検知素子として設ける。そして、第二の温度検知素子の位置が非通紙部になるようなサイズの記録材、すなわち小サイズ紙が通紙された場合に、通常は第一の温度検知素子の出力値が一定となるように前記ヒータを通電制御する。その結果、第一の温度検知素子の検知温度が一定温度を維持することが可能になる。その場合に第二の温度検知素子の検知温度、すなわち非通紙部の温度が所定の値に達したことが検知されたら、第二の温度検知素子の出力値が一定となるような制御に切り替える。その結果、第二の温度検知素子の検知温度が一定温度を維持することが可能になる。このようにすることにより、過剰な非通紙部昇温を防止することのできる定着装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平５−１３５８４８号公報

上記従来例では、非通紙部に位置する第二の温度検知素子が所定の温度に達したことを検知した場合に第二の温度検知素子の出力が一定となるような通電制御に切り替えることで、ヒータの非通紙部の過度の昇温が抑制されるというメリットがある。

しかしながら、非通紙部の温度を一定にする制御を行うことによる、以下のようなデメリットが生じる場合があった。

上記従来例にもあるように、通常は、長手方向の記録材通紙域内中央部の温度検知素子（第一の温度検知素子）の出力値が一定となるようにヒータへの通電を制御する。この場合、記録材が定着ニップ部を通過している間（以下、通紙中と記す）は、記録材が熱を奪うため、ヒータへ通電される電力は大きい。一方、前の記録材が定着ニップ部を抜けてから、次の記録材が定着ニップ部に突入するまでの間（以下、紙間と記す）は、記録材による熱の奪取がない。このため、温度を一定に保つ制御が行われている場合には、紙間中は、ヒータに通電される電力は通紙中よりも小さくなるよう制御される。このような場合、連続通紙を行うと、非通紙部では、常に記録材による熱の奪取がないため、非通紙部の温度としては、電力投入の大きい通紙中は急激に上昇し、電力投入が抑えられる紙間では逆に温度が下がる。すなわち、通紙域内中央部の温度、非通紙部の温度、ヒータへの投入電力を模式的に表すと、図８のようになる。なお、図８は通紙部の温度を一定にする制御を行った場合（連続通紙）において、通紙域内中央部の温度（通紙部の温度）を実線、非通紙部の温度を破線、投入電力（電力投入割合）を一点鎖線で示した図である。

このような非通紙部の温度の上下変動は、記録材の熱容量や坪量、厚みが大きいほど顕著になる。

非通紙部の温度が所定の値まで上昇した場合に非通紙部の温度が一定になるようにヒータへの通電を制御した場合、通紙域内の温度としては、次のようになってしまう。すなわち、通紙域内の温度が一定となるようにヒータへの通電を制御する場合とは異なり、記録材に熱が奪われるため、記録材の通紙中に温度が急激に下がってしまう。非通紙部の温度が一定になるように制御した場合の通紙域の温度、非通紙部の温度、ヒータへの投入電力を模式的に表すと、図９のようになる。図９は非通紙部の温度を一定にする制御を行った場合において、通紙部の温度を実線、非通紙部の温度を破線、投入電力（電力投入割合）を一点鎖線で示した図である。言い換えれば、記録材の１ページ内で記録材に与えられる熱量は、記録材先端ほど大きく、後端に行くほど小さくなってしまう（図中、通紙部の温度の矢印）。その結果、記録材の１ページ内で、後端に行くほど画像の光沢が落ちたり、定着性が低下したりする場合があった。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、非通紙部の過剰な昇温を抑制するとともに、ページ内で光沢ムラ等を発生させず、良好な画像を提供できる画像形成装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は以下の構成を備える。

（１）通電されて発熱する加熱体と、前記加熱体により加熱される定着スリーブと、前記定着スリーブと圧接部を形成する加圧ローラと、記録材が搬送される領域内に配置され前記加熱体の温度又は前記定着スリーブの温度を検知する第一の温度検知素子と、記録材の搬送方向に垂直な方向で前記第一の温度検知素子よりも通紙基準から離れた位置に配置され前記加熱体の温度又は前記定着スリーブの温度を検知する少なくとも１つの第二の温度検知素子と、前記第一の温度検知素子及び前記第二の温度検知素子の検知結果に応じて前記加熱体への通電を制御する制御手段と、を有する定着装置を備えた画像形成装置において、前記記録材のサイズを検知する記録材サイズ検知手段を有し、前記制御手段は、前記記録材サイズ検知手段により検知したサイズの記録材が搬送される領域に前記第二の温度検知素子が含まれる場合には、前記第一の温度検知素子の検知結果が一定温度を維持するように前記加熱体へ通電する制御を行い、前記第二の温度検知素子の検知結果が所定温度に達したら、前記第二の温度検知素子の検知結果が一定温度を維持するように前記加熱体へ通電する制御に切り替え、前記記録材サイズ検知手段により検知したサイズの記録材が搬送される領域に全ての前記第二の温度検知素子が含まれない場合には、前記第二の温度検知素子の検知結果が一定温度を維持するように前記加熱体へ通電する制御に切り替えないことを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、非通紙部の過剰な昇温を抑制するとともに、ページ内での光沢ムラを発生させず、良好な画像を得ることができる。

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。

（１）画像形成装置例
図１は、本発明の実施例１に係るカラー画像形成装置を示す概略構成図である。本実施例の画像形成装置は電子写真方式のタンデム型のフルカラープリンタである。

この画像形成装置は、イエロー色の画像を形成する画像形成部Ｙと、マゼンタ色の画像を形成する画像形成部Ｍと、シアン色の画像を形成する画像形成部Ｃと、ブラック色の画像を形成する画像形成部Ｋの４つの画像形成部（画像形成ユニット）を備えている。そして、これらの４つの画像形成部は一定の間隔をおいて一列に配置されている。

各画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋには、それぞれ感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが設置されている。各感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの周囲には、帯電ローラ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、転写ローラ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、ドラムクリーニング装置９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄがそれぞれ設置されている。帯電ローラ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄと現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ間の上方には露光装置３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄがそれぞれ設置されている。なお、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、転写ローラ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄとそれぞれ当接して、１次転写部（１次転写ニップ部）を形成している。各現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄには、それぞれイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーが収納されている。

画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの各１次転写部に、転写媒体としての無端ベルト状の中間転写体である中間転写ベルト６が当接している。中間転写ベルト６は、駆動ローラ６１、支持ローラ６３、２次転写対向ローラ６２間に張架されており、駆動ローラ６１の駆動によって矢印方向（時計回り方向）に回転（移動）される。

１次転写用の各転写ローラ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、各１次転写ニップ部にて中間転写ベルト６を介して各感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに当接している。

２次転写対向ローラ６２は、中間転写ベルト６を介して２次転写ローラ７と当接して、２次転写部を形成している。

中間転写ベルト６の外側の支持ローラ６３近傍には、中間転写ベルト６表面に残った転写残トナーを除去して回収するベルトクリーニング装置１００が設置されている。

また、２次転写部の記録材Ｐの搬送方向下流側には定着装置８が設置されている。

画像形成動作開始信号が発せられると、所定のプロセススピードで回転駆動される画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、それぞれ帯電ローラ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄによって一様に本実施例では負極性に帯電される。

そして、露光装置３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、入力されるカラー色分解された画像信号をレーザ出力部（不図示）にて光信号にそれぞれ変換する。変換された光信号であるレーザ光Ｌを帯電された各感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ上にそれぞれ走査露光して静電潜像を形成する。

そして、まず静電潜像が形成された感光ドラム１ａ上に、感光ドラム１ａの帯電極性（負極性）と同極性の現像バイアスが印加された現像装置４ａによりイエローのトナーを感光体表面の帯電電位に応じて静電吸着させることで静電潜像を顕像化し、現像像とする。このイエローのトナー像は、１次転写部にて１次転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））が印加された転写ローラ５ａにより、回転している中間転写ベルト６上に１次転写される。イエローのトナー像が転写された中間転写ベルト６は画像形成部Ｍ側に回転される。

そして、画像形成部Ｍにおいても、同様にして感光ドラム１ｂに形成されたマゼンタのトナー像が、中間転写ベルト６上のイエローのトナー像上に重ね合わせて、１次転写部にて転写される。

以下、同様にして中間転写ベルト６上に重畳転写されたイエロー、マゼンタのトナー像上に、画像形成部Ｃ、Ｋの感光ドラム１ｃ、１ｄで形成されたシアン、ブラックのトナー像を各１次転写部にて順次重ね合わせる。こうして、フルカラーのトナー像を中間転写ベルト６上に形成する。

そして、中間転写ベルト６上のフルカラーのトナー像先端が２次転写部に移動されるタイミングに合わせて、給紙カセット１１中にセットされた記録材Ｐを給紙ローラ１２によって本体内に導入し、レジストローラ１３により記録材Ｐを２次転写部に搬送する。この記録材Ｐに、２次転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））が印加された２次転写ローラ７によりフルカラーのトナー像が一括して２次転写される。フルカラーのトナー像が形成された記録材Ｐは定着装置８に搬送されて、定着スリーブ８１と加圧ローラ８２間の定着ニップ部（圧接部）でフルカラーのトナー像を加熱、加圧して記録材Ｐ表面に溶融定着される。その後、排紙ローラ１４によりフルカラープリンタ外部に排出され、画像形成装置の出力画像となる。そして、一連の画像形成動作を終了する。

１次転写時において、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ上に残留している１次転写残トナーは、ドラムクリーニング装置９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄによって除去されて回収される。また、２次転写後に中間転写ベルト６上に残った２次転写残トナーは、ベルトクリーニング装置１００によって除去されて回収される。

（２）定着装置８
図２は、定着装置８の概略構成図である。本実施例の定着装置８は、定着スリーブ加熱方式の加熱定着装置である。

（Ｉ）定着装置８の全体的構成
８１は、定着スリーブであり、ベルト状部材に弾性層を設けてなる円筒状の部材である。８２は加圧部材としての加圧ローラである。８４は加熱体保持部材としての横断面略半円弧状の耐熱性及び剛性を有するヒータホルダであり、８３は加熱体としてのヒータである。ヒータ８３は、ヒータホルダ８４の下面にこのヒータホルダ８４の長手方向（記録材Ｐの搬送方向に対して垂直な方向）に沿って配設してある。定着スリーブ８１はこのヒータホルダ８４にルーズに外嵌させてある。

本実施例では、加熱体としてのヒータ８３は、セラミックヒータを用いており、チッ化アルミからなる基盤上に銀パラジウムからなる通電発熱抵抗層を有している。そして、通電発熱抵抗層の端部に設けられている電極に通電することによって、通電発熱抵抗層が単位長さあたり所定の発熱量で発熱する。ヒータホルダ８４は、耐熱性の高い液晶ポリマー樹脂から成り、ヒータ８３を保持するとともに、定着スリーブ８１をガイドする役割を果たす。加圧ローラ８２は、芯金に射出成型によりシリコーンゴム層を形成し、その上にＰＦＡ樹脂チューブを被覆して形成されている。この加圧ローラ８２は、芯金の両端部を装置フレーム８９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８２の上側に、ヒータ８３、ヒータホルダ８４、定着スリーブ８１等からなるスリーブユニットをヒータ８３側が加圧ローラ８２側になるように加圧ローラ８２に対して並行に配置する。そして、ヒータホルダ８４の両端部を不図示の加圧機構により、片側１２．５ｋｇｆ、総圧２５ｋｇｆの力で加圧ローラ８２の軸線方向に附勢する。これにより、ヒータ８３の表面を定着スリーブ８１を介して加圧ローラ８２の弾性層にその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の定着ニップ部８７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。

図３に、本実施例の定着装置８におけるヒータ８３、第一の温度検知素子としてのメインサーミスタ９０、第二の温度検知素子としてのサブサーミスタ９１ａと９１ｂの位置関係を表す斜視模型図を示す（図２中は単に９１と図示）。

メインサーミスタ９０は、加熱体であるヒータ８３に非接触に配置され、加熱体の温度又は加熱体によって加熱された定着スリーブの温度を検知する。本実施例ではヒータホルダ８４の上方において定着スリーブ８１の内面に弾性的に接触させてあり、定着スリーブ８１の内面の温度を検知する。サブサーミスタ９１ａと９１ｂはメインサーミスタ９０よりも熱源であるヒータ８３に近い場所に配置され、加熱体の温度又は加熱体によって加熱された定着スリーブの温度を検知する。本実施例ではヒータ８３の図２及び図３における上向き面（以下、裏面と記す）に接触させてある。そして、発熱抵抗層の端部の位置でのヒータ８３裏面の温度を検知する。

メインサーミスタ９０は、ヒータホルダ８４に固定支持させたステンレス製のアーム９８の先端にサーミスタ素子が取り付けられる。そして、アーム９８が弾性揺動することにより、定着スリーブ８１の内面の動きが不安定になった状態においても、サーミスタ素子が定着スリーブ８１の内面に常に接する状態に保たれる。

メインサーミスタ９０は定着スリーブ８１の長手方向中央付近に、サブサーミスタ９１ａと９１ｂはヒータ８３の中心から等距離の端部付近に配設され、それぞれ定着スリーブ８１の内面、ヒータ８３の裏面に接触するよう配置されている。

メインサーミスタ９０、及びサブサーミスタ９１ａ、９１ｂは、図２に示すように制御回路部（ＣＰＵ）９５に接続され、制御回路部９５は、メインサーミスタ９０、サブサーミスタ９１ａ、９１ｂの検知結果をもとに、ヒータ８３の通電制御内容を決定する。９３と９４は装置フレーム８９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９３は、２次転写ニップ部を抜けた記録材Ｐが、定着ニップ部８７に正確にガイドされるよう、記録材Ｐを導く役割を果たす。本実施例の入り口ガイド９３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８２はモータ等の駆動手段により矢印の反時計回り方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラ８２の回転駆動による加圧ローラ８２の外面と定着スリーブ８１との、定着ニップ部８７における圧接摩擦力により円筒状の定着スリーブ８１に回転力が作用する。そしてこの作用によって、定着スリーブ８１が、その内面側がヒータ８３の下向き面に密着して摺動しながらヒータホルダ８４の外回りを矢印の時計回り方向に従動回転状態になる。定着スリーブ８１内面にはグリスが塗布され、ヒータホルダ８４と定着スリーブ８１内面との摺動性を確保している。

加圧ローラ８２が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着スリーブ８１が従動回転状態になる。また、ヒータ８３に通電がなされ、ヒータ８３が昇温して所定の温度に立ち上げ温調された状態において、定着ニップ部８７の定着スリーブ８１と加圧ローラ８２との間に未定着トナー像ｔを担持した記録材Ｐが入り口ガイド９３に沿って案内されて導入される。そして、定着ニップ部８７において記録材Ｐのトナー像担持面側が定着スリーブ８１の外面に密着して定着スリーブ８１と一緒に定着ニップ部８７に挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において、ヒータ８３の熱が定着スリーブ８１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８７を通過した記録材Ｐは定着スリーブ８１から曲率分離され、定着排紙ローラ９４で排出される。

（ＩＩ）長手方向における、ヒータ、温度検知素子、代表的なサイズの記録材の通紙域の関係
図４に、定着ニップ部８７における、長手方向の位置関係図を示す。

８３は、ヒータであり、基板上に通電発熱抵抗層５００が設けられている。

本実施例の画像形成装置は、通紙基準を長手方向中央基準として、記録材Ｐを搬送する。メインサーミスタ９０は、通紙可能な最小幅の記録材の通紙域（最小通紙域）内（記録材が搬送される領域内）に配置されている。また、本実施例のサブサーミスタ９１ａ、９１ｂは、通紙基準に対して長手方向で左右対称な距離でＡ４幅の記録材の通紙域（Ａ４サイズ通紙域）内の端部に配置されている。つまり、サブサーミスタ９１ａ、９１ｂは、Ａ４サイズの記録材より幅の狭い記録材、例えば、Ｂ５サイズやＡ５サイズの記録材に対しては非通紙域に配置されている。

（３）定着温度制御
本項では、定着装置８における、温度制御について説明する。

本実施例の画像形成装置は、図１に示したように、装置下部に設けられた給紙カセット１１にセットされた記録材Ｐを２次転写部に搬送して画像形成を行う。給紙カセット１１には、不図示の記録材規制板（記録材サイズ検知手段）が設けられており、この規制板の開き幅によって、どのサイズの記録材がセットされているかが判別（検知）できるようになっている。

画像形成動作開始信号が発せられた場合には、加圧ローラ８２が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着スリーブ８１が従動回転状態になり、またヒータ８３に通電がなされ、ヒータ８３が昇温して所定の温度に立ち上げ温調された状態となる。その後、上述したように、表面に未定着トナー像ｔを担持した記録材Ｐが搬送導入され、この搬送過程において、ヒータ８３の熱が定着スリーブ８１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。

以下、代表的なサイズの記録材が通紙された場合を例に各々のサイズの記録材が通紙された場合について温度制御の方法を説明する。

〔１〕ＬＴＲサイズ紙
図４に示すように、本実施例では、ＬＴＲサイズが通紙可能な最大幅となっている。そのため、ヒータ８３の通電発熱抵抗層５００は、ＬＴＲサイズの記録材が通紙された場合にも、記録材の端部まで定着性が良好となるように長手方向の長さが調整されている。

ＬＴＲサイズの記録材が通紙される場合、記録材通紙中は、メインサーミスタ９０の検知温度が一定となるようにヒータ８３への通電が制御される。本実施例では、メインサーミスタ９０の検知温度Ｔｍａｉｎ１が１９７℃になるように通電制御される。ＬＴＲサイズの記録材通紙時には、図４に示すようにヒータ８３の通電発熱抵抗層５００の長手方向の幅のほぼ全域が通紙域となるため、上述したような非通紙部昇温は生じない。従って、サブサーミスタ９１ａ、サブサーミスタ９１ｂは、常時ヒータ８３の温度を検知しつづけるものの、ヒータ８３の通電制御には、異常な温度を検知しない限り、直接関与しない。このため、ＬＴＲサイズ記録材通紙時には、メインサーミスタ９０による１９７℃の通電制御が実行されつづける。

〔２〕Ａ４サイズ紙
図４に示すように、本実施例では、Ａ４サイズ記録材が通紙される場合には、メインサーミスタ９０は通紙域中央部に位置するが、サブサーミスタ９１ａ及び９１ｂは通紙域内で端部となる位置に配設されている。具体的には、サブサーミスタ９１ａ及び９１ｂは、通紙基準から長手方向の端部に向かって左右に９９ｍｍの位置に配設されている。つまり、Ａ４サイズ記録材の端から６ｍｍ内側となる位置である。また、ヒータ８３上の通電発熱抵抗層５００の長さの方が記録材幅よりも有意に大きいため、いわゆる非通紙部が存在することとなる。

Ａ４サイズ記録材が通紙される場合も、通紙開始時は、ＬＴＲサイズ記録材通紙時と同様、メインサーミスタ９０の検知温度Ｔｍａｉｎ１が１９７℃となるように通電制御される。この間、サブサーミスタ９１ａ、９１ｂは、通電制御には関与しないものの、温度のモニタは続けている。

記録材が連続通紙されるにつれて、通紙域中央部のメインサーミスタ９０の温度を一定に維持する通電制御に対して、通紙域内における長手方向端部の温度を検知しているサブサーミスタ９１ａ、９１ｂの検知温度は、次のようになる。すなわち、記録材が通過しない非通紙部の昇温の影響を受けて、徐々に上昇していく。

すなわち、サブサーミスタ９１ａ、９１ｂは、図４に示したように、Ａ４サイズ記録材に対し、長手方向で６ｍｍ内側の位置、つまり通紙域に配置されている。しかし、長手方向における記録材端部よりも外側の、非常に高温になる非通紙部のヒータの熱がヒータの基板上で伝達され、サブサーミスタ９１ａ、９１ｂの位置まで影響を与える。このため、メインサーミスタ９０が配置されている長手方向中央部よりは温度が高くなりやすい。非通紙部昇温が生じている状態の場合の、長手方向のヒータ８３の温度分布の模式図を図５に示す。図５（ａ）はヒータ８３の温度分布を示す図、（ｂ）は（ａ）に対応するヒータ８３を示す図である。

この、サブサーミスタ９１ａ及び９１ｂの検知温度が所定温度に達した場合には、非通紙部の温度が大きくなっている状態と判断する。そして、メインサーミスタ９０の温度検知による温調（通電制御１）から、サブサーミスタ９１ａあるいは９１ｂの検知温度Ｔｓｕｂを一定にする温調（通電制御２）に切り替える。本実施例では、Ｔｓｕｂ＝２７０℃としている。これは、通紙域端部に配設されている、サブサーミスタ９１ａ、９１ｂの温度を上記温度で保つ限り、非通紙部の温度が定着スリーブ８１や他の定着部材に熱的なダメージを与えることのない温度に設定されている。

メインサーミスタ９０による通電制御１からサブサーミスタ９１ａ、９１ｂによる通電制御２に切り替わった後は、通紙域中央部に比べ、非通紙部昇温の影響で温度が高くなる通紙域端部の温度を維持するような制御が行われる。このため、通紙域中央部の温度は徐々に下がってしまう。しかしながら、従来例のように非通紙部の温度を一定に維持するような制御を行う場合に比べると、通紙域中央部の温度の下降は十分小さい範囲で抑えることができる。端部ではあるものの、通紙域内の温度を一定にする制御を行うため、記録材通紙中の１ページ内での通紙域中央部の温度低下も十分小さく抑えることができる。図６に、従来例のように非通紙部の温度を一定に維持するような制御を行った場合（破線で示す）と、本実施例の構成で通紙域端部の温度を一定に維持するような制御を行った場合（実線で示す）の、通紙域中央部の温度とサブサーミスタの温度の状態を示す。ここで、従来例のように非通紙部の温度を一定に維持するような制御を行うために、仮にサブサーミスタを非通紙部に配設した構成を考えている。なお、サブサーミスタを非通紙部に配置した場合には、本実施例の位置にあるサブサーミスタ９１ａ、９１ｂが２７０℃を検知したときに、該当する非通紙部の温度が２８０℃になることから、２８０℃で一定に維持する制御を行って比較している。

前述で説明したように、通紙域中央部の温度を一定に保つ温調（通電制御１）の場合には記録材に奪われる熱量を補うようにヒータ８３の通電量が制御される。そのため、通紙中はヒータへの通電量が大きく、紙間ではヒータへの通電量を抑える、という通電制御が成される（図８参照）。これに対し、図６の破線で示すように従来例どおりの非通紙部の温度を一定に保つ温調の場合には、常に記録材が通過しない部分の温度を一定に保つため、ヒータへの通電量は記録材の通紙中と紙間でほぼ一定のまま制御される。そのため、記録材が通過する通紙域においては、前の記録材後の紙間中に温度が上昇し、次の記録材の先端通紙中は温度が高く、記録材の後端にかけて記録材に熱が奪われるため、温度が低くなってしまう。言い換えれば、記録材に供給できる熱量が記録材先端から後端にかけて小さくなるということである。記録材の１ページ内で与えられる熱量が小さくなってしまうため、先端と後端で、光沢ムラ等の画像弊害が発生しやすい。

上記従来例のように非通紙部の温度を一定にする温調に対し、図６の実線で示す、本実施例の通電制御２のように通紙域端部の温度が一定になるように温調した場合には、次のようになる。すなわち、端部ではあるものの通紙域内の温度を一定に保つ温調であるため、通紙中では記録材による熱の奪取を補うため、通電量を大きくし、紙間では通電量を抑えるという通電制御１とほぼ同様の制御が成される。

結果として、通紙域中央部のメインサーミスタ９０とサブサーミスタ９１ａ、９１ｂの検知温度の動きとしては同様の推移を示すことになる。つまり、記録材１ページ内でのメインサーミスタ９０の検知温度は大きく下降することはなく、通紙域中央部の記録材先端から後端までの温度下降は抑えられることが分かる。

また、近年では、高速印刷に対応するために、トナーの改良も行われ、低融点化が図られている。そのため、低い温度でもトナーが融解し定着しやすい状態になっているものの定着性を満足しつつホットオフセットを発生させない温度範囲が非常に狭くなってきている。そのため、ホットオフセットが発生しない状態に通紙域の温度を保った状態での記録材１ページ内での温度下降は、定着性の低化にも影響を与え易くなってきている。非通紙部の温度を一定に維持する制御を行う従来例では、上記定着性とホットオフセットの両立する温度範囲で制御することが厳しくなってきている。

本実施例の位置関係でサブサーミスタ９１ａ、９１ｂを配置した場合、例えば坪量８０ｇ／ｍ^２のＡ４サイズ記録材を連続通紙した場合には、通電制御２中のメインサーミスタ９０の検知温度の１ページ内での低下はほとんどない。すなわち、通電制御１中のメインサーミスタ温度のリップルと同等の範囲内である。仮にサブサーミスタをＡ４サイズ記録材に対して、記録材端部から３ｍｍ離れた非通紙部に配置した場合に、上記記録材を連続通紙した場合には、１ページ内でのメインサーミスタ９０の検知温度は、５℃程度下がってしまう。記録材先端から、後端にかけて５℃の温度差が生じてしまうと、ページ内での光沢ムラが発生してしまう。本実施例のように、ページ内での通紙方向での温度差が生じないように制御すれば、光沢ムラなどの画質の低下は発生しない。また、定着性も確保される。

〔３〕Ｂ５、Ａ５幅の記録材
Ｂ５サイズ、Ａ５サイズのように幅の小さい記録材（以下、小サイズ紙）が通紙される場合には、サブサーミスタ９１ａ、９１ｂは非通紙部となる位置に配設されている。小サイズ記録材が通紙される場合も、通紙開始時は、ＬＴＲサイズ記録材通紙時と同様、メインサーミスタ９０の検知温度Ｔｍａｉｎ１が１９７℃となるように通電制御される。この間、サブサーミスタ９１ａ、９１ｂは、通電制御には関与しないものの、温度のモニタは続けている。

小サイズの記録材が連続通紙されるにつれて、通紙域中央部のメインサーミスタ９０の温度を一定に維持する通電制御に対して、非通紙部の温度を検知しているサブサーミスタ９１ａ、９１ｂの検知温度は、記録材による熱の奪取がないために急激に上昇する。

このような場合に、「〔２〕Ａ４サイズ紙」時と同じように、サブサーミスタ９１ａ、９１ｂ、の検知温度が一定となるような通電制御に切り替えてしまうと、従来例と同様のことが起きる。すなわち、前述で説明したように、通紙域の温度はページ内で急激に下降し、画像に光沢ムラ等の問題を生じさせる場合がある。

そのため、小サイズ記録材が通紙された場合にサブサーミスタ９１ａ、９１ｂが所定の温度に達した場合には、サブサーミスタ９１ａ、９１ｂによる通電制御に切り替えずに、紙間時間を延長し、スループットダウンすることにより非通紙部の過剰な昇温を抑える。

以上のように、記録材サイズ検知手段によって検知された記録材サイズによって、通電制御に用いる温度検知素子であるサーミスタを切り替えることによって、また、あえて切り替えないことによって、非通紙部の過剰な昇温を防止する。そして、通電制御に用いるサーミスタを切り替えることによって発生する、光沢ムラ等の画質の低下を回避できる画像形成装置を提供することが可能となる。

また、本実施例では、給紙カセット１１に設けられた記録材規制板（記録材サイズ検知手段）の開き幅によって記録材のサイズを検知する例を示した。しかしこれに限定されるものではなく、記録材サイズ検知手段としては、本実施例の他に、ユーザが選択設定した記録材サイズ情報を基にする方法や、記録材搬送路中で、定着装置よりも上流側に設けられたセンサ類で記録材通過領域を検知する方法であっても良い。

本実施例では、サブサーミスタ９１ａ及び９１ｂは、通紙基準から長手方向の端部に向かって左右に９９ｍｍの位置に配設されている。これは、ヒータ８３の発熱分布が長手方向で完全に均一ではない場合などに、左右のサブサーミスタの検知温度の高い方を基に上記サブサーミスタの検知温度を一定にする制御を行うためである。例えば通紙基準に対してずれて通紙されるような記録材によってサブサーミスタ９１ａ及び９１のどちらか一方が、もう一方よりも非通紙部との境界に近くなってしまうために、非通紙部の昇温の影響を強くうけてしまう可能性がある。左右のサブサーミスタの検知温度の高い方を基に通電制御を行えば、非通紙部の昇温の影響を強く受けたサブサーミスタの検知温度で通電制御を行えるので、より効果的に非通紙部昇温の抑制が可能となる。本発明の主旨である、非通紙部昇温の抑制のためには、必ずしも通紙基準から長手方向の端部に向かって左右にサブサーミスタを配設する必要があるわけではない。例えば、図１０に示すように、通紙基準から長手方向の端部に向かって片側のみ、サブサーミスタ９１ａを配置することで同等の効果を得ることができる。すなわち、図４で言えば、サブサーミスタ９１ａあるいは９１ｂのみを配設することで、同等の効果を得ることができる。

また、本実施例では、記録材の通紙基準が中央基準の場合で説明を行った。しかし、図１１に示すような、通紙基準が片側基準の場合にも、図１１に示す位置、すなわちＡ４サイズ記録材の通紙域端部にサブサーミスタ９１を配設することにより、同様の効果を得ることができる。

第二の温度検知素子は、長手方向で通紙基準に対して異なる位置に２つ以上の複数個設けて、実施例１におけるＡ４サイズ記録材の場合と同様の位置関係を、Ａ４サイズより幅の狭いＢ５，Ａ５サイズの記録材に対しても作り出すことが可能である。

図７に、第二の温度検知素子としてのサブサーミスタを長手方向で通紙基準に対して異なる位置に複数個設けた場合を示す。

本実施例は、長手方向において、Ａ４サイズ記録材に対し通紙域端部であってＢ５サイズ記録材に対し非通紙部となる位置にサブサーミスタ９１ａを配設する。また、Ｂ５サイズ記録材に対し通紙域端部であってＡ５サイズ記録材に対して非通紙部となる位置にサブサーミスタ９１ｂを配設する。さらに、Ａ５サイズ記録材に対して通紙域端部であって通紙可能な最小幅の記録材に対しては非通紙部となる位置にサブサーミスタ９１ｃを配設している。

本実施例でも、ＬＴＲサイズ記録材が通紙された場合には、実施例１と同様の制御が実施される。

また、Ａ４サイズ記録材が通紙された場合にも、実施例１と同様に、通紙初期は、メインサーミスタ９０による通電制御１を行い、連続通紙中にサブサーミスタ９１ａが所定の温度に達した場合には、サブサーミスタ９１ａによる通電制御２に切り替える。

本実施例では、Ｂ５サイズ、Ａ５サイズの記録材が通紙された場合にも、サブサーミスタ９１ｂ又は９１ｃによる通電制御２を行うことを特徴とする。図７に示すように、Ｂ５サイズ記録材の通紙域端部にサブサーミスタ９１ｂが、Ａ５サイズ記録材の通紙域端部にサブサーミスタ９１ｃが配設されている。このため、連続通紙中におけるメインサーミスタ９０による通電制御１実行中に、Ｂ５サイズ記録材の場合にはサブサーミスタ９１ｂの検知温度が、また、Ａ５サイズ記録材の場合はサブサーミスタ９１ｃの検知温度が所定温度に達した時点で次のように処理する。すなわち、Ｂ５サイズの場合にはサブサーミスタ９１ｂ、Ａ５サイズの場合はサブサーミスタ９１ｃの検知温度が一定となるような、通電制御２に移行する。

また、例えば、縦長の封筒のような、サブサーミスタ９１ｃも非通紙部に位置するような記録材が通紙された場合には、通電制御１から通電制御２への切り替えは実施しない。この場合は、サブサーミスタ９１ｃが所定温度に達した時点で、スループットダウンを行い、非通紙部昇温を防止する。

本実施例のように、第二の温度検知素子としてのサブサーミスタを、通紙基準に対して異なる位置に二個以上複数個配設することにより、各種のサイズの記録材に対して、通紙域端部の温度を検知することが可能となる。そして、各種のサイズの記録材に対して、非通紙部の過剰な昇温を防止できるとともに、通電制御の切り替えに起因する画像不良を防ぐことができる。

第一の温度検知素子としてのメインサーミスタ９０の検知温度による温調（通電制御１）から、第二の温度検知素子としてのサブサーミスタ９１ａ等の検知温度による温調（通電制御２）に切り替わった後は、実施例１の項で説明したようになる。すなわち、通紙域中央部の温度は徐々に下降する。本発明のようにサブサーミスタ９１ａ等を通紙域の端部に配設することで、通紙域中央部の温度の下降は最小限にとどめることができるものの、大量に連続で通紙された場合には通紙域中央部の温度は下降し、定着不良が発生する温度まで低下してしまう場合がある。

このような問題を回避するため、本実施例では、以下のような制御を実施する。簡単のため、Ａ４サイズ記録材通紙の場合で説明する。

第一の温度検知素子としてのメインサーミスタ９０の温調温度をＴｍａｉｎ１とすると、本実施例の場合も印刷開始時は、メインサーミスタ９０の温度がＴｍａｉｎ１を維持するように制御（通電制御１）される。その場合に、通紙されている記録材に対して通紙域端部に位置するサブサーミスタ９１ａの検知温度が所定の温度Ｔｓｕｂに達した時点でサブサーミスタ９１ａの検知温度がＴ１を維持するような制御（通電制御２）に切り替える。通電制御２の間は、メインサーミスタ９０は通電制御には関与しないものの、温度のモニタは継続する。

その後、上述したように、大量に連続通紙される場合には、通紙域中央部の温度が下降する。連続通紙が行われた場合には通紙初期に比べ、加圧ローラ８２が紙間で熱を受け、その温度が十分高くなっており、通紙部中央のメインサーミスタ９０の検知温度がある程度低下してきても、定着可能な状態を維持できる。しかし、温度の低下が所定値以上になると、定着性が維持できなくなってしまう。このような定着性の低化を防止するため、温度のモニタを継続しているメインサーミスタ９０の検知温度がＴｍａｉｎ１よりも小さいＴｍａｉｎ２（第二の所定温度）まで下降した場合には、次の記録材の給紙間隔を広げ、スループットダウンする。これとともに、再度メインサーミスタ９０の検知温度を一定にする制御（メイン温調）へ切り替える。スループットダウン後のメイン温調の温度Ｔｍａｉｎ３は、Ｔｍａｉｎ１よりも低く設定することができる。本実施例では、Ｔｍａｉｎ１＝１９７℃、Ｔｍａｉｎ２＝１９０℃、Ｔｍａｉｎ３＝１８５℃、Ｔｓｕｂ＝２７０℃としている。このＴｍａｉｎ２は、初期の印刷速度において連続通紙中の記録材へのトナー像の定着を維持するために必要な最低温度である。

上記のような制御を行うことで、大量に連続印刷された場合にも、非通紙部の過剰な昇温を抑えるとともに、定着性が良好な画像を提供することができる。

本発明に係る画像形成装置の概略断面図 本発明に係る定着装置の概略断面図 本発明に係る定着装置の斜視模型図 本発明の実施例１に係るヒータとメインサーミスタ、サブサーミスタの長手方向の位置関係を説明する図 （ａ）本発明の実施例１に係るＡ４サイズ記録材通紙時の長手方向の温度分布を表す模式図、（ｂ）（ａ）に対応するヒータとメインサーミスタ、サブサーミスタの長手方向の位置関係を説明する図 本発明の実施例１に係る通紙枚数と温度の関係を説明する図 本発明の実施例２に係るヒータとメインサーミスタ、サブサーミスタの長手方向の位置関係を説明する図 従来例に係る通紙部での通電制御時の温度推移を説明する図 従来例に係る非通紙部での通電制御時の温度推移を説明する図 本発明の実施例１に係るヒータとメインサーミスタ、サブサーミスタの長手方向の位置関係を補足説明する図 本発明の実施例１に係る記録材通紙領域とヒータ、メインサーミスタ、サブサーミスタの長手方向の位置関係を補足説明する図

符号の説明

１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
３ 露光装置
４ 現像装置
５ １次転写ローラ
６ 中間転写ベルト
７ ２次転写ローラ
８ 定着装置
９ ドラムクリーニング装置
１１ 給紙カセット
８１ 定着スリーブ
８２ 加圧ローラ
８３ ヒータ（加熱体）
９０ メインサーミスタ（第一の温度検知素子）
９１ サブサーミスタ（第二の温度検知素子）

Claims (3)

1. 通電されて発熱する加熱体と、前記加熱体により加熱される定着スリーブと、前記定着スリーブと圧接部を形成する加圧ローラと、記録材が搬送される領域内に配置され前記加熱体の温度又は前記定着スリーブの温度を検知する第一の温度検知素子と、記録材の搬送方向に垂直な方向で前記第一の温度検知素子よりも通紙基準から離れた位置に配置され前記加熱体の温度又は前記定着スリーブの温度を検知する少なくとも１つの第二の温度検知素子と、前記第一の温度検知素子及び前記第二の温度検知素子の検知結果に応じて前記加熱体への通電を制御する制御手段と、を有する定着装置を備えた画像形成装置において、
   前記記録材のサイズを検知する記録材サイズ検知手段を有し、
   前記制御手段は、前記記録材サイズ検知手段により検知したサイズの記録材が搬送される領域に前記第二の温度検知素子が含まれる場合には、前記第一の温度検知素子の検知結果が一定温度を維持するように前記加熱体へ通電する制御を行い、前記第二の温度検知素子の検知結果が所定温度に達したら、前記第二の温度検知素子の検知結果が一定温度を維持するように前記加熱体へ通電する制御に切り替え、前記記録材サイズ検知手段により検知したサイズの記録材が搬送される領域に全ての前記第二の温度検知素子が含まれない場合には、前記第二の温度検知素子の検知結果が一定温度を維持するように前記加熱体へ通電する制御に切り替えないことを特徴とする画像形成装置。
2. 少なくとも二個以上の前記第二の温度検知素子を有し、
   前記制御手段は、前記記録材サイズ検知手段により検知したサイズの記録材が搬送される領域に少なくとも一つの前記第二の温度検知素子が含まれる場合には、前記第一の温度検知素子の検知結果が一定温度を維持するように前記加熱体へ通電する制御を行い、前記搬送される領域内の前記通紙基準から最も離れた位置に配置されている前記第二の温度検知素子の検知結果が所定温度に達したら、前記搬送される領域内の前記通紙基準から最も離れた位置に配置されている前記第二の温度検知素子の検知結果が一定温度を維持するように前記加熱体へ通電する制御に切り替え、前記記録材サイズ検知手段により検知したサイズの記録材が搬送される領域に全ての前記第二の温度検知素子が含まれない場合には、前記第二の温度検知素子の検知結果が一定温度を維持するように前記加熱体へ通電する制御に切り替えないことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第二の温度検知素子の検知結果が一定温度を維持するように前記加熱体へ通電する制御に切り替えた後、前記第一の温度検知素子の検知結果が前記所定温度よりも低い第二の所定温度まで低下した場合に、前記第一の温度検知素子の検知結果が一定温度を維持するように前記加熱体へ通電する制御に切り替えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。

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