JP2007199177A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着ロールの表面での温度ムラを低減する。
【解決手段】定着ロール６１の内部に、定着ロール６１の回転軸ｐに対して、定着ニップ部Ｎと給紙口Ｑとの間の領域側または定着ニップ部Ｎと排紙口Ｒとの間の領域側に変位した位置に配置されたメインヒータ６７と、定着ロール６１の回転軸ｐに対して、第１の筐体６５により覆われる領域側に変位した位置に配置されたサブヒータ６８とが配置されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば電子写真方式を利用した画像形成装置に用いられる定着装置等に関する。

電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置では、一般に、一定速度で回転する感光体ドラムの表面が帯電器によって一様に帯電された後、画像情報に基づいて制御されたレーザ光が走査露光され、静電潜像が形成される。感光体ドラム上に形成された静電潜像は、現像器により現像され、現像されたトナー像は記録紙上に静電転写される。そして、定着装置によってトナー像が記録紙に定着され、プリント画像が形成される。

かかる画像形成装置に用いられる定着装置としては、２ロール方式と呼ばれる構成が従来より広く利用されている。この２ロール方式の定着装置は、内部に加熱源（例えば、ハロゲンヒータ）が配設された円筒状の芯金の表面に、耐熱性弾性層と離型層とが積層されて形成された定着ロールと、芯金に耐熱性弾性層と耐熱性樹脂被膜あるいは耐熱性ゴム被膜による離型層とが積層されて形成された加圧ロールとが互いに圧接されて構成されている。そして、定着ロールと加圧ロールとの圧接領域（ニップ部）に、未定着トナー像を担持した記録紙を通過させ、未定着トナー像に対して加熱と加圧とを行なうことにより、トナー像を定着している。

ところで、上記した定着装置では、画像形成装置の電源がＯＮされた際に、ウォームアップ動作が実行される。ウォームアップ動作は、ハロゲンヒータからの輻射熱を利用して定着ロールを加熱することにより、定着ロールが定着に適した所定温度（定着温度）に達するまで行なわれる。その場合、定着温度に達するまでの時間（ウォームアップタイム）の間は、ユーザは画像形成装置を使用できないことから、ウォームアップタイムの短縮化を図ることが求められている。定着装置におけるウォームアップタイムを短縮化するには、例えば定着ロールの肉厚を薄く形成して、定着ロールの熱容量を低減する技術が有効である（例えば、特許文献１参照）。

一方、上記した定着装置では、プリント時において記録紙が定着ロール表面から熱を奪うため、使用される記録紙の大きさによっては、定着ロールの長手方向に温度差が発生する場合がある。例えば定着ロールがＡ４サイズ横方向通紙に対応した構成である場合に、Ａ４サイズの記録紙を縦方向に搬送する際には、記録紙が通過されない定着ロールの両端部領域では過昇温が生じ易い。そこで、このような定着ロールでの過昇温を抑えるため、大サイズ用のヒータと、小サイズ用のヒータとを備えた定着装置が開発されている。そのような大サイズ用のヒータと小サイズ用のヒータとを備えた定着装置に関して、ウォームアップタイムを短縮化する技術としては、例えば定着ロールの内部に配光特性の異なる２本のヒータを配設し、２本のヒータのうち発熱量の多いヒータを上流側に配置する技術が存在する（例えば、特許文献２参照）。

特開平９−２４４４４８号公報(第３−４頁) 特開平５−３３３７３０号公報(第４頁)

ところで、上述した特許文献１等に記載されているように、定着ロールの肉厚を薄く形成して、定着ロールの熱容量を低減した構成は、定着装置におけるウォームアップタイムを短縮化するために極めて有効である。
しかしながら、定着ロールの肉厚を薄く形成して熱容量を小さくすることは、同時に、定着ロールの内部に配設されるヒータの位置によって、定着ロールの表面温度にムラが生じ易くなる弊害をもたらす。特に、配光特性の異なる２本のヒータを配設した構成の定着装置では、例えばウォームアップ動作時に２本のヒータのうちの一方のヒータを用いて定着ロールを加熱する際に、定着ロールの表面の周方向では、ヒータに近い領域とヒータに遠い領域との間の温度差が大きなものとなる。具体的に示せば、定着装置の構成によってはその温度差が約１００ｄｅｇに達することもある。定着ロールに生じるこのような温度差は、ウォームアップ動作直後のプリント画像に部分的な定着不良を発生させたり、定着ロール自体に破損を生じ易くさせる等といった問題を引き起こす。

本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、定着ロールの表面での温度ムラを低減することにある。

かかる目的のもと、本発明の定着装置は、記録材に担持されたトナー像を定着する定着装置であって、回動可能な定着ロールと、定着ロールを押圧するように配置されてニップ部を形成する加圧部材と、ニップ部に記録材を搬入する給紙口と、ニップ部から記録材を搬出する排紙口とを形成するとともに、定着ロールのニップ部とは反対側の領域を覆うカバー部材と、定着ロールの内部であって、定着ロールの回転軸に対して、ニップ部と給紙口との間の領域側またはニップ部と排紙口との間の領域側に変位した位置に配置された第１の加熱部材と、定着ロールの内部であって、定着ロールの回転軸に対して、カバー部材により覆われる領域側に変位した位置に配置された第２の加熱部材とを備えたことを特徴としている。

ここで、第１の加熱部材は、定着ロールの内周面との距離が第２の加熱部材と定着ロールの内周面との距離よりも大きく設定されたことを特徴とすることができる。また、第１の加熱部材は、使用可能な記録材の中で最大幅となる通紙領域の略全域を加熱することが可能に構成されたことを特徴とすることもできる。さらに、第２の加熱部材は、第１の加熱部材よりも狭い通紙領域を加熱するように構成されたことを特徴とすることもできる。
また、定着ロールの表面温度を検知する温度センサをさらに備え、温度センサは、定着ロールの周方向に関して、第２の加熱部材よりも第１の加熱部材に近い位置に配置されたことを特徴とすることができる。
加えて、定着ロールは、肉厚が０．１〜０．６ｍｍに形成されたことを特徴とすることもできる。

また、本発明を画像形成装置として捉え、本発明の画像形成装置は、トナー像を形成するトナー像形成部と、トナー像形成部によって形成されたトナー像を記録材上に転写する転写部と、記録材上に転写されたトナー像を記録材に定着する定着部とを含み、定着部は、回動可能な定着ロールと、定着ロールを押圧するように配置されてニップ部を形成する加圧部材と、ニップ部に記録材を搬入する給紙口と、ニップ部から記録材を搬出する排紙口とを形成するとともに、定着ロールのニップ部とは反対側の領域を覆うカバー部材と、定着ロールの内部であって、定着ロールの回転軸に対して、ニップ部と給紙口との間の領域側またはニップ部と排紙口との間の領域側に変位した位置に配置された第１の加熱部材と、定着ロールの内部であって、定着ロールの回転軸に対して、カバー部材により覆われる領域側に変位した位置に配置された第２の加熱部材と、定着ロールの回転駆動と、第１の加熱部材および／または第２の加熱部材へ供給する電力とを制御する制御部とを備えたことを特徴としている。

ここで、制御部は、画像形成動作に先立ち、第１の加熱部材への通電を行ない、定着ロールが第１の規定温度に達した後、第１の加熱部材への通電に加えて定着ロールを回転駆動し、定着ロールが第２の規定温度に達した時点で、定着ロールの回転を停止させることを特徴とすることができる。その場合に、制御部は、第１の規定温度に達した後、定着ロールの回転を開始する時点で第１の加熱部材と対向する領域に位置していた定着ロールの表面が、第２の規定温度に達した時点で定着ロールの回転を停止させた際に、第２の加熱部材と対向する領域に位置するように、定着ロールの回転を制御することを特徴とすることを特徴とすることもできる。また、画像形成動作に先立ち、第２の加熱部材への通電を停止した状態を維持することを特徴とすることができる。
さらに、第２の加熱部材は、定着ロールの回転軸に対して、第１の加熱部材とは略１８０°反転した位置に配置されたことを特徴とすることもできる。

本発明によれば、定着ロールの表面の温度ムラを低減することができるので、定着ロールに破損が生じることを抑え、また、定着不良の発生を抑制して高品質なプリント画像を提供することが可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本実施の形態が適用される画像形成装置を示した概略構成図である。図１に示す画像形成装置１は、矢印Ａ方向に回転するトナー像担持体の一例としての感光体ドラム１０の周囲に、感光体ドラム１０を帯電する帯電ロール１１、感光体ドラム１０上に静電潜像を書込むレーザ露光器１２（図中、露光ビームを符号Ｂｍで示す）、感光体ドラム１０上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器１３、感光体ドラム１０上に形成されたトナー像を記録材である用紙Ｐに転写する転写ロール１４、感光体ドラム１０上の残留トナーを除去するドラムクリーナ１５等の電子写真用デバイスが配設されている。さらには、用紙Ｐに転写された未定着トナー像を定着する定着装置６０、入力された画像データに所定の画像処理を施す画像処理部３０、各装置（各部）の動作を制御する制御部４０を備えている。

次に、本実施の形態に係る画像形成装置１の基本的な作像プロセスについて説明する。図１に示すような画像形成装置１では、図示しない画像読取装置（ＩＩＴ）や図示しないパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等から出力された画像データが、画像処理部３０に入力される。画像処理部３０では、入力された画像データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、ガンマ補正、枠消し編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。そして、画像処理が施された画像データは、レーザ露光器１２に出力される。

レーザ露光器１２では、画像処理部３０から入力された画像データに応じて、例えば半導体レーザから出射された露光ビームＢｍを感光体ドラム１０に照射する。感光体ドラム１０では、帯電ロール１１によって表面が所定の帯電電位（例えば、−５５０Ｖ）に一様に帯電された後、このレーザ露光器１２によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。
形成された静電潜像は、現像器１３によりマイナス帯電されたトナーが反転現像される。すなわち、例えば重合法により作成され、形状係数ＳＦ１が１００〜１４０のトナーと、磁性粒子からなるキャリアとが混合した現像剤を担持した現像剤担持体（現像スリーブ）１３ａに、図示しない電源から直流電圧からなる現像バイアス、または直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスが印加されて、感光体ドラム１０との間に現像電界が形成される。それによって、現像スリーブ１３ａ上のトナーが静電潜像の画像部（露光部）に転移し、静電潜像がトナー像として可視像化される。

感光体ドラム１０上に形成されたトナー像は、その後、感光体ドラム１０と転写ロール１４とが当接する転写ニップ部Ｃに搬送される。そうすると、用紙搬送系では、トナー像が転写ニップ部Ｃに搬送されるタイミングに合わせてピックアップロール５１が回転し、用紙トレイ５０から所定サイズの用紙Ｐが供給される。ピックアップロール５１により供給された用紙Ｐは、搬送ロール５２により搬送され、レジストロール５３に到達する。このレジストロール５３においては、用紙Ｐは一旦停止され、トナー像が担持された感光体ドラム１０の移動タイミングに合わせてレジストロール５３が回転する。それによって、用紙Ｐの位置とトナー像の位置との位置合わせがなされ、用紙Ｐはインレットシュート５４に導かれて、転写ニップ部Ｃに送り出される。

転写ニップ部Ｃでは、転写ロール１４が感光体ドラム１０に圧接配置されている。また、転写ロール１４には、転写電源（不図示）からトナー帯電極性（マイナス極性）とは反対極性（プラス極性）の転写バイアスが安定的に印加されるように、例えば定電流制御された電流が供給される。それにより、転写ロール１４から用紙Ｐに対し、感光体ドラム１０上のトナー帯電極性とは反対極性の電荷が付与される。
そして、タイミングを合わせて搬送された用紙Ｐが、転写ニップ部Ｃに搬送され、感光体ドラム１０と転写ロール１４との間に挟み込まれる。その際に、転写ロール１４から転写バイアスが印加されることで、感光体ドラム１０上に担持された未定着トナー像は、用紙Ｐ上に静電転写される。

その後、トナー像が静電転写された用紙Ｐは、転写ロール１４からの静電吸着力と用紙Ｐのコシによって感光体ドラム１０から剥離される。そして、搬送ガイド５５や定着入口ガイド８０により導かれて、転写ロール１４の用紙Ｐ搬送方向下流側に設けられた定着装置６０まで送られる。
定着装置６０に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着装置６０において熱および圧力による定着処理を受けることによって用紙Ｐ上に定着される。そして定着画像が形成された用紙Ｐは、画像形成装置１の排出部に設けられた排紙載置部５８に搬送され、一連の画像形成動作が完了する。

続いて、定着装置６０の構成について説明する。
図２は、定着装置６０の構成を示す断面図である。図２に示すように、定着装置６０は、加熱部材の一例としての定着ロール６１を回転自在に支持するとともに、定着ロール６１の一部領域を覆うように配設されたカバー部材の一例としての第１の筐体６５と、加圧部材の一例としての加圧ロール６２を回転自在に支持する第２の筐体６６とが連結され、ユニットとして構成されている。その際に、加圧ロール６２は、コイルバネ等からなる加圧手段（不図示）により定着ロール６１に圧接され、用紙Ｐが通過する定着ニップ部Ｎが形成されている。

定着ロール６１は、円筒状のコア６１１と、このコア６１１の表面側に被覆された離型層６１２とから構成されている。コア６１１は、例えば鉄で形成された、外径が例えば２５ｍｍ、肉厚が例えば０．１〜０．６ｍｍの薄肉ロールで構成されている。このように、本実施の形態の定着ロール６１は、薄肉で形成され、熱容量が小さく構成されているので、定着ロール６１を定着に適した温度まで上昇させるウォームアップタイムを極力短くすることが可能となる。
離型層６１２には、例えばシリコーン樹脂、フッ素樹脂等の耐熱性樹脂が用いられるが、トナーに対する離型性や耐摩耗性の観点から、フッ素樹脂が適している。フッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）等が使用できる。離型層６１２の膜厚は、例えば５〜１００μｍに形成される。

また、定着ロール６１の内部には、配光特性の異なる２本のハロゲンヒータ、すなわち第１の加熱部材としてのメインヒータ６７と、第２の加熱部材としてのサブヒータ６８とが配設され、定着ロール６１を加熱する。その際に、定着ロール６１の表面には温度センサ６９が接触して配置され、画像形成装置１の制御部４０は、この温度センサ６９による温度計測値に基づいてメインヒータ６７およびサブヒータ６８の点灯(通電)を制御する。そして、定着ロール６１の表面温度が所定の設定温度（例えば、１７５℃）を維持するように調整している。さらに、第１の筐体６５の内部の定着ロール６１の近傍には、サーモスタット７０が設けられ、このサーモスタット７０により定着ロール６１の過温昇による故障を防止している。
温度センサ６９は、後段で述べるウォームアップ動作時の定着ロール６１表面の温度を精度良く検出するために、定着ロール６１の周方向に関して、ハロゲンヒータ６７の近傍位置に配置されている。

ここで、図３は、メインヒータ６７およびサブヒータ６８の配光特性を示した図である。図３（ａ）がメインヒータ６７の配光特性を示し、図３（ｂ）がサブヒータ６８の配光特性を示している。ここで、配光特性とは、メインヒータ６７、サブヒータ６８に通電した際の軸方向の発熱量分布をいう。
図３（ａ）に示したように、メインヒータ６７は、定着ロール６１の軸方向における最大幅通紙領域の略全域を加熱するように配光されている。一方、図３（ｂ）に示したように、サブヒータ６８は、定着ロール６１の軸方向においてメインヒータ６７よりも狭い中央領域（最小幅通紙領域）を主に加熱するように配光されている。すなわち、定着ロール６１の軸方向の中央部領域については、メインヒータ６７とサブヒータ６８とにより加熱される領域は重複する。また、サブヒータ６８の配光特性は、定着ロール６１の軸方向に沿って一定とされているが、メインヒータ６７の配光特性は、両端部が中央部よりも大きく設定されている。これは、メインヒータ６７を長時間ＯＮにした場合、メインヒータ６７の軸方向中央部では熱が蓄熱され、中央部よりも外側に位置する両端部領域ではメインヒータ６７の熱が放熱されることにより温度分布が不均一になることを抑制するためである。
なお、本実施の形態の定着装置６０では、最小幅通紙領域が最大幅通紙領域の中央部に存在する、所謂センターレジスト方式を採用している。さらに、温度センサ６９は、定着ロール６１の最小幅通紙領域の略中央部に設けられている。

本実施の形態の定着装置６０においては、サブヒータ６８は、Ａ４ＳＥＦ（Ａ４ショートエッジフィード）を定着する際に使用するヒータであり、定着ロール６１の軸方向におけるサブヒータ６８の発熱領域長は、Ａ４サイズのショートエッジの長さと略同じである。そして、サブヒータ６８では、Ａ４ＳＥＦおよびＢ５ＳＥＦのシート（小サイズシート）を定着する際に、小サイズシートの定着領域の温度を所定の定着温度に保持するように、通電のＯＮ／ＯＦＦ制御が行なわれる。
一方、メインヒータ６７は、Ａ４ＬＥＦ（Ａ４ロングエッジフィード）を定着する際に使用するヒータであり、定着ロール６１の軸方向におけるメインヒータ６７の発熱領域長は、Ａ４サイズのロングエッジの長さと略同じである。メインヒータ６７では、Ａ４ＬＥＦ、Ａ３ＳＥＦ（Ａ３ショートエッジフィード）、Ｂ４ＳＥＦ、Ｂ５ＬＥＦのシート（大サイズシート）を定着する際に、大サイズシートの定着領域の温度を所定の定着温度に保持するように、通電のＯＮ／ＯＦＦ制御が行なわれる。

次に、加圧ロール６２は、例えば円柱状のシャフト６２１と、このシャフト６２１の周囲に設けられた耐熱弾性体層６２２と、耐熱弾性体層６２２の表面を覆う離型層６２３とから構成されている。シャフト６２１は、例えば鉄またはアルミニウムからなり、中空であってもよい。耐熱弾性体層６２２は、硬度が例えば４５°（アスカーＣ）の耐熱性材料であり、例えばシリコンスポンジまたはシリコンゴムから形成されている。また、耐熱弾性体層６２２は、肉厚は例えば６ｍｍに構成され、加圧ロール６２が定着ロール６１に圧接される際に、略一定のニップ幅が得られるように形成されている。なお、耐熱弾性体層６２２の肉厚は、６〜８ｍｍの範囲が好適である。離型層６２３は、トナーに対する離型性や耐摩耗性を有する例えばＰＦＡから形成されている。また、離型層６２３の膜厚は例えば３０〜１００μｍの範囲が好適である。

また、定着ロール６１と加圧ロール６２とで形成される定着ニップ部Ｎを挟んで上流側方向および下流側方向には、用紙Ｐが搬送される搬送路が形成され、用紙Ｐが下方から上方へと搬送される。定着ニップ部Ｎの上流側に形成された給紙口Ｑ（後段の図４も参照）には、用紙搬送系を構成する例えば板状の金属からなる定着入口ガイド８０が配設されている。また、定着ニップ部Ｎの下流側に形成された排紙口Ｒ（後段の図４も参照）には、用紙搬送系を構成する排紙ガイド９０,９１がそれぞれ配置されている。排紙ガイド９０,９１は、複数のリブで形成され、第１の筐体６５側と第２の筐体６６側とにそれぞれ設けられている。そして、排紙ガイド９０と排紙ガイド９１との間を用紙Ｐが通過するように構成されている。

さらに、定着ニップ部Ｎの下流側近傍の第１の筐体６５には、剥離部材としての剥離爪９２が定着ロール６１の軸方向（用紙の幅方向）に複数配設されている。この剥離爪９２は、定着ロール６１の表面を傷付けない程度の弱い力で定着ロール６１側に付勢され、かかる定着ロール６１の先端が定着ロール６１の表面に圧接し、定着ロール６１に巻き付こうとする用紙を剥がすように構成されている。

続いて、定着ロール６１内部におけるメインヒータ６７およびサブヒータ６８の配置位置について説明する。
図４は、メインヒータ６７およびサブヒータ６８の配置位置を説明する図である。図４に示したように、メインヒータ６７は、定着ロール６１の回転軸ｐに対して、第１の筐体６５と第２の筐体６６との間の給紙口Ｑ側に変位した位置に配置されている。一方、サブヒータ６８は、定着ロール６１の回転軸ｐに対して、メインヒータ６７とは略１８０°反対側、すなわち第１の筐体６５によって覆われている領域の方向に変位した位置に配置されている。
そして、メインヒータ６７の回転軸ｐに対する変位量は、サブヒータ６８の回転軸ｐに対する変位量よりも小さく設定されている。すなわち、メインヒータ６７と定着ロール６１内周面との最短距離ｍ１は、サブヒータ６８と定着ロール６１内周面との最短距離ｍ２よりも大きくなるように設定されている。

本実施の形態の定着装置６０では、このようにメインヒータ６７とサブヒータ６８とを配置することにより、以下に述べるように、ウォームアップ動作による定着ロール６１表面での温度ムラの発生を低減することを可能としている。
まず、画像形成装置１のメインスイッチがＯＮされた際に、本実施の形態の定着装置６０にて実行される定着ロール６１を定着に適した所定温度（定着温度）に達するまで加熱する動作、すなわちウォームアップ動作について述べる。
図５は、（ａ）が画像形成装置１のメインスイッチがＯＮされた後の定着ロール６１の表面温度の経時変化を示した図であり、（ｂ）がメインヒータ６７のＯＮ／ＯＦＦ制御を示すタイミングチャートと、定着ロール６１を回転駆動する定着ロール駆動モータ（不図示）のＯＮ／ＯＦＦ制御を示すタイミングチャートとを示した図である。なお、図５において、それぞれの時間軸は同一である。

本実施の形態の定着装置６０では、ウォームアップ動作時には、メインヒータ６７のみに通電して、メインヒータ６７だけを発熱（発光）させている。これは、上述したように、メインヒータ６７は定着ロール６１の軸方向における最大幅通紙領域の略全域を加熱するように配光されていることから、定着ロール６１の軸方向に亘って均一に加熱するには、メインヒータ６７のみを発熱させることが適切だからである。
そして、ウォームアップ動作時において、画像形成装置１のメインスイッチがＯＮされると、図５（ｂ）に示したように、メインヒータ６７がＯＮされる。一方、その場合に、定着ロール駆動モータはＯＦＦされており、定着ロール６１は停止した状態がしばらく維持される。これは、メインヒータ６７をＯＮするとともに、定着ロール駆動モータもＯＮして、定着ロール６１を回転させるとすると、メインヒータ６７からの輻射熱により加熱された定着ロール６１の熱が加圧ロール６２側に伝達されるため、定着ロール６１に対する加熱効率が低下する等の理由によるものである。

ここで、本実施の形態の定着装置６０では、上述したように、メインヒータ６７は定着ロール６１の回転軸ｐに対する変位量が小さくなる位置、すなわち回転軸ｐに近い位置に配置されている。
そのため、メインヒータ６７が定着ロール６１を加熱するに際して、定着ロール６１内周面の円周方向位置におけるメインヒータ６７と定着ロール６１内周面との距離の差を小さく設定することが可能となる。具体的には、メインヒータ６７からはサブヒータ６８の影となる領域Ｓ以外の領域であって、メインヒータ６７からの輻射熱を直接的に受けることができる領域のうち、最も遠い位置におけるメインヒータ６７と定着ロール６１内周面との距離ｍ３と、メインヒータ６７と定着ロール６１内周面との最短距離ｍ１との差を小さくすることができる。そのため、メインヒータ６７から輻射熱を直接的に受ける領域での輻射熱量差を小さくできるので、定着ロール６１を停止した状態においても、定着ロール６１の周方向での表面温度ムラを低減することが可能となる。

また、本実施の形態の定着装置６０では、上述したように、メインヒータ６７は、定着ロール６１の回転軸ｐに対して、第１の筐体６５と第２の筐体６６との間に形成された給紙口Ｑ側に変位した位置に配置されている。一方、サブヒータ６８は、定着ロール６１の回転軸ｐに対して、メインヒータ６７とは略１８０°反対側、すなわち第１の筐体６５によって覆われている領域の方向に変位した位置に配置されている。
このような配置構成により、定着ロール６１を停止した状態でメインヒータ６７が定着ロール６１を加熱するに際して、メインヒータ６７と定着ロール６１内周面との距離が最短距離ｍ１となる、給紙口Ｑに面する定着ロール６１の領域Ｔでは、メインヒータ６７から多くの熱量を受ける。ところが、領域Ｔは給紙口Ｑに面していることから、領域Ｔから比較的多くの熱量が発散されることとなる。
一方、サブヒータ６８の近傍に位置する定着ロール６１の領域Ｓ（上記したメインヒータ６７からはサブヒータ６８の影となる領域）は、メインヒータ６７と定着ロール６１内周面との距離が最長となるとともに、サブヒータ６８の影となるので、メインヒータ６７からの輻射熱は直接的には受け難い。また、通電されていないサブヒータ６８が吸熱部材として作用するため、定着ロール６１の領域Ｓは温度が上がり難い。ところが、本実施の形態の定着装置６０では、領域Ｓの周囲は、カバー部材である第１の筐体６５によって覆われているため、メインヒータ６７によって熱せられた定着ロール６１からの放射熱がこもり易い。それにより、領域Ｓでは、熱せられた定着ロール６１からの放射熱を間接的に受けて、温度が上昇することとなる。

このように、給紙口Ｑに面する定着ロール６１の領域Ｔでは、メインヒータ６７からの多くの熱量を受ける反面、比較的多くの熱量が発散される。その反対に、サブヒータ６８の近傍に位置する定着ロール６１の領域Ｓでは、メインヒータ６７からの輻射熱は直接的には受け難く、サブヒータ６８が吸熱部材として作用するため、温度が上がり難い反面、第１の筐体６５によって覆われているため、メインヒータ６７によって熱せられた定着ロール６１からの放射熱がこもり易い。そのため、定着ロール６１の領域Ｔと領域Ｓとの間の温度ムラは緩和される方向に作用することとなり、温度ムラを低減することが可能となる。
特に、定着ロール６１を薄肉で形成し、熱容量を小さく構成した場合においては、このような温度ムラの緩和効果が大きく働き易い。そのため、本実施の形態の定着装置６０では、上記した構成により、定着ロール６１での温度ムラを効果的に低減することが可能となる。

なお、本実施の形態の定着装置６０では、図４に示したように、メインヒータ６７は、定着ロール６１の回転軸ｐに対して、第１の筐体６５と第２の筐体６６との間の給紙口Ｑ側に変位した位置に配置されている。一方、サブヒータ６８は、定着ロール６１の回転軸ｐに対して、メインヒータ６７とは略１８０°反対側、すなわち第１の筐体６５によって覆われている領域の方向に変位した位置に配置されている。
このような配置構成の他、メインヒータ６７を、定着ロール６１の回転軸ｐに対して、第１の筐体６５と第２の筐体６６との間の排紙口Ｒ側に変位した位置に配置し、サブヒータ６８を、定着ロール６１の回転軸ｐに対して、メインヒータ６７とは略１８０°反対側の方向に変位した位置に配置することもできる。

ここで、図６は、定着ロール６１を停止した状態でメインヒータ６７が定着ロール６１を加熱する段階の完了時、すなわち、次に述べるメインヒータ６７をＯＮ状態に維持したまま、定着ロール駆動モータをＯＮして、定着ロール６１を回転させる段階を開始する際の定着ロール６１表面の温度ムラを示した図である。図６では、比較のために、図８に示したような従来の定着装置１００における同様の状態での定着ロール６１表面の温度ムラを示した。図８に示した従来の定着装置１００では、メインヒータ８７とサブヒータ８８とを用紙Ｐの搬送方向に向けて並列に配置した構成を有している。なお、図６では、定着ロール６１表面の周方向位置（横軸）を、ある基準位置からの角度位置として表している。また、図６では、定着ロール６１表面での温度分布の傾向を明確化して理解を容易にするため、概略的に直線で示しているが、実際には連続した温度カーブを描くものである（後段で示す図７においても、同様である。）。

図６に示したように、本実施の形態の定着装置６０では、給紙口Ｑに面する定着ロール６１の領域Ｔにおいて、従来の定着装置１００よりも定着ロール６１表面の温度は低くなる。その一方で、サブヒータ６８の影となる定着ロール６１の領域Ｓにおいては、従来の定着装置１００よりも定着ロール６１表面の温度は高くなる。このように、定着ロール６１を停止した状態でメインヒータ６７が定着ロール６１を加熱する段階の完了時において、従来の定着装置と比較して、定着ロール６１表面の温度ムラを低減することが可能となる。

引き続いて、定着ロール６１表面温度が所定値（第１の規定温度：Ｔ１（℃））に達した時点で（図５（ａ）参照）、メインヒータ６７をＯＮ状態に維持したまま、定着ロール駆動モータをＯＮして、定着ロール６１を回転させる。
これにより、定着ロール６１を回転させながら、メインヒータ６７からの輻射熱を定着ロール６１内周面全体に照射することで、定着ロール６１の表面温度の均一化を図っている。その際に、本実施の形態の定着装置６０では、メインヒータ６７は定着ロール６１の回転軸ｐに対する変位量が小さい位置に配置されているので、上述した定着ロール６１を停止した状態でメインヒータ６７が定着ロール６１を加熱する場合と同様に、定着ロール６１の表面温度の均一化を促進することができる。
そして、定着ロール６１の表面温度が定着に適した所定温度（第２の規定温度：定着温度：Ｒｅａｄｙ Ｔｅｍｐ（℃））に達した時点で（図５（ａ）参照）、定着ロール駆動モータをＯＦＦし、定着ロール６１の回転を停止させる。そして、定着装置６０は待機状態に入り、メインヒータ６７はＲｅａｄｙ Ｔｅｍｐ（℃）を維持するように、温調制御される。

ここで、本実施の形態の定着装置６０では、定着ロール駆動モータをＯＦＦして定着ロール６１の回転を停止した時点においては、メインヒータ６７からはサブヒータ６８の影となる領域Ｓに位置する定着ロール６１の表面は、定着ロール６１を回転させる時点において、給紙口Ｑに面する定着ロール６１の領域Ｔに位置していた定着ロール６１の表面であるように、定着ロール６１の回転が制御される。すなわち、定着ロール６１を回転させる時点と定着ロール６１の回転を停止した時点とでは、定着ロール６１の表面位置が略１８０°だけ回転した位置関係となるように設定される。

定着ロール６１を停止した状態でメインヒータ６７が定着ロール６１を加熱する段階が完了する時点では、定着ロール６１の領域Ｔと領域Ｓとの間の温度ムラは、図６に示したように、従来の定着装置１００（図８参照）に比較して低減される。そして、さらに定着ロール駆動モータをＯＮして、定着ロール６１を回転させることで、この温度ムラは、さらに低減される。
本実施の形態の定着装置６０では、このような動作制御に加えて、上述したような定着ロール６１の回転制御を行なうことで、定着ロール６１の回転を開始させた時点に相対的に高温であった領域が、回転停止時に、サブヒータ６８に対向する位置に停止される。ここで、サブヒータ６８は、ウォームアップ動作中は発熱させないため、熱容量の大きな吸熱部材として作用する。そのため、サブヒータ６８は、サブヒータ６８に対向する位置の定着ロール６１から熱を奪うこととなる。それにより、サブヒータ６８に対向する位置に停止した定着ロール６１の領域を、回転開始時において相対的に高温であった領域であるように設定することで、サブヒータ６８は、この領域から熱を奪うこととなる。特に、定着ロール６１を薄肉で形成し、熱容量を小さく構成した場合では、サブヒータ６８による吸熱作用が効果的に働く。その結果、サブヒータ６８による温度ムラの緩和効果が大きく働くこととなり、定着装置６０が待機状態にある場合（図５（ａ）参照）の定着ロール６１の周方向の温度ムラを極めて小さくすることが可能となる。

図７は、定着装置６０が待機状態にある場合における、定着ロール６１表面の温度ムラを示した図である。図７では、比較のために、図８に示した従来の定着装置１００における、同様の状態での定着ロール６１表面の温度ムラを示した。なお、図７では、図６と同様に、定着ロール６１表面の周方向位置（横軸）を、ある基準位置からの角度位置として表している。
図７に示したように、本実施の形態の定着装置６０では、ウォームアップ動作にて、定着ロール６１を回転させる時点と定着ロール６１の回転を停止した時点とでは、定着ロール６１の表面位置が略１８０°だけ回転した位置関係となるように設定することで、従来の定着装置１００（図８参照）と比較して、定着装置６０が待機状態にある場合の定着ロール６１表面の温度ムラを効果的に低減することが可能となる。なお、この場合には、定着ロール６１の表面での相対的に高温となる領域と、相対的に低温となる領域とは、本実施の形態の定着装置６０と従来の定着装置１００とでは逆の位置関係となる。

ここで、定着ロール６１を回転させる時点と定着ロール６１の回転を停止した時点とにおいて、定着ロール６１の表面位置が略１８０°だけ回転した位置関係となるように設定する制御は、画像形成装置１の制御部４０にて行なわれる。すなわち、定着ロール６１の回転数を例えばエンコーダのような回転数検知手段で検知する。そして、検知された回転数に基づいて、制御部４０は、定着ロール６１の回転を停止した時点において領域Ｓに位置する定着ロール６１の表面が、定着ロール６１を回転させる時点において領域Ｔに位置していた定着ロール６１の表面であるように、定着ロール駆動モータをＯＦＦするタイミングを算出する。そして、算出されたタイミングで定着ロール駆動モータに対して停止信号を出力する。
また、定着ロール６１の外表面に位置マークを記しておき、それをセンサで読み取ることで定着ロール６１の表面位置を把握する方式を用いることもできる。

以上説明したように、本実施の形態の定着装置６０においては、メインヒータ６７は、定着ロール６１の回転軸ｐに対して、第１の筐体６５と第２の筐体６６との間の給紙口Ｑ側に変位した位置に配置されている。一方、サブヒータ６８は、定着ロール６１の回転軸ｐに対して、メインヒータ６７とは略１８０°反対側の方向に変位した位置、すなわち第１の筐体６５によって覆われている領域の方向に変位した位置に配置されている。そして、メインヒータ６７の回転軸ｐに対する変位量は、サブヒータ６８の回転軸ｐに対する変位量よりも小さく設定され、メインヒータ６７と定着ロール６１内周面との最短距離ｍ１は、サブヒータ６８と定着ロール６１内周面との最短距離ｍ２よりも大きくなるように設定されている。
このような構成により、定着ロール６１を薄肉で形成し、熱容量を小さく構成した場合においても、定着装置６０のウォームアップ動作時および待機状態にある場合において、定着ロール６１の周方向の温度ムラを低減することが可能となる。そのため、定着ロール６１に破損が生じることを抑え、また、定着不良の発生を抑制して高品質なプリント画像を提供することが可能となる。

さらに、ウォームアップ動作時において、定着ロール６１を回転させる時点と定着ロール６１の回転を停止した時点とでは、定着ロール６１の表面位置が略１８０°だけ回転した位置関係となるように、定着ロール６１の回転を制御している。それにより、定着装置６０が待機状態にある場合において、定着ロール６１の周方向の温度ムラを低減する効果をさらに高めることが可能となった。

本発明の画像形成装置を示した概略構成図である。 定着装置の構成を示す断面図である。 メインヒータおよびサブヒータの配光特性を示した図である。 メインヒータおよびサブヒータの配置位置を説明する図である。 （ａ）が定着ロールの表面温度の経時変化を示した図であり、（ｂ）がメインヒータのＯＮ／ＯＦＦ制御を示すタイミングチャートと、定着ロール駆動モータのＯＮ／ＯＦＦ制御を示すタイミングチャートとを示した図である。 定着ロールを停止した状態でメインヒータが定着ロールを加熱する段階の完了時での定着ロール表面の温度ムラを示した図である。 定着装置が待機状態にある場合での定着ロール表面の温度ムラを示した図である。 従来の定着装置の構成を示した図である。

符号の説明

１…画像形成装置、１０…感光体ドラム、１１…帯電ロール、１２…レーザ露光器、１３…現像器、１４…転写ロール、１５…ドラムクリーナ、４０…制御部、６０…定着装置、６１…定着ロール、６２…加圧ロール、６５…第１の筐体、６６…第２の筐体、６７…ハロゲンヒータ（メインヒータ）、６８…ハロゲンヒータ（サブヒータ）、６９…温度センサ、７０…サーモスタット、８０…定着入口ガイド、９０,９１…排紙ガイド、９２…剥離爪

Claims (11)

1. 記録材に担持されたトナー像を定着する定着装置であって、
   回動可能な定着ロールと、
   前記定着ロールを押圧するように配置されてニップ部を形成する加圧部材と、
   前記ニップ部に記録材を搬入する給紙口と、当該ニップ部から記録材を搬出する排紙口とを形成するとともに、前記定着ロールの当該ニップ部とは反対側の領域を覆うカバー部材と、
   前記定着ロールの内部であって、当該定着ロールの回転軸に対して、前記ニップ部と前記給紙口との間の領域側または当該ニップ部と前記排紙口との間の領域側に変位した位置に配置された第１の加熱部材と、
   前記定着ロールの内部であって、当該定着ロールの回転軸に対して、前記カバー部材により覆われる領域側に変位した位置に配置された第２の加熱部材と
   を備えたことを特徴とする定着装置。
2. 前記第１の加熱部材は、前記定着ロールの内周面との距離が前記第２の加熱部材と当該定着ロールの内周面との距離よりも大きく設定されたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 前記第１の加熱部材は、使用可能な記録材の中で最大幅となる通紙領域の略全域を加熱することが可能に構成されたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
4. 前記第２の加熱部材は、前記第１の加熱部材よりも狭い通紙領域を加熱するように構成されたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
5. 前記定着ロールの表面温度を検知する温度センサをさらに備え、
   前記温度センサは、前記定着ロールの周方向に関して、前記第２の加熱部材よりも前記第１の加熱部材に近い位置に配置されたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
6. 前記定着ロールは、肉厚が０．１〜０．６ｍｍに形成されたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
7. トナー像を形成するトナー像形成部と、
   前記トナー像形成部によって形成されたトナー像を記録材上に転写する転写部と、
   前記記録材上に転写されたトナー像を当該記録材に定着する定着部とを含み、
   前記定着部は、
   回動可能な定着ロールと、
   前記定着ロールを押圧するように配置されてニップ部を形成する加圧部材と、
   前記ニップ部に記録材を搬入する給紙口と、当該ニップ部から記録材を搬出する排紙口とを形成するとともに、前記定着ロールの当該ニップ部とは反対側の領域を覆うカバー部材と、
   前記定着ロールの内部であって、当該定着ロールの回転軸に対して、前記ニップ部と前記給紙口との間の領域側または当該ニップ部と前記排紙口との間の領域側に変位した位置に配置された第１の加熱部材と、
   前記定着ロールの内部であって、当該定着ロールの回転軸に対して、前記カバー部材により覆われる領域側に変位した位置に配置された第２の加熱部材と、
   前記定着ロールの回転駆動と、前記第１の加熱部材および／または前記第２の加熱部材へ供給する電力とを制御する制御部と
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
8. 前記制御部は、画像形成動作に先立ち、前記第１の加熱部材への通電を行ない、前記定着ロールが第１の規定温度に達した後、当該第１の加熱部材への通電に加えて当該定着ロールを回転駆動し、当該定着ロールが第２の規定温度に達した時点で、当該定着ロールの回転を停止させることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
9. 前記制御部は、前記第１の規定温度に達した後、前記定着ロールの回転を開始する時点で前記第１の加熱部材と対向する領域に位置していた当該定着ロールの表面が、前記第２の規定温度に達した時点で前記定着ロールの回転を停止させた際に、前記第２の加熱部材と対向する領域に位置するように、当該定着ロールの回転を制御することを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
10. 前記制御部は、画像形成動作に先立ち、前記第２の加熱部材への通電を停止した状態を維持することを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
11. 前記第２の加熱部材は、前記定着ロールの回転軸に対して、前記第１の加熱部材とは略１８０°反転した位置に配置されたことを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。

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