JP6032898B2

JP6032898B2 - 定着装置

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Description

本発明は電子写真方式を用いた、プリンタ、複写機、及び、ファクシミリなどの画像形成装置に搭載され、記録材に形成されたトナー画像を記録材に定着する定着装置に関する。

定着装置として、近年ではフィルム加熱方式が普及している。フィルム加熱方式の定着装置は、フィルムと、フィルムの内面に接触するセラミックヒータと、フィルムを介してヒータと共にニップ部を形成する加圧回転体としての加圧ローラを有する。また、このニップ部でトナー像を担持した記録材を搬送しつつ加熱しトナー像を記録材に定着する。上記の定着装置においては、フィルムとして熱容量の小さい部材を用いることによって、フィルムが定着温度に達する時間（ウォームアップ時間）を短縮でき、かつ消費電力を小さくできるという利点がある。

上記のようなフィルム加熱方式の定着装置における加圧ローラとして、長手方向において、中央部から端部にむけてその外径が徐々に大きくなる形状、所謂、逆クラウン形状にしているものが良く知られている。これは、記録材をニップ部で搬送する際に、長手方向の中央部に比べて端部にいくほど記録材を相対的に速く搬送することによって、ニップ部における記録材の歪みや撓みの発生を抑制し、記録材のしわの発生を抑制するための形状である。

しかしながら、加圧ローラを逆クラウン形状にしたとしても、その逆クラウン量が減ってしまい記録材のしわ発生の抑制効果が薄れる場合がある。

例えば、加圧ローラの長手方向の中央部よりも端部の方が放熱しやすいので、加圧ローラの長手方向の端部の温度が中央部よりも下がる場合がある。この場合は、加圧ローラの長手方向の中央部が端部よりも膨張するので、加圧ローラが冷えている時よりも逆クラウン量が減ってしまう。

また、図９に示すように、逆クラウン形状の加圧ローラ２２は、逆クラウン形状をしたゴム層２７の外側に離形層としてストレート形状のチューブ２８を被せているものがある。この加圧ローラにおいては、ゴム層がチューブから受けるテンションは、加圧ローラの長手方向の中央部のテンションＦ１よりも端部のテンションＦ２の方が大きくなる。従って、加圧ローラ２２の全体が温まると中央部ほどゴムが熱膨張しやすくなるため、加圧ローラの逆クラウン量が減ってしまう。

上記の課題に対して特許文献１には加圧ローラが所定の温度状態において所定の逆クラウン量を確保できるように、余裕をもって逆クラウン量を設定するものが開示されている。

特開２００５−１９５８５６号公報

しかしながら、特許文献１のように加圧ローラの逆クラウン量の設定をすると、プリント開始時のように加圧ローラが冷えている時には、加圧ローラの長手方向の中央部に対して端部の記録材の搬送速度が大きくなりすぎて記録材に撓みが生じる可能性がある。この撓みによって記録材が変形して大きく跳ね上がり、記録材の上のトナー画像がガイドなどに擦れて画像不良になる場合あるという課題がある。

従って、加圧ローラの使用状況によらず加圧ローラを適正な逆クラウン形状にして記録材のしわの発生を抑制できる定着装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の好適な実施態様の１つ目は、筒状のフィルムと、長手方向の発熱分布を変更することが可能で、前記フィルムの内面に接触し前記フィルムを加熱するヒータと、前記長手方向の端部の外径が中央部より大きく、前記フィルムと接触し、前記フィルムを介して前記ヒータと共にニップ部を形成する加圧ローラと、前記ヒータの前記長手方向の中央部の温度を検知する第１の温度検知部材と、前記ヒータの前記長手方向の端部の温度を検知する第２の温度検知部材と、前記ヒータの長手方向の発熱分布を変更し、前記第１の温度検知部材の検知温度が目標温度になるように前記ヒータを制御する制御部と、を備え、前記ニップ部で記録材を搬送しつつ加熱し記録材の上のトナー像を記録材に定着する定着装置において、記録材が前記ニップ部に至る前に前記第１の温度検知部材の検知温度から前記第２の温度検知部材の検知温度を減じた値が所定値よりも大きい場合は、前記所定値より小さい場合よりも、少なくとも記録材が前記ニップ部に至るまでの期間において前記ヒータの前記中央部の発熱量に対する前記端部の発熱量が大きくなるように前記制御部は前記ヒータを制御することを特徴とするものである。

本発明によれば、定着装置において加圧ローラの使用状況によらず加圧ローラが適正な逆クラウン形状になるようにすることで、記録材のしわの発生を抑制できる。

実施例１に係る定着装置が搭載可能な画像形成装置の断面図実施例１に係る定着装置の断面図実施例１に係る定着装置の斜視図実施例１に係るヒータの構成図実施例１に係る定着装置の加圧ローラの長手方向の外径の形状を示した図実施例１に係る定着装置の加圧ローラの熱膨張を示した図実施例１に係る定着装置の温度検知素子の温度推移を示す図実施例１に係る定着装置の別のヒータの構成図実施例２に係る定着装置の加圧ローラの構成を示す図

（実施例１）
図１は、実施例１に係る定着装置を搭載可能なカラー画像形成装置を示す概略構成図である。こ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。画像形成装置の構成は、４つのカラー毎に画像形成部（画像形成ユニット）を備えている。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。画像形成部は、イエロー色の画像を形成する画像形成部１Ｙと、マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１Ｍと、シアン色の画像を形成する画像形成部１Ｃと、ブラック色の画像を形成する画像形成部１Ｂｋである。

以下、イエロー色の画像形成部について説明する。他の色の画像形成部については、イエロー色と同じ構成なので、説明を省略する。

画像形成部１Ｙには、それぞれ、感光ドラム２ａが設置されている。感光ドラム２ａの周囲には、帯電ローラ３ａ、現像装置４ａ、転写ローラ５ａ、ドラムクリーニング装置６ａが設置されている。帯電ローラ３ａと現像装置４ａ間の上方には、露光装置７ａがそれぞれ設置されている。現像装置４ａには、それぞれイエロー色のトナーが収納されている。

画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの各１次転写部Ｎに、転写媒体としての無端ベルト状の中間転写体４０が当接している。中間転写ベルト４０は、駆動ローラ４１、支持ローラ４２、２次転写対向ローラ４３間に張架されており、駆動ローラ４１の駆動によって矢印方向（時計方向）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Ｎにて中間転写ベルト４０を介して各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに当接している。２次転写対向ローラ４３は、中間転写ベルト４０を介して２次転写ローラ４４と当接して、２次転写部Ｍを形成している。中間転写ベルト４０の外側の駆動ローラ４１近傍には、中間転写ベルト４０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４５が設置されている。また、２次転写部Ｍの記録材Ｐの搬送方向下流側には定着装置１２が設置されている。プリント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各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが、それぞれ帯電ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄによって一様に、本実施の形態では負極性に帯電される。そして、露光装置７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ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を帯電された各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ上にそれぞれ走査露光し、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２ａ上に、感光ドラム２ａ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。この静電吸着により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Ｎ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４０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４０は画像形成部１Ｍ側に回転される。そして、画像形成部１Ｍにおいても、前記同様にして感光ドラム２ｂに形成されたマゼンタのトナー像が、中間転写ベルト４０上のイエローのトナー像上に重ね合わせて、１次転写部Ｎにて転写される。以下、同様にして中間転写ベルト４０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１Ｃ、１Ｂｋの感光ドラム２ｃ、２ｄ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Ｎにて順次重ね合わせる。これにより、フルカラーのトナー像が中間転写ベルト４０上に形成される。そして、中間転写ベルト４０上のフルカラーのトナー像先端が２次転写部Ｍに移動されるタイミングに合わせて、レジストローラ４６により記録材（転写材）Ｐを２次転写部Ｍ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４４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は定着ユニット１２に搬送されて、フィルム２０と加圧ローラ２２間の定着ニップ部でフルカラーのトナー像を加熱、加圧して記録材Ｐ表面に溶融定着させる。その後、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。上記した１次転写時において、感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ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６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ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４０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４５によって除去されて回収される。

次に、図２及び図３を用いて、本実施例の定着装置１２について説明する。定着装置１２は、フィルム加熱方式の装置である。図２は定着装置１２の概略図、図３は定着装置１２の斜視図である。

定着装置１２は、加熱回転体としての筒状のフィルム２０と、フィルム２０の内面に接触するヒータ１６と、フィルム２０を介してヒータ１６と共にニップ部Ｎｔを形成する加圧回転体としての加圧ローラ２２と、を有する。また、このニップ部Ｎｔでトナー像を担持した記録材を搬送しつつ加熱しトナー像を記録材に定着する。

本実施例では、ヒータ１６はセラミックヒータである。ヒータ１６の詳細については後述する。

加圧ローラ２２は、ステンレス製の芯金の外側に射出成型によりシリコーンゴム層を形成し、その外側にＰＦＡ樹脂を被覆してなる。この加圧ローラ２２は、その芯金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在に保持されている。加圧ローラ２２の詳細については後述する。

ヒータホルダ１７は、横断面が略半円弧状樋型の形状であり、耐熱性及び剛性を有する部材である。ヒータホルダ１７には、ヒータ１６がヒータホルダ１７の長手方向に沿って配設されている。また、フィルム２０は、ヒータホルダ１７にルーズに外嵌させてあり、フィルム２０の内面がヒータホルダ１７によってガイドされる。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されている。

定着装置１２においては、ヒータ１６、ヒータホルダ１７、及び、フィルム２０はユニット化されている。このユニットを以後、フィルムユニットと記す。

フィルムユニットは、ヒータ１６が加圧ローラに対向する向きでヒータホルダ１７の両端部が不図示の加圧機構により片側当たり１２．５ｋｇｆの力で加圧ローラ２２の軸線方向に直交する方向に付勢されることで、フィルム２０を介して加圧ローラ２２に圧接する。これにより、定着処理に必要な所定幅のニップ部Ｎｔを形成している。

１８は、第１の温度検知部材としてのメインサーミスタ、１９ａ及び１９ｂは、第２の温度検知部材としてサブサーミスタである。メインサーミスタ１８、サブサーミスタ１９ａ及び１９ｂはヒータ１６の加圧ローラ２２に対向する面と反対側の面（以下、裏面と記す。）に接触させている。メインサーミスタ１８は、ヒータ１６の長手方向の中央部又はその近傍に設けられている。サブサーミスタ１９ａ及び１９ｂは、ヒータ１６の長手方向の中央から等しい距離離れた端部（中央から９９ｍｍの両端部）に設けられている。メインサーミスタ１８とサブサーミスタ１９ａ及び１９ｂは、図２に示す制御部２１に接続される。制御部２１は、メインサーミスタ１８又はサブサーミスタ１９ａ及び１９ｂの検知温度をもとに、ヒータ１６の制御を行う。

２３は入り口ガイドで、２６は排紙ローラである。入り口ガイド２３は、記録材Ｐが定着装置１２のニップ部Ｎｔに正確に向かうように記録材をガイドする役割を果たす。本実施例においては、入り口ガイド２３は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂で形成されている。

加圧ローラ２２は不図示の駆動手段により矢印の反時計方向に所定の周速度で回転駆動する。この加圧ローラ２２が回転駆動することでニップ部Ｎｔにおいて摩擦力が生じ、この摩擦力によってフィルム２０に回転力が作用する。そして、フィルム２０は、その内面がヒータ１６と摺擦しながら、ヒータホルダ１７の外回りを矢印の時計方向に回転する。上記のフィルム２０の内面とヒータ１６又はヒータホルダ１７との接触面の摺擦抵抗を下げるため、フィルム２０の内面にはグリスが塗布されている。

加圧ローラ２２が回転駆動されてフィルム２０が従動回転する際には、ヒータ１６に通電がなされる。ヒータ１６が定着処理のための目標温度まで立ち上げられて温調された状態において、ニップ部Ｎｔに、未定着トナー像を担持した記録材Ｐが導入される。そして、ニップ部Ｎｔにおいて記録材Ｐのトナー像の担持面がフィルム２０の外面に密着し、フィルム２０と共に搬送される。この搬送過程において、ヒータ１６の熱がフィルム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が記録材Ｐの上に定着される。ニップ部Ｎｔを通過した記録材Ｐはフィルム２０から曲率分離し、排紙ローラ２６で装置外に排出される。

ここで、本発明に係るヒータ１６の構成について図４を用いて説明する。１００はアルミナ、窒化アルミ等のセラミック材料により形成される高熱伝導性の基板である。基板１００は細長い形状で、短手方向の幅はニップ部Ｎｔの記録材搬送方向の幅よりも広い。

ヒータ１６は、裏面発熱型、つまり、基板１００の加圧ローラ２２と対向する面に対して裏面に、発熱体（通電発熱体抵抗層）が基板１００の長手方向に沿ってスクリーン印刷等の手段によって形成されているヒータである。発熱体は、銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）等の導電材料からなり、少なくとも２系列の第１の発熱体１０１及び第２の発熱体１０２を有する。第１の発熱体１０１及び第２の発熱体１０２の上には、ガラス等からなる絶縁保護層１０６が形成されている。

図４に示すように、基板１００の上に形成される第１の発熱体１０１及び第２の発熱体１０２は共に、基板１００の長手方向の長さは２２３ｍｍである。第１の発熱体１０１は電極部材１０３と電極部材１０４との間に不図示の電源より給電されることにより発熱し、第２の発熱体１０２は電極部材１０３と電極部材１０５との間に不図示の電源より給電されることにより発熱する。制御部によるヒータ１６の制御は、第１の発熱体１０１及び第２の発熱体１０２に印加する電圧のデューティーや波数等を適切に制御して図３に示したメインサーミスタ１８によるヒータ１６の検知温度が目標温度になるように行われる。

また、第１の発熱体及び第２の発熱体への給電はそれぞれ独立して行うことができる。基板１００上で記録材搬送方向下流側に配置した第２の発熱体１０２は、基板１００の長手方向で端部の単位長さあたりの抵抗値が中央部より高くなるように形成してある。具体的には、図４に示すように発熱体１０２は、長手方向の長さ２２３ｍｍのうち両端部２０ｍｍの領域において、短手方向の幅を絞ることによって、その領域だけ中央部に比べて単位長さあたりの抵抗値が高くなるようにしている。第２の発熱体の長手方向の中央部の単位長さあたりの抵抗値を１００％とすると、長手方向の端部の単位長さあたりの抵抗値は１２０％となっている。これにより、第２の発熱体１０２は、基板１００の長手方向の中央部に比べて、長手方向の端部の発熱量が大きくなる第１の発熱体１０１の単位長さあたりの抵抗値は基板１００の長手方向で均一である。また、実施例では、第１の発熱体１０１と第２の発熱体１０２は、基板１００の長手方向全体での抵抗値はほぼ等しくなる。すなわち、第１の発熱体１０１の電極部材１０３と１０４と間の抵抗値と、第１の発熱体１０２の電極部材１０３と１０５と間の抵抗値は等しい。この結果、第１の発熱体１０１と第２の発熱体１０２に同じデューティー比で通電を行った場合には、第１の発熱体１０１の長手方向全体での発熱量と第２の発熱体１０２の長手方向全体の発熱量は同じになる。しかしながら、第２の発熱体１０２は基板１００の長手方向の端部の発熱量が中央部より大きいため、ヒータ１６の長手方向の発熱分布は端部の発熱量が中央部よりも大きい分布になる。つまり、第１の発熱体１０１へのデューティー比と第２の発熱体１０２へのデューティー比を変えることで、ヒータ１６の長手方向の発熱分布を変えることが可能である。

次に、本実施例における加圧ローラ２２について詳細に説明する。加圧部材としての加圧ローラ２２は、ＳＵＳ等の金属の芯金の外側にシリコーンゴム等の耐熱性のゴムからなるゴム層２７を長手方向にわたって約３．５ｍｍの厚さで設けている。更にその外側には厚み７０μｍのＰＦＡ（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）の離型層２８を形成してある。加圧ローラ２２のゴム層及び離型層の長手方向の長さは２３１ｍｍであり、長手方向の中心から左右の端部までの長さは、１１５．５ｍｍである。

ここで、本実施例における加圧ローラ２２の逆クラウン量について説明する。図５に本実施例における室温（２５℃）における加圧ローラ２２の長手方向の外径形状を示す。図５の縦軸は、長手方向の中央の外径２５ｍｍに対しての差である。また、加圧ローラの形状は、長手方向の中央に対して左右対称である。よって、図５は、加圧ローラ２２の長手方向の中心から片側のみの様子を示した。図５から、加圧ローラの長手方向の中央から端部に向かって外径が徐々に大きくなる逆クラウン形状であることが分かる。

図６に加圧ローラ２２を加熱した場合に、加圧ローラ２２の外径を測定した結果を示す。測定を行った位置は、加圧ローラの長手方向の中央の第１のポイントと、長手方向の中央から端部に向かう方向で中央から１０５ｍｍ離れた第２のポイントで行った。第２のポイントは、ＬＴＲサイズの記録材においては短手方向の端から３ｍｍ内側の位置に対応する。図６より、加圧ローラの長手方向の中央及び端部は共に、温度が高くなるほど、線形的に外径が大きくなっていることが分かる。これは、ゴム層の熱膨張によるものである。室温（２５℃）における加圧ローラの外径で、加圧ローラ２２の長手方向の中央と端部とで差があるのは、もともと逆クラウン形状で長手方向の中央部は端部よりも外径が小さいためである。この測定結果から、加圧ローラの長手方向の中央部及び端部は共に６μｍ／℃で熱膨張することが分かる。

本実施例では定着装置が温まった状態から記録材を定着装置のニップ部Ｎｔで搬送する場合について考える。ここで言う定着装置が十分温まった状態とは、ＬＴＲサイズの記録材を連続で１００枚通紙した直後の状態を示す。定着装置が十分に冷えた状態においてはメインサーミスタ１８の検知温度とサブサーミスタ１９ａ又は１９ｂの検知温度との温度差はほとんどない。一方、定着装置１２が温まった状態の上記の温度差は、前のプリントジョブの履歴や、前のプリントジョブが終了してからの定着装置１２の待機時間によって変化する。

ここで、上記の温度差の変化について説明する。メインサーミスタ１８、サブサーミスタ１９ａ、及び、サブサーミスタ１９ｂによるヒータ１６の検知温度をそれぞれ、Ｔｍ、Ｔｓ１、及び、Ｔｓ２とする。メインサーミスタ１８による検知温度からサブサーミスタ１９ａの検知温度を減じた温度差（Ｔｍ−Ｔｓ１）をΔＴ１、メインサーミスタ１８による検知温度からサブサーミスタ１９ｂの検知温度を減じた温度差（Ｔｍ−Ｔｓ２）をΔＴ２とする。温度差ΔＴ１、ΔＴ２が大きくなるほど、ヒータ１６の長手方向の端部よりも中央部の温度が高くなるので、加圧ローラ２２としては長手方向の中央部が端部よりも熱膨張しやすくなる。これは、逆クラウン量が減少する方向なので、記録材のしわが発生しやすくなる。

図７は温度Ｔｍ、Ｔｓ１、及び、Ｔｓ２のプリント終了後の推移を示す。プリント終了直後の温度Ｔｍ、Ｔｓ１、及び、Ｔｓ２は、直前のプリントジョブの内容によって大きく異なる。例えば、小サイズの記録材を多量に連続プリントした直後は、その記録材が通過しない非通紙部昇温が大きいため、サブサーミスタで検知する温度Ｔｓ１及びＴｓ２が高くなりやすい。その後、温度Ｔｍ、Ｔｓ１、Ｔｓ２は放熱により徐々に低下していく。加圧ローラ２２及びフィルム２０及びヒータ１６などの放熱量は長手方向の中央部よりも端部の方が大きいので、プリント後しばらくの間、温度差ΔＴ１、ΔＴ２は徐々に大きくなる。ただし、最終的に定着装置が室温（２５℃）になると、温度差ΔＴ１、ΔＴ２は限りなくゼロに近づく。

以上述べたように、温度差ΔＴ１、ΔＴ２は、前のプリントジョブの履歴やプリント後からの待機時間Ｔｘによって変化する値である。この温度差ΔＴ１、ΔＴ２の変化に伴い、加圧ローラの逆クラウン量も、変化する。尚、以降の説明において、温度差ΔＴ１及びΔＴ２のうち、温度差が大きい方をΔＴとする。

表１に、温度差ΔＴに応じた記録材がニップ部Ｎｔ突入するまでの期間におけるヒータ１６の第１の発熱体１０１に対する第２の発熱体１０２１への通電比を示す。

本実施例では、定着装置１２の動作開始から、記録材がニップＮｔに突入までの大部分の期間において、ヒータ１６に投入可能な全電力（１０００Ｗ）が通電される。表１において、第１の発熱体１０１に対する第２の発熱体１０２への通電比が１００％の時は、第１の発熱体１０１及び第２の発熱体１０２に同じの電力（５００Ｗ）が供給されているという意味である。また、第１の発熱体１０１に対する第２の発熱体１０２への通電比が１２０％の時は、第１の発熱体１０１に供給される電力は４５５Ｗで、第２の発熱体に供給される電力は５４５Ｗである。

第１の発熱体１０１と、第２の発熱体１０２との合計で１０００Ｗを超えない範囲で表１の通電比になるようにヒータ１６を制御する。

表１は本実施例における定着装置１２で搬送可能な最大幅の記録材であるＬＴＲサイズ（幅２１６ｍｍ）を搬送する場合である。本実施例では、記録材が定着装置１２のニップ部Ｎｔで搬送される搬送速度は２４０ｍｍ／ｓｅｃであり、スループットは、４０枚／分である。

本実施例の特徴的な部分は、温度差ΔＴが所定値より大きい場合、小さい場合よりも記録材のニップ部Ｎｔに突入する直前までのヒータ１６の第１の発熱体に対する第２の発熱体の通電比を高くする。これは、温度差ΔＴが大きい程、加圧ローラ２２の逆クラウン量が減少するので、ヒータ１６の長手方向の端部の発熱量を大きくして加圧ローラ２２の端部を熱膨張させることで適正な逆クラウン量になるようにするためである。その結果、前のプリントジョブの履歴やそのプリントジョブの終了してからの待機時間によらず、加圧ローラ２２の逆クラウン量は適正な量に維持される。よって、定着装置が温まった状態から記録材をプリントしても、紙しわを抑制することができる。

次に、実施例１の変形例１について説明する。加圧ローラ２２の長期間使用すると、耐久的に加圧ローラ２２の逆クラウン量が減少する場合がある。

上記のような場合は、表２に示すように温度差ΔＴが所定値より高い場合は、低い場合よりもヒータ１６の第１の発熱体に対する第２の発熱体の通電比を高くするのに加えて、加圧ローラ２２でプリントした記録材の積算枚数に応じて通電比を変えても良い。具体的には、温度差ΔＴが同じであっても、加圧ローラ２２でプリントした記録材の積算枚数が所定枚数より多い場合は、少ない場合よりもヒータ１６の第１の発熱体に対する第２の発熱体の通電比を高く設定する。

次に、実施例１の変形例２について説明する。加圧ローラ２２の逆クラウン量は、加圧ローラ２２の温度が高い状態で使用された期間が長い程、より減少しやすいことが知られている。

加圧ローラ２２の温度が高い状態で記録材の搬送が行われる場合としては、幅の狭い小サイズの記録材を搬送した場合がある。つまり、定着装置１２で搬送可能な記録材の最大の幅がＬＴＲサイズの幅（２１６ｍｍ）の場合には、それよりも幅の狭い小サイズ記録材は、Ａ４サイズ、Ｂ５サイズ、Ａ５サイズ等の記録材である。このような小サイズの記録材が搬送されると、記録材の記録材搬送方向に直交する方向の幅に対してヒータ１６上の発熱体の長手方向の長さの方が長いため、非通紙部昇温する。また、加圧ローラ２２の長手方向の長さに対しても記録材の幅が小さいため、ヒータ１６の熱がフィルム２０を介して直接的に加圧ローラ２２に伝わるので、加圧ローラ２２の長手方向の端部は高温になる。

更に、同じ幅の記録材を搬送する場合でも、記録材の厚み（坪量）によっても、加圧ローラ２２の端部の温度上昇の程度は異なる。変形例２では、加圧ローラ２２に与えられた熱量を予測し、それを基にヒータ１６の第１の発熱体に対する第２の発熱体の通電比を設定する。

具体的には、変形例２では、１枚の記録材をニップ部Ｎｔで搬送している間のサブサーミスタ１９ａ及び１９ｂの検知温度Ｔｓ１及びＴｓ２の最大値をＴｓｍａｘした時に、Ｔｈ＝Ｔｓｍａｘ／１００で算出されるＴｈを記録材が搬送される毎に足し合わせて積算する。この積算値を熱履歴積算カウントと記す。すなわち、ＬＴＲサイズの記録材が１００枚連続通紙された場合には、Ｔｈ＝２２０／１００＝２．２であるため、熱履歴積算カウントとして２．２×１００＝２２０が追加されることとなる。

上記のような場合は、表３に示すように温度差ΔＴが所定値より高い場合は、低い場合よりもヒータ１６の第１の発熱体に対する第２の発熱体の通電比を高くするのに加えて、熱履歴カウントに応じて通電比を変えても良い。具体的には、温度差ΔＴが同じであっても、熱履歴カウントが所定数より多い場合は、少ない場合よりもヒータ１６の第１の発熱体に対する第２の発熱体の通電比を高く設定する。

以上述べたように、変形例１及び変形例２によって、定着装置１２の耐久使用や熱履歴によらず、定着装置１２が温まった状態から記録材を搬送しても、紙しわの発生を抑制することができる。

（実施例２）
本実施例は、実施例１における記録材のニップ部Ｎｔに到達するまでのヒータ１６の第１の発熱体１０１に対する第２の発熱体１０２への通電比を、加圧ローラ２２の温度に基づいて設定する。尚、実施例１と同様の構成については説明を省略する。

図９に実施例２の加圧ローラ２２の層構成を示す。加圧ローラ２２は逆クラウン形状をしたゴム層２７にストレート形状のＰＦＡの筒状のチューブ２８を被覆している。そのため、上記のチューブによって加圧ローラ２２の外側にかかるテンション（締め付け力）は長手方向の中央部のテンションＦ１に比べて端部のテンションＦ２の方が大きい。従って、加圧ローラ２２の長手方向の端部は、中央部よりも大きいテンションに抗して膨張する必要があるので、膨張し難い。その結果、加圧ローラ２２が全体的に温まるほど、加圧ローラ２２の逆クラウン量が小さくなる場合がある。このような状況は、特に、前回転及び後回転が頻繁に繰り返される間欠プリントで起こりやすい。

そこで、本実施例では、加圧ローラ２２の温度を予測し、その予測温度に応じて、記録材がニップ部Ｎｔに到達までの期間で、ヒータ１６の第１の発熱体に対する第２の発熱体１０２への通電比を変更する。

加圧ローラ２２の温度の予測方法としては、プリント動作を前回転中（後回転中）、定着処理中、又は待機中などに分割し、各動作毎に設定した係数を単位時間ごとに加算、減算して算出される積算値で予測する。係数の加算は前回転時などにヒータ１６によって加圧ローラに蓄熱され加圧ローラ２２の温度が上がることを意味し、係数の減算は待機時の放熱や定着処理時に記録材に熱を奪われて加圧ローラ２２の温度が下がることを意味する。各係数は実験で加圧ローラ２２の温度の変化量に応じて定める。尚、本実施形態では、記録材を連続プリントしたときに飽和する加圧ローラ２２の温度は９０℃である。加圧ローラ２２の温度が９０℃以上に昇温するのは、前回転や後回転などが頻繁に繰り返される間欠プリントの場合であり、プリントジョブ間の待機時間が短いほど加圧ローラ２２は昇温しやすい。なお、加圧ローラ２２の温度を予測する方法は上述に限定されるものではない。また、加圧ローラ２２の温度を予測するのではなく、温度検知部材で直接測定する方法でも良い。

表８に加圧ローラ２２の予測温度に応じた第１の発熱体に対する第２の発熱体への通電比の設定を示す。本実施例では、加圧ローラ２２の予測温度が所定温度より高い場合は、低い場合よりも、記録材がニップ部Ｎｔに到達までの期間で、第１の発熱体に対する第２の発熱体への通電比を大きくする。これは、加圧ローラ２２の予測温度が所定温度より高い場合は、低い場合よりも加圧ローラ２２の逆クラウン量は減少していると予測できるからである。従って、第１の発熱体に対する第２の発熱体への通電比を大きくすることで、加圧ローラ２２の端部をより膨張させて適正な逆クラウン量が確保できるようにする。

以上、実施例２によって、間欠プリントを何度も繰り返した場合でも紙しわの発生を抑制することができる。

また、表５、６に示すように、実施例２の加圧ローラの温度に応じて通電比を変更するものに加えて、実施例１で説明した加圧ローラ２２の耐久枚数、熱履歴カウント、及び温度差ΔＴによって通電比を変更するものを組み合わせて通電比を設定してもよい。

例えば、加圧ローラ２２の予測温度が同じ場合でも、温度差ΔＴが大きく、耐久枚数又は熱履歴カウントが多いほど、第１の発熱体１０１に対する第２の発熱体１０２への通電比をより高く設定するなどが考えられる。

尚、実施例１及び２において、ヒータ１６の第１の発熱体に対する第２の発熱体の通電比を変更する期間は、プリントジョブ信号を受信してから記録材が定着装置１２のニップ部Ｎｔに到達するまでの期間とした。これは、記録材の定着処理中に、ヒータ１６の長手方向の発熱分布を記録材のしわの発生を抑制するための分布にすると、定着性に影響が出る場合があり、それを回避するためである。しかしながら、プリントジョブ信号を受信してから記録材がニップ部Ｎｔに到達するまでの期間で上記の通電比を変更しても、加圧ローラ２２の逆クラウン量を適正量にすることできなければ、先行する記録材と後続する記録材の間でニップ部Ｎｔが紙間となる期間も上記の通電比を変更することが考えられる。更に、それでも加圧ローラ２２の逆クラウン量が適正量にならない場合には、定着処理中であっても、定着性とのバランスを考慮して上記の通電比を変更することも可能である。

また、ヒータ１６の構成としては、図４に示した実施例１の構成に限らず、ヒータ１６の長手方向の発熱分布を変更して、中央部よりも端部の発熱量を大きくできるものであればよい。例えば、図８に示すように、基板の長手方向の端部よりも中央部の発熱量が大きい第１の発熱体と、基板の長手方向の中央部よりも端部の発熱量が大きい第２の発熱体と、を有するものでも良い。

更に、ヒータ１６のメインサーミスタ１８は、ヒータ１６の基板１００の上ではなく、フィルム２０の長手方向の中央部又は中央部近傍の温度を検知するものであっても良い。メインサーミスタ１８は、フィルム２０の温度を検知し、サブサーミスタ１９ａ又は１９ｂがヒータ１６の温度を検知する構成であっても良い。

尚、定着装置１２のニップ部Ｎｔで搬送された記録材の積算枚数が多い、あるいは、熱履歴積算カウントが大きい場合には、前述したように加圧ローラ２２の長手方向の中央部と端部の外径差は小さくなり逆クラウン量は減少する。しかしながら、幅の狭い小サイズの記録材を連続で搬送した後は、非通紙部昇温の影響で加圧ローラ２２の長手方向の端部においては、温度が高く、外径も新品状態又はそれ以上の大きさになっており、記録材のしわは発生しない場合がある。よって、小サイズの記録材を連続搬送した直後に、この小サイズの記録材よりも幅の広い記録材を搬送する場合には、実施例１及び２の通電比率の設定は用いなくても良い。

１２定着装置
１６ヒータ
１８メインサーミスタ
１９ａ、１９ｂサブサーミスタ
２０フィルム
２２加圧ローラ
１０１第１の発熱体
１０１第２の発熱体

Claims

筒状のフィルムと、
長手方向の発熱分布を変更することが可能で、前記フィルムの内面に接触し前記フィルムを加熱するヒータと、
前記長手方向の端部の外径が中央部より大きく、前記フィルムと接触し、前記フィルムを介して前記ヒータと共にニップ部を形成する加圧ローラと、
前記ヒータの前記長手方向の中央部の温度を検知する第１の温度検知部材と、
前記ヒータの前記長手方向の端部の温度を検知する第２の温度検知部材と、
前記ヒータの長手方向の発熱分布を変更し、前記第１の温度検知部材の検知温度が目標温度になるように前記ヒータを制御する制御部と、
を備え、前記ニップ部で記録材を搬送しつつ加熱し記録材の上のトナー像を記録材に定着する定着装置において、
記録材が前記ニップ部に至る前に前記第１の温度検知部材の検知温度から前記第２の温度検知部材の検知温度を減じた値が所定値よりも大きい場合は、前記所定値より小さい場合よりも、少なくとも記録材が前記ニップ部に至るまでの期間において前記ヒータの前記中央部の発熱量に対する前記端部の発熱量が大きくなるように前記制御部は前記ヒータを制御することを特徴とする定着装置。
記録材が前記ニップ部に至る前に前記第１の温度検知部材の検知温度から前記第２の温度検知部材の検知温度を減じた値が所定値よりも大きい場合は、前記所定値より小さい場合よりも、記録材が前記ニップ部に至るまでの期間においてのみ前記ヒータの前記中央部の発熱量に対する前記端部の発熱量が大きくなるように前記制御部は前記ヒータを制御することを特徴とする請求項１項に記載の定着装置。
前記制御部は、前記装置で定着処理した記録材の積算枚数が所定枚数より多い場合は、前記所定枚数より少ない場合よりも、少なくとも記録材が前記ニップ部に至るまでの期間において前記ヒータの前記中央部の発熱量に対する前記端部の発熱量が大きくなるように前記ヒータを制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
前記ヒータは、基板と、前記基板の上に前記基板の長手方向の端部よりも中央部の発熱量が大きい第１の発熱体と、前記基板の長手方向の中央部よりも端部の発熱量が大きい第２の発熱体と、を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。