JP7336262B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、紙等の記録材に形成された未定着トナー像を熱定着処理する定着装置、或いは記録材上の定着済みトナー画像を再度加熱することによりトナー画像の光沢度を向上させる光沢付与装置、等の像加熱装置を有する画像形成装置に関するものである。

電子写真装置、静電記録装置などの画像形成装置においては、シート等の記録材上にトナー画像を形成し、これを加熱、加圧して定着させることにより画像を形成している。このような定着装置（像加熱装置）として内部にヒータを有するフィルムと加圧ローラを圧接して定着ニップを形成し、定着を行うフィルム定着方式が従来採用されている。記録材の給紙搬送方法として、記録材の幅方向中央を搬送路中央と一致させて搬送する中央基準搬送と、特許文献１に記載の画像形成装置のように搬送経路の側面に配置された基準面に押し付けるように記録材を搬送させる片側基準搬送の２方式が知られている。片側基準搬送は、記録材を基準板に押し付けながら搬送することで紙位置の繰り返し再現性が良くなり印字精度が非常に良くなるメリットがあった。
一方、定着装置にとって片側基準搬送は小サイズ幅のシートを連続搬送させた場合、定着ローラに通紙されない非通紙領域が発生しこの部分の温度が非常に高くなるという課題があった。その場合、加圧ローラの高温となった側は熱膨張により直径が増大し、加圧ローラ外径に左右差が生じる。この加圧ローラ径の左右差が定着フィルムの片方向への寄り力を発生させてしまう。寄り力が大きくなりすぎると定着フィルムが破損に至ってしまうという問題があった。寄り力でフィルムが破壊してしまうことに対して特許文献２に記載の定着装置では、フィルムの寄り方向を検知し寄り力と反対側の非通紙部領域温度を上げることで寄り力の低減を行っていた。

特開平４－１６４７５３号公報 特開２０１０－６６６８９号公報

しかしながら、上記従来技術では非通紙部領域の温度を上げることでフィルムの温度を上げた側へ寄せることで、対策としていたが、この対策構成を最大紙サイズに対して実現しようとする場合、最大紙サイズよりも外側に非通紙部領域を設けることが必要となる。その結果、定着装置の幅が大きくなってしまう懸念がある。また、この技術を片側基準搬送に応用しようとした場合、寄り力を発生させるための領域として基準位置の外側に拡張した非通紙部領域を用意しなければならなくなる。そのため、ヒータの長手長さの延長、定着装置の大型化につながるため、現実的には対応が困難な構成であった。

本発明の目的は、フィルムに対する寄り力を低減して装置の長寿命化を図ることができる技術を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
記録材に画像を形成する画像形成部と、
記録材と接触しつつ回転する筒状のフィルムと、前記フィルムの内部空間に配置され記録材の搬送方向と直交する方向に細長いヒータであって、前記ヒータの長手方向に並ぶ複数の発熱体を有するヒータと、前記フィルムを介して前記ヒータとともにニップ部を形成する加圧部材と、を有し、記録材を前記ニップ部で搬送しつつ加熱する像加熱部と、
前記ニップ部を通過する記録材のサイズに応じて前記複数の発熱体へ供給する電力をそれぞれ制御する制御部と、
を備え、
記録材が、そのサイズにかかわらず、前記長手方向における一方の端部が記録材の搬送路の前記長手方向における基準位置と一致するように、前記搬送路を搬送される画像形成装置において、
前記複数の発熱体によって加熱される前記ニップ部の複数の加熱領域に対応した前記加圧部材の複数の領域における夫々の温度を検知する複数の温度検知部材を有し、
前記制御部は、前記複数の温度検知部材が検知する夫々の温度の差が小さくなるように、前記複数の発熱体へ供給する電力を制御することを特徴とする。

本発明によれば、フィルムに対する寄り力を低減して装置の長寿命化を図ることができる。

本発明の実施例に係る画像形成装置の概略断面図 本発明の実施例における定着装置の要部を示す断面図 実施例１における定着装置の要部を示す概略側面図 実施例１における加熱体（ヒータ）の発熱体側の概略構成図 実施例１における加熱体（ヒータ）の発熱体と反対側の面の概略構成図 実施例１における各発熱体の制御目標温度を示す図 実施例２における各発熱体の制御目標温度を示す図 実施例３における定着装置の要部を示す概略側面図 実施例４における加熱体（ヒータ）の発熱体側の概略構成図 実施例５における加熱体（ヒータ）の発熱体側の概略構成図 実施例５における加熱体（ヒータ）の発熱体と反対側の面の概略構成図 実施例５における定着装置の要部を示す概略側面図 実施例５における各発熱体の制御目標温度を示す図 実施例６における加熱体（ヒータ）の発熱体側の概略構成図 実施例６における定着装置の要部を示す概略側面図 実施例６における加熱体（ヒータ）の発熱体と反対側の面の概略構成図 実施例６における各発熱体の制御目標温度を示す図 Ｗ１の領域に温度検知素子を配置しない場合の定着装置を示す概略側面図 分割した発熱体の境界部にオーバーラップ部を持たせた発熱体パターン

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

［実施例１］
図１は、本発明の実施例に係る画像形成装置の概略断面図である。本発明が適用可能な画像形成装置としては、電子写真方式や静電記録方式を利用した複写機、プリンタなどが挙げられ、ここでは電子写真方式を利用して記録材Ｐ上に画像を形成するレーザプリンタに適用した場合について説明する。

画像形成装置１００は、ビデオコントローラ１２０と制御部１１３を備える。ビデオコントローラ１２０は、記録材に形成される画像の情報や画像を形成する記録材のサイズや種類等の情報を取得する取得部として、パーソナルコンピュータ等の外部装置から送信される画像情報及びプリント指示を受信して処理するものである。また、画像形成装置１００は、操作パネル１３０を備えており、ユーザ（使用者）による該操作パネル１３０からの入力によって各種情報やプリント指示が制御部１１３に送信される場合もある。制御部１１３は、ビデオコントローラ１２０と接続されており、ビデオコントローラ１２０からの指示に応じて画像形成装置１００を構成する各部を制御するものである。ビデオコントローラ１２０が外部装置からプリント指示をうけると、以下の動作で画像形成が実行される。

プリント信号が発生すると、画像情報に応じて変調されたレーザ光をスキャナユニット２１が出射し、帯電ローラ１６によって所定の極性に帯電された感光体（感光ドラム）１９を走査する。これにより感光体１９には静電潜像が形成される。この静電潜像に対して現像器（現像ローラ）１７からトナーが供給され、像担持体としての感光体１９上に画像情報に応じたトナー画像（トナー像）が形成される。一方、給紙カセット（給紙部）１１に積載された記録材（記録紙）Ｐはピックアップローラ１２によって一枚ずつ給紙され、ローラ対１３によってレジストローラ対１４に向けて搬送される。さらに、記録材Ｐは、感光体１９上のトナー画像が感光体１９と転写ローラ２０で形成される転写位置に到達するタイミングに合わせて、レジストローラ対１４から転写位置へ搬送される。記録材Ｐが転写位置を通過する過程で感光体１９上のトナー画像は記録材Ｐに転写される。その後、記録材Ｐは定着部（像加熱部）としての定着装置（像加熱装置）２００で加熱され、トナー画像が記録材Ｐに加熱定着される。定着済みのトナー画像を担持する記録材Ｐは、搬送ローラ対２６、２７によって画像形成装置１００上部のトレイに排出される。

ドラムクリーナ１８は、は、感光体１９に残存するトナーを清掃する。記録材Ｐのサイズに応じて幅調整可能な一対の記録材規制板を有する給紙トレイ（手差しトレイ）２８は、定型サイズ以外の記録材Ｐにも対応するために設けられている。ピックアップローラ２９は、給紙トレイ２８から記録材Ｐを給紙する。画像形成装置１００は、定着装置２００等を駆動するモータ３０を有する。商用の交流電源４０１に接続されたヒータ駆動手段としての制御回路４００は、定着装置２００への電力供給を制御する。

上述した、感光体１９、帯電ローラ１６、スキャナユニット２１、現像器１７、転写ローラ２０が、記録材Ｐに未定着画像を形成する画像形成部を構成している。また、本実施例では、感光体１９、帯電ローラ１６、現像器１７を含む現像ユニット、ドラムクリーナ１８を含むクリーニングユニットが、プロセスカートリッジ１５として画像形成装置１００の装置本体に対して着脱可能に構成されている。

（プリント可能な紙サイズ）
本実施例のレーザプリンタ１００は複数の記録材サイズに対応している。給紙カセット１１には、ＬＥＴＴＥＲ紙（約２１６ｍｍ×２７９ｍｍ）、Ｌｅｇａｌ紙（約２１６ｍｍ×３５６ｍｍ）をセットできる。更に、Ａ４紙（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）、Ｅｘｅｃｕｔｉｖｅ紙（約１８４ｍｍ×２６７ｍｍ）、ＪＩＳ Ｂ５紙（１８２ｍｍ×２５７ｍｍ）、Ａ５紙（１４８ｍｍ×２１０ｍｍ）、Ａ６紙（１０５ｍｍ×１４８ｍｍ）をセットできる。

（片側基準の紙搬送）
本画像形成装置は上記のサイズの記録材（シート材）に印刷可能であるが、給紙カセットにセットされる記録材は、どのサイズでも記録材の搬送方向左縁を記録材のサイズに関わらず同一であるカセット基準面に合わせてセットされる。記録材は、そのサイズに関わらず、給紙後も、画像形成され、加熱定着処理を施され、機外に排出されるまで、紙搬送
基準面に沿わせるように（記録材の幅方向の一方の端部が基準位置に一致した状態が維持されながら）、機内を搬送される。片側基準搬送は、記録材のサイズに関わらず、基準面が一定なので、通紙領域全域で基準面を設けることが可能であり、その結果、基準板に押し付けながら搬送することで紙位置の繰り返し再現性が良くなり印字精度が非常に良くなるというメリットがある。また、給紙カセット１１にセットされた記録材のサイズは、不図示のサイズ検知部材により、検出されその情報を元に後述する定着装置の制御に使用可能である。

（定着装置）
図２は、本実施例の像加熱装置としての定着装置２００の模式的断面図である。定着装置２００は、加熱回転体としての筒状のフィルム２０２と、フィルム２０２の内面に接触するヒータ３００と、フィルム２０２の外面に接触する加圧部材としての加圧ローラ（加圧回転体）２０８と、を有する。加圧ローラ２０８は、フィルム２０２を介してヒータ３００と共に定着ニップ部Ｎを形成する。
フィルム２０２は、可撓性を有する筒状に形成された複層耐熱フィルムであり、そのベース層の材質は、ポリイミド等の耐熱樹脂、またはステンレス等の金属である。また、フィルム２０２には耐熱ゴム等の弾性層を設けてもよい。さらにその上からフッ素樹脂等の離型層を設けてもよい。
加圧ローラ２０８は、鉄やアルミニウム等の材質の芯金と、シリコーンゴム等の材質の弾性層を有する。さらにその上からフッ素樹脂製のチューブやコートより形成される離型層を設けてもよい。
ヒータ３００は、液晶ポリマーのような耐熱樹脂の保持部材２０１に保持されている。保持部材２０１はフィルム２０２の回転を案内するガイド機能も有している。
また、金属製のステー２０４は、保持部材２０１に対して、不図示のバネ等の加圧部材による加圧力を加えるためのものであり、保持部材２０１、及びヒータ３００を補強する役目もある。

（フランジ）
図３は、実施例１における定着装置２００を記録材の搬送方向と平行な方向から（搬送方向と直交する方向に）見たときの構成を示す模式図である。定着フィルム２０２は、長手方向の左右何れかへ寄り移動する場合があり、定着フィルム２０２の端部には寄りを規制する定着フランジ２１３（規制部材）が定着フィルム２０２両端部に設けられている。定着フィルム２０２に寄りが発生した場合、定着フィルム端面は移動して定着フランジ２１３の端面対向部に突き当たることにより寄りが規制されるようになっている。また、定着フランジ２１３は、定着フィルム２０２の端部の内面に対向する内面対向部を有する。定着フィルム２０２内面と内面対向部の間には若干のクリアランスが設けられており、内面対向部は定着フィルム回転時の定着フィルム２０２の内面をガイドする機能も有する。

加圧ローラ２０８は、モータ３０から駆動力を受けて図２の矢印方向に回転する。加圧ローラ２０８が回転することによって、フィルム２０２が従動して回転する。未定着トナー画像を担持する記録材Ｐは、定着ニップ部Ｎで挟持搬送されつつ加熱されて定着処理される。

（ヒータ）
図４は、本実施例のヒータ３００の構成を示す模式図（定着ニップ部Ｎ側の面の模式的平面図）である。
本実施例の画像形成装置は、記録材の長手方向（搬送方向に対して直交する方向）の左端を搬送基準位置Ｘに合わせて搬送する片側基準搬送の装置である。
ヒータ３００は、セラミック製の基板３０５と、基板３０５上の基板３０５の定着ニッ
プ部Ｎの面（第１の面）側には、電力を供給することによって発熱する発熱体（発熱抵抗体）３０２を有する。

発熱体３０２は、基板３０５の長手方向に３つのブロックに分かれて配置されている（発熱体３０２－１、３０２－２、３０２－３）。発熱体３０２－１は、搬送基準位置Ｘから Ａ５サイズ紙の紙幅端位置までの範囲の領域を加熱する加熱領域をニップ部に形成す
るように設けられている。発熱体３０２－２は、Ａ５サイズ紙の紙幅端部位置からＥＸＥＣＴＩＶＥサイズ紙の紙幅端部位置までの範囲の領域を加熱する加熱領域をニップ部に形成するように設けられている。発熱体３０２－３は、ＥＸＥＣＴＩＶＥ サイズ端からＬＥＴＴＥＲサイズ端までの範囲の領域を加熱する加熱領域をニップ部に形成するように設けられている。
つまり、本実施例においては、各発熱体の搬送基準位置Ｘから遠い側の端面位置は、発熱体３０２－１が１４８ｍｍ、発熱体３０２－２が１８５ｍｍ、発熱体３０２－３が２１６ｍｍの位置に配置した例を示している。

発熱体３０２－１、発熱体３０２－２、発熱体３０２－３には、それぞれの発熱体に電力を供給するための導電部３０１－Ｇ、３０１－１、３０１－２、３０１－３が接続されている。さらに、基板３０５の長手方向端部付近には、接点Ｃ１～Ｃ４があり、接点Ｃ１～Ｃ４は、不図示のコンタクトを通じて電気的に制御回路４００と接続される。
また、接点Ｃ１は、導電部３０１－Ｇと、接点Ｃ２は、導電部３０１－１と、接点Ｃ３は、導電部３０１－２と、接点Ｃ４は、導電部３０１－３とそれぞれ接続されている。
つまり、発熱体３０２－１を発熱させる場合は、接点Ｃ１と接点Ｃ２の間、発熱体３０２－２を発熱させる場合は、接点Ｃ１と接点Ｃ３の間、発熱体３０２－３を発熱させる場合は、接点Ｃ１と接点Ｃ４の間にそれぞれ通電させて制御回路４００より電力を供給する。
また、ヒータ３００上の発熱体３０２と、導電部３０１は、フィルム２０２の摺動性を確保する目的と、発熱体３０２、導電部３０１の絶縁を兼ねて、ガラス層３０７で覆われている。

図５は、本実施例のヒータ３００の構成を示す模式図（定着ニップ部Ｎ側とは反対側の面の模式的平面図）である。
図２、図５に示すように、ヒータ３００における、ヒータ基板３０５を挟んで発熱体３０２が設けられた側の面とは反対側の面には、温度検知手段（第２の温度検知手段）としてのサーミスタＴＨ１～ＴＨ３が接触している。サーミスタＴＨ１～ＴＨ３は、それぞれヒータ基板３０５における、発熱体３０２－１～３０２－３が設けられた側の面とは反対側の面において、発熱体３０２－１～３０２－３の長手方向におけるほぼ中央位置の真裏で当接されている。本実施例においては、搬送基準位置Ｘからの距離としては、サーミスタＴＨ１は、７４ｍｍ、サーミスタＴＨ２は、１６７ｍｍ、サーミスタＴＨ３は、２００ｍｍの位置と各発熱体３０２－１～３０２－３のそれぞれの略中央に配置した例を示している。サーミスタＴＨ１～ＴＨ３には、それぞれリード線が接続されており、画像形成装置の制御回路４００に接続されている。

ヒータ３００の温度検知は、サーミスタＴＨ（ＴＨ１－１～ＴＨ１－３）によって行われる。すなわち、制御回路４００は、各発熱体３０２の制御目標温度ＴＧＴ_ｉと、サーミスタＴＨの検知温度に基づき、例えばＰＩ制御（比例積分制御）により、供給するべき電力を算出し、サーミスタＴＨの温度が制御目標温度ＴＧＴ_ｉとなるように制御している。

（加圧ローラの温度検知）
図３に示すように、加圧ローラ２０８の表面付近で、長手位置が各発熱体のサーミスタ位置と略一致する位置において、加圧ローラの温度を検知するため、第１の温度検知手段
の温度検知部材としての非接触の温度検知素子Ｓ１～Ｓ３が配置されている。
温度検知素子Ｓ１～Ｓ３は、加圧ローラ２０８から発せられる赤外線を検知することにより、非接触で加圧ローラ２０８の温度を検知することができる。温度検知素子Ｓ１～Ｓ３もヒータ３００の温度検知用のサーミスタＴＨ１～ＴＨ３同様、それぞれ不図示の電気配線により、制御回路４００に接続されている。

（各発熱体の制御目標温度）
図６を参照して、各サイズの記録材をプリント（加熱定着処理）する場合の発熱体３０１－１～３０１－３の温度制御について説明する。図６は、実施例１における発熱体３０２－１～３０２－３の制御目標温度ＴＧＴ_１、ＴＧＴ_２、ＴＧＴ_３について示す表である。

（Ａ４サイズ紙／ＬＥＴＴＥＲサイズ紙の通紙）
Ａ４サイズ（幅２１０ｍｍ）紙とＬＥＴＴＥＲサイズ（幅２１６ｍｍ）の用紙を通紙する場合、発熱体３０１－１～３０１－３の制御目標温度ＴＧＴ_１、ＴＧＴ_２、ＴＧＴ_３は記録材の定着性を満たす同一の制御温度Ｔ０とし、各発熱体に供給する電力が制御される。すなわち、全ての発熱体に対して、ヒータ３００の温度検知用のサーミスタＴＨ１～ＴＨ３の検知温度を用いた温調制御が実施される。この場合、記録材幅寸法は、発熱体３０２の幅寸法とほぼ同じため、定着フィルム２０２、加圧ローラ２０８とも長手にわたりほぼ均一な温度となる。この場合、加圧ローラ２０８の長手にわたる熱膨張量もほぼ均一であることから、加圧ローラ２０８の外径寸法も長手にわたり、ほぼ均一となる。そのため、加圧ローラ２０８の外径差によるフィルム寄り力が働かず、フィルム寄り力は、フィルム２０２の耐力の許容範囲内に抑えられている。

（Ｂ５サイズ紙／ＥＸＥＣＴＩＶＥサイズ紙の通紙）
Ｂ５（幅１８２ｍｍ）／ＥＸＥＣＴＩＶＥサイズ（幅１８５ｍｍ）紙を通紙する場合、発熱体３０２－１、３０２－２の制御目標温度ＴＧＴ_１、ＴＧＴ_２は、定着性を満たす所定の温度Ｔ０とし、発熱体３０１－１～３０１－２に供給する電力が制御される。一方、ＥＸＥＣＴＩＶＥサイズ紙幅より外側の発熱体３０２－３の制御温度ＴＧＴ_３は、温度検知素子Ｓ３の温度が温度検知素子Ｓ１、Ｓ２の温度と同一になるように設定されるＴＳ１（通紙とともに変化する）とし、発熱体３０２－３への供給電力を制御する。すなわち、ニップ部を加熱する加熱領域のうち非通紙加熱領域を加熱する発熱体３０２－３に対しては、ヒータ３００温度検知用のサーミスタＴＨ３の検知温度ではなく、加圧ローラ２０８温度検知用の温度検知素子Ｓ３の検知温度を用いた温調制御が実施される。上記のような加熱体の温度制御を行うことにより、加圧ローラ２０８領域Ｗ１～Ｗ３の温度がほぼ均一になり、Ｗ１～Ｗ３領域の加圧ローラの外径が略同一となることから、フィルム２０２が片側に寄る力を抑制できる。

（Ａ５サイズ紙の通紙）
Ａ５サイズ紙（幅１４８ｍｍ）を通紙する場合は、発熱体３０２－１の制御目標温度ＴＧＴ_１は、発熱用紙の定着性を満たす所定の温度Ｔ０として発熱体３０１－１に、供給する電力を制御する。また、Ａ５サイズ紙幅より外側の発熱体３０２－２、３０２－３の制御温度ＴＧＴ_２、ＴＧＴ_３は、温度検知素子Ｓ２、Ｓ３の温度が温度検知素子Ｓ１の温度と同一になるように設定されるＴＳ１（通紙とともに変化する）とし、供給電力を制御する。上記のような加熱体の温度制御を行うことにより、加圧ローラ２０８の領域Ｗ１～Ｗ３の温度がほぼ均一になり、領域Ｗ１～Ｗ３の加圧ローラの外径が略同一となることから、フィルム２０２が片側に寄る力を抑制できる。

以上、加圧ローラ２０８の温度を検知して、その値を元にして発熱体３０１－１～３０１－３の制御目標温度ＴＧＴ_ｉを制御することにより、加圧ローラ２０８の長手方向にお
ける温度差が小さくなるように、各発熱体へ供給する電力を制御する。これにより、様々なサイズの記録材を通紙した場合でも加圧ローラ２０８の長手方向の温度左右差の発生を抑制でき、加圧ローラ２０８の熱膨張による左右の外径差を最小に抑えることができる。それにより加圧ローラ２０８の外径差に起因するフィルム寄り力を最小に抑えることが可能となり、フィルム破損の発生を抑制し、定着装置の長寿命化を図ることが可能となる。

［実施例２］（紙間の制御を変える）
図７を参照して、本発明の実施例２について説明する。実施例２において実施例１と共通する構成等については再度の説明を省略する。実施例２においてここで説明しない事項については、実施例１と同様である。
実施例１中では、ヒータの発熱体を３０１－１～３０１－３と３分割し、ＬＥＴＴＥＲサイズ紙とＡ４サイズ紙、ＥＸＥＣＴＩＶＥサイズ紙とＢ５サイズ紙は、どちらも同じ制御目標温度で発熱体温度を制御する例を示した。
しかしながら、Ａ４サイズ紙は、ＬＥＴＴＥＲ紙より紙幅寸法が６ｍｍ小さく、また、Ｂ５はＥＸＥＣＴＩＶＥより、２ｍｍ小さい。そのため、Ａ４サイズ紙通紙時は、搬送基準位置Ｘから２１０ｍｍ～２１６ｍｍの間の範囲、Ｂ５紙の場合は、１８２ｍｍ～１８４ｍｍの間、局所的に加圧ローラの温度が、他の領域より高くなる傾向がある。特に、２０枚程度以上連続して通紙を行った場合や、厚紙など熱容量の大きい記録材通紙時などは、その傾向が顕著となる。
実施例２では、これら局所的な加圧ローラ温度の上昇を抑えるためのヒータ温度制御の例を示す。

図７は、実施例２における発熱体３０２－１～３０２－３の制御目標温度ＴＧＴ_１、ＴＧＴ_２、ＴＧＴ_３について示す表である。
記録材を連続通紙する際には、通紙する記録材と記録材の間には、所定の距離（紙間）が空けられている。すなわち、複数の記録材が所定の間隔を空けて連続的に定着ニップ部を通過する際において定着ニップ部を記録材が通過しない期間が設けられている。図７中には、各紙サイズの記録材について、ニップ通過時と紙間時の発熱体３０２－１～３０２－３の制御目標温度ＴＧＴ_１～ＴＧＴ_３を示した。

例えば、Ａ４サイズ紙の場合、記録材が、定着ニップ通過時は、発熱体３０２－１～３０２－３の制御目標温度は、すべてＴ０だが、紙間時は、発熱体３０２－３のみ、Ｔ０より低い制御目標温度Ｔ３とする。こうすることで、実施例１中のＡ４サイズ紙通紙時よりさらに、加圧ローラ２０８の長手方向における温度を均一に近づけることが可能となる。なお、紙間時の温調を通紙時より低く抑えるだけであれば、トナー画像の定着性に与える影響はほとんど無い。

また、同様にＢ５サイズ紙の場合、記録材が、定着ニップ通過時は、発熱体３０２－１～３０２－３の制御目標温度は、すべてＴ０だが、紙間時は、発熱体３０２－２のみ、Ｔ０より低い制御目標温度Ｔ２とする。こうすることで、実施例１中のＢ５サイズ紙通紙時より、加圧ローラ２０８の長手方向における温度をより均一に近づけることが可能となる。

また、Ａ５サイズ紙（幅１４８ｍｍ）より幅狭な記録材（Ａ６サイズ紙や、封筒、インデックスカードなど）を通紙する場合も同様に、紙間のみ発熱体３０２－１の制御目標温度をＴ０より低い制御目標温度Ｔ１とする。こうすることで、加圧ローラ２０８の長手方向における温度をより均一に近づけることが可能となる。

以上、説明したように、Ａ４、Ｂ５、Ａ６サイズ紙等、発熱体３０２－１～３０２－３の搬送基準位置Ｘから遠い側の端部位置より幅狭の記録材を通紙した場合には、紙間の制
御目標温度を低く設定する。こうすることにより、加圧ローラ２０８の熱膨張による外径差をさらに小さく抑えることができる。それにより加圧ローラ２０８の外径差に起因するフィルム寄り力を最小に抑えることが可能となり、フィルム破損の発生を抑制し、定着装置の長寿命化を図ることが可能となる。

［実施例３］（温度検知素子を紙端近くに置く）
図８を参照して、本発明の実施例３について説明する。実施例３において実施例１、２と共通する構成等については再度の説明を省略する。実施例３においてここで説明しない事項については、実施例１、２と同様である。
図８は、実施例３における定着装置２００を記録材の搬送方向と平行な方向から（搬送方向と直交する方向に）見たときの構成を示す模式図である。
実施例１、２では、加圧ローラ２０８の温度を検知する非接触の温度検知素子Ｓ１～Ｓ３の長手位置が、各発熱体のサーミスタ位置と長手位置と略同位置（長手方向において、発熱体の略中央）となる配置例を示した。実施例３では、図８に示すように、各温度検知素子Ｓ２～Ｓ３は、分割した発熱体３０２－２～３０２－３の領域の中で搬送基準位置Ｘから最も遠い位置からやや内側（他方の端部近傍）にある例を示す。

例えば、Ａ４サイズ紙（幅２１０ｍｍ）を通紙した場合、温度検知素子Ｓ３は、記録材基準面Ｘからの距離が２１０ｍｍ～２１６ｍｍの位置に配置しており、Ａ４サイズ紙が通過する領域外にある。そのため、Ａ４サイズ紙を連続通紙する際は、加圧ローラ２０８の搬送基準位置Ｘからの距離が２１０ｍｍ～２１６ｍｍの間の領域が局所的に昇温することになる。実施例２で示したように、紙間で発熱体３０２－３の制御目標温度を低くすることで、加圧ローラ２０８の局所的な昇温を抑えることができる。しかしながら、温度検知素子Ｓ３が図８に示す位置にあることで、加圧ローラ２０８の搬送基準位置Ｘからの距離が２１０ｍｍ～２１６ｍｍの領域の温度が、他の領域と同等の温度まで下がりきらなかった場合が想定される。このような場合には、温度検知素子Ｓ３の検知温度を元に、紙間をさらに空ける（複数の記録材を連続的にニップ部を通過させる際の記録材の間隔を広げる）ことで、加圧ローラ昇温部の熱を拡散させることができる。これにより、加圧ローラ２０８の長手方向の温度分布をより均一にすることが可能となる。それにより、加圧ローラ２０８の外径差に起因するフィルム寄り力をさらに小さく抑えることが可能となり、フィルム破損の発生を抑制し、定着装置の長寿命化を図ることが可能となる。

［実施例４］（Ａ４サイズ用ヒータ）
図９を参照して、本発明の実施例４について説明する。実施例４において実施例１～３と共通する構成等については再度の説明を省略する。実施例４においてここで説明しない事項については、実施例１～３と同様である。
図９は、本実施例のヒータ３００の構成を示す模式図（定着ニップ部Ｎ側の面の模式的平面図）である。
実施例１～３では、ヒータの発熱体は、最大の紙幅であるＬＥＴＴＥＲサイズ紙（幅寸法２１６ｍｍ）の定着性を満たせるよう、搬送基準位置Ｘから約２１６ｍｍまである例を示した。しかし、ＬＥＴＴＥＲサイズやＥＸＥＣＴＩＶＥサイズを使用するのは、北アメリカ市場と限られた地域であるため、それ以外の地域用では、紙幅寸法が最大の記録材は、Ａ４サイズ紙（２１０ｍｍ）で、発熱体もＡ４サイズをカバーできれば十分である。そのため、北アメリカ市場向けとそれ以外の市場向けで、搬送基準位置Ｘから発熱体端の寸法及び、発熱体と発熱体の分割位置の異なるヒータを使い分けても良い。本実施例中には、ＬＥＴＴＥＲ／ＥＸＥＣＴＩＶＥサイズより、Ａ４／Ｂ５サイズで最適となる仕様の発熱体をもつヒータの例を示す（図９）

実施例１～３のヒータとの違いは、発熱体３０２－３の搬送基準位置Ｘから遠い側の端までの距離がＡ４サイズとほぼ同等の２１０ｍｍであることと、発熱体３０２－２と発熱
体３０２－３の分割位置がＢ５サイズの紙幅と同等の１８２ｍｍであることである。

実施例４のヒータを使用することにより、Ａ４やＢ５の記録材をプリントした際でも、実施例１～３の場合と比較して、搬送基準位置Ｘからの距離が２１０ｍｍ～２１６ｍｍ、１８２ｍｍ～１８５ｍｍの領域の加圧ローラ２０８の局所的な温度上昇が無くなる。これにより、加圧ローラ２０８の外径差に起因するフィルム寄り力をさらに小さく抑えることが可能となり、フィルム破損の発生を抑制し、定着装置の長寿命化を図ることが可能となる。

［実施例５］（４分割）
図１０～図１３を参照して、本発明の実施例５について説明する。実施例５において実施例１～４と共通する構成等については再度の説明を省略する。実施例５においてここで説明しない事項については、実施例１～４と同様である。
実施例１～４では、ヒータ３００の発熱部を３分割させてそれぞれ独立の制御目標温度ＴＧＴ_１～ＴＧＴ_３に制御する例を示したが、実施例５では、図１０～図１２に示すように、さらに発熱体３０２－１を２分割し、合計４分割とした例を示す。実施例５の発熱体は、搬送基準位置Ｘから１０５ｍｍの発熱体３０２－４、１０５ｍｍから１４８ｍｍの発熱体３０２－５、１４８ｍｍから１８５ｍｍの発熱体３０２－６、１８５ｍｍから２１６
ｍｍの発熱体３０２－７、に分割される。また、実施例１～４と同様、各発熱体３０２－４～３０２－７に対応するサーミスタＴＨ－４～ＴＨ－７、加圧ローラ２０８にもＷ１～Ｗ４の領域にそれぞれ、温度検知素子Ｓ４～Ｓ７を配置した。

図１３には、各紙サイズの記録材について、ニップ通過時と紙間時の発熱体３０２－４～３０２－７の制御目標温度ＴＧＴ_４～ＴＧＴ_７を示した。
ここで、ＬＥＴＴＥＲ、Ａ４、Ｅｘｅｃｔｉｖｅ、Ｂ５、Ａ５の各サイズプリント時の各発熱体３０２－４～３０２－７の制御目標温度ＴＧＴ５～ＴＧＴ７は、実施例１～４のＴＧＴ１～ＴＧＴ３と同様に設定されるものであり、説明を省略する。

（Ａ６サイズ紙通紙時）
本実施例で対応する最小サイズ紙であるＡ６サイズ紙（幅１０５ｍｍ）を通紙する場合は、発熱体３０２－４の制御目標温度ＴＧＴ_４は、記録材の定着性を満たす所定の温度Ｔ０とし、発熱体３０２－４に供給する電力を制御する。また、Ａ６サイズ紙幅より外側の発熱体３０２－５～３０５－７の制御温度ＴＧＴ_５～ＴＧＴ_７については、温度検知素子Ｓ５～Ｓ７の温度が温度検知素子Ｓ４の温度を同一になるようにＴＳ４（通紙とともに変化する）とし、供給電力を制御する。

上記のような加熱体の温度制御を行うことにより、Ａ６サイズ紙のような幅の狭い記録材にプリントする場合でも、加圧ローラ２０８の領域Ｗ１～Ｗ４の温度がほぼ均一になり、領域Ｗ１～Ｗ４の加圧ローラの外径が略同一となる。これにより、フィルム２０２が片側に寄る力を抑制できる。そのため、フィルム２０２に与えるダメージをさらに小さくすることが可能で、定着装置の更なる長寿命化を図ることが可能となる。
また、幅狭の記録材プリント時にも紙間を必要以上に広げる必要がないため、単位時間あたりのプリント枚数も高めることが可能となる。

［実施例６］（２分割）
図１４～図１７を参照して、本発明の実施例６について説明する。実施例６において実施例１～５と共通する構成等については再度の説明を省略する。実施例６においてここで説明しない事項については、実施例１～５と同様である。
実施例１～５では、ヒータ３００の発熱部を３～４分割させてそれぞれ独立の制御目標温度ＴＧＴ_１～ＴＧＴ_３に制御する例を示した。実施例６では、図１４～図１６に示すよ
うに、ヒータ３００の発熱体を発熱体３０２－８、３０２－９の２分割のみとした例を示す。分割した発熱体３０１は、搬送基準位置Ｘから１０５ｍｍの発熱体３０２－８、１０５ｍｍから２１０ｍｍの発熱体３０２－９とする例を示した。実施例１～３と同様、各発熱体発熱体３０２－８～３０２－９のヒータ基板３０５の反対面には、サーミスタＴＨ－８～ＴＨ－９が配置されている。また、加圧ローラのＷ１～Ｗ２の領域にそれぞれ、温度検知素子Ｓ８～Ｓ９を配置した。

各サイズの記録材をプリントする場合の発熱体３０２－８～３０２－９の温度制御について説明する。図１７に発熱体３０２－８～３０２－９の制御目標温度ＴＧＴ_８、ＴＧＴ_９について示す。

（ＬＥＴＴＥＲサイズ紙の通紙）
ＬＥＴＴＥＲサイズ（幅２１６ｍｍ）の用紙を通紙する場合、発熱体３０２－８～３０２－９の制御目標温度ＴＧＴ_８、ＴＧＴ_９は、用紙の定着性を満たす同一の制御温度Ｔ０として発熱体３０２－８～３０２－９に、供給する電力が制御される。この場合、用紙幅寸法は、発熱体３０２の幅寸法とほぼ同じため、定着フィルム２０２、加圧ローラ２０８とも長手にわたりほぼ均一な温度となる。この場合、加圧ローラ２０８の長手にわたる熱膨張量もほぼ均一であることから、加圧ローラ２０８の外径寸法も長手にわたり、ほぼ均一となる。そのため、加圧ローラ２０８の外径差によるフィルム寄り力が働かず、フィルム寄り力は、フィルムの耐力の許容範囲内に抑えられている。

（Ａ４サイズ、Ｂ５サイズ紙、ＥＸＥＣＴＩＶＥサイズ紙の通紙）
なお、Ａ４サイズ、Ｂ５（幅１８２ｍｍ）／ＥＸＥＣＴＩＶＥサイズ（幅１８５ｍｍ）紙を通紙する場合、記録材定着ニップ通過時は、発熱体３０２－８～３０２－９の制御目標温度は全てＴ０だが、紙間時は、発熱体３０２－９のみＴ０より低い制御目標温度Ｔ４～Ｔ６とする。これにより、加圧ローラ２０８の長手方向における温度を均一に近づけることが可能となる。
ここで、紙間の制御目標温度を変えるだけで、他の領域と同等の温度まで下がりきらなかった場合には、温度検知素子Ｓ２の検知温度を元に、紙間をさらに空けることで、加圧ローラ昇温部の熱を拡散させる。これにより、加圧ローラ２０８の長手方向の温度分布をより均一にすることが可能となる。

（Ａ５サイズ紙の通紙）
Ａ５サイズ紙（幅１４８ｍｍ）を通紙する場合は、発熱体３０２－８の制御目標温度ＴＧＴ_８を用紙の定着性を満たす所定の温度Ｔ０とし、発熱体３０２－８に供給する電力を制御する。また、Ａ５サイズ紙幅より外側の発熱体３０２－９の制御温度ＴＧＴ_９は、温度検知素子Ｓ９の温度が温度検知素子Ｓ８の温度と同一になるようにＴＳ８（通紙とともに変化する）とし、発熱体３０２－９に供給する電力を制御する。

上記のような加熱体の温度制御を行うことにより、加圧ローラ２０８の領域Ｗ１～Ｗ３の温度がほぼ均一になり、領域Ｗ１～Ｗ３の加圧ローラの外径が略同一となることから、フィルムが片側に寄る力を抑制できる。
また、Ａ５サイズ紙より幅の狭い紙を通紙する場合は、ＴＧＴ８の紙間時の制御温度を、Ｔ０より低いＴ７とすることで、加圧ローラ昇温部の熱を拡散させて、加圧ローラ２０８の長手方向の温度分布をより均一にすることが可能となる。
本実施例中に示した構成では、実施例１～５に示した構成より、より簡素で、安価な定着装置を提供できる。

以上、ヒータの発熱体を複数のブロックに分割して独立制御するとともに、加圧ローラ２０８の温度を検知して、その値を元にして発熱体の制御目標温度ＴＧＴ_ｉを制御する。
こうすることにより、様々のサイズの記録材を通紙した場合も加圧ローラ２０８の長手方向の温度左右差の発生を抑制でき、加圧ローラ２０８の熱膨張による左右の外径差を最小に抑えることができる。それにより加圧ローラ２０８の外径差に起因するフィルム寄り力を最小に抑えることが可能となり、フィルム破損の発生を抑制し、定着装置の長寿命化を図ることが可能となる。

また、本実施例の定着装置２００の加熱体３００は、最小のサイズの記録材の幅に略対応した長さで最初の分割をされ、最大のサイズの記録材の幅に略対応した長さまで少なくとも２つ以上分割される構成となっている。上記実施例では、発熱体３０２が、２分割、３分割、４分割されている例を示したが、かかる構成例に限定されるものではない。例えば、発熱体３０２が、５分割以上されている場合も装置の構成は複雑になるが、さらに他の紙サイズに対応して最適な制御が可能となり、加圧ローラ温度の均一化、加圧ローラ外径差の最小化に効果があり、定着装置の更なる長寿命化を図ることが可能となる。

また、加熱体３００の発熱体３０２の分割位置は、本実施例に示した位置に限定されるものではなく、プリントする記録材サイズの使用頻度等に合わせて、最適な分割位置を選択することが可能である。

また、本実施例では、加圧の領域Ｗ１に配置した温度検知素子の過渡的な変化に追従して、Ｗ２～Ｗ４の領域の温度が同等になるように制御する例を示したが、かかる構成例に限定されるものではない。例えば、図１８のように、Ｗ１の領域に温度検知素子を配置せず、単にＷ２～Ｗ４の領域の温度が所定の閾値（例えば、１５０℃）を超えないように、Ｗ２～Ｗ４の領域の発熱体温度を制御する構成としてもよい。この場合でも加圧ローラ温度の均一化、加圧ローラ外径差の最小化に一定の効果がある。

また、ヒータ３００において、分割した発熱体３０１の境界部を図１９に示すように、斜めにしてオーバーラップさせたパターンとしても良い。この場合、発熱体３０２境界部の熱分布がより均一になるため、ヒータ３００全体としてより均一な発熱分布となって、温度むらによる画像不良が発ししにくい。

また、本実施例では、加圧ローラの温度を検知する温度検知素子が非接触でローラ表面温度を検知する例を示したが、サーミスタや熱電対を用いた接触式のものを用いても良い。

また、本実施例では、基本的に紙を縦送りする（紙の長辺が搬送方向と平行になるように搬送する）Ａ４サイズ、ＬＥＴＴＥＲサイズ紙対応のレーザプリンタの例を示したが、かかる構成に限定されるものではない。例えば、紙を横送りするＡ３サイズ紙対応のプリンタ等についても、本発明を同様に適用することができる。

また、本実施例の画像形成装置は、単色のモノクロトナーを使用したモノクロレーザプリンタを代表例に説明を行っているが、これに限られるものではない。例えば、２色以上のカラートナーを中間転写ベルトを介して記録材上に転写し画像形成するタンデム方式等のカラーレーザプリンタに対して本発明を適用することも可能である。

上記各実施例は、可能な限りそれぞれの構成を互いに組み合わせることができる。

１００…画像形成装置、Ｐ…記録材、２００…定着装置（像加熱装置）、３００…ヒータ（加熱体）、３０１…発熱体、２０２…定着フィルム（無端ベルト）、２０８…加圧ローラ（加圧部材）、２１３…定着フランジ（規制部材）、ＴＨ１～ＴＨ９…サーミスタ（
第２の温度検知手段）、Ｓ１～Ｓ９…温度検知部材（第１の温度検知手段）、Ｘ…搬送基準位置

Claims (6)

1. 記録材に画像を形成する画像形成部と、
   記録材と接触しつつ回転する筒状のフィルムと、前記フィルムの内部空間に配置され記録材の搬送方向と直交する方向に細長いヒータであって、前記ヒータの長手方向に並ぶ複数の発熱体を有するヒータと、前記フィルムを介して前記ヒータとともにニップ部を形成する加圧部材と、を有し、記録材を前記ニップ部で搬送しつつ加熱する像加熱部と、
   前記ニップ部を通過する記録材のサイズに応じて前記複数の発熱体へ供給する電力をそれぞれ制御する制御部と、
   を備え、
   記録材が、そのサイズにかかわらず、前記長手方向における一方の端部が記録材の搬送路の前記長手方向における基準位置と一致するように、前記搬送路を搬送される画像形成装置において、
   前記複数の発熱体によって加熱される前記ニップ部の複数の加熱領域に対応した前記加圧部材の複数の領域における夫々の温度を検知する複数の温度検知部材を有し、
   前記制御部は、前記複数の温度検知部材が検知する夫々の温度の差が小さくなるように、前記複数の発熱体へ供給する電力を制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記複数の発熱体ごとに制御目標温度が定められ、
   前記ニップ部で記録材が通過していない前記加熱領域に対応する前記発熱体の制御目標温度は、前記ニップ部で記録材が通過している前記加熱領域に対応する前記温度検知部材が検知する温度と前記ニップ部で記録材が通過していない前記加熱領域に対応する前記温度検知部材が検知する温度との差に基づいて設定されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記複数の加熱領域のうち、記録材のサイズによらず常に記録材が通過する前記加熱領域以外の前記加熱領域の温度を検知する前記温度検知部材は、当該加熱領域において前記長手方向における前記基準位置とは他方の端部近傍に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記複数の加熱領域のうち記録材のサイズによらず常に記録材が通過す
   る前記加熱領域以外の前記加熱領域に対応する前記温度検知部材が検知する温度が所定の閾値を超えないように、前記複数の発熱体へ供給する電力を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、複数の記録材が所定の間隔を空けて連続的に前記ニップ部を通過する際において前記ニップ部を記録材が通過しない期間の間は、前記ニップ部を記録材が通過している時の前記制御目標温度よりも低い第２の制御目標温度に維持されるように、前記複数の加熱領域のうち記録材が通過しない加熱領域を加熱するための発熱体に供給する電力を供給することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
6. 前記複数の発熱体は、
   記録材のサイズに合わせて前記搬送方向と直交する方向に分割されたように配置されており、
   前記基準位置から、最小のサイズの記録材の幅に略対応した長さで、最初に分割され、最大のサイズの記録材の幅に略対応した長さまで、少なくとも２つ以上に分割されることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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