定着装置
【課題】比較的簡易な構成で、通紙領域外端部の温度上昇を抑制でき、かつ、通紙領域内温度分布を均一化できる定着装置を提供する。
【解決手段】加熱ローラー１０は、中央領域を加熱するランプ１と、端部の大領域を加熱するランプ２と、端部の小領域を加熱するランプ３と、を有する。また、加熱ローラー１０は、中央ランプ１の発熱領域ｈ１に対応する位置に配置された温度センサー１１と、端部ランプ２、３の発熱領域ｈ２、ｈ３に対応する位置に配置された温度センサー１２と、に加えて、発熱領域ｈ１、ｈ２、ｈ３の外側の位置（通紙領域外端部）に配置された温度センサー１３を有する。加熱ローラー１０は、温度センサー１３による検知結果に基づいて、ランプ２又はランプ３のどちらを点灯させるかを選択する。
【解決手段】加熱ローラー１０は、中央領域を加熱するランプ１と、端部の大領域を加熱するランプ２と、端部の小領域を加熱するランプ３と、を有する。また、加熱ローラー１０は、中央ランプ１の発熱領域ｈ１に対応する位置に配置された温度センサー１１と、端部ランプ２、３の発熱領域ｈ２、ｈ３に対応する位置に配置された温度センサー１２と、に加えて、発熱領域ｈ１、ｈ２、ｈ３の外側の位置（通紙領域外端部）に配置された温度センサー１３を有する。加熱ローラー１０は、温度センサー１３による検知結果に基づいて、ランプ２又はランプ３のどちらを点灯させるかを選択する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、レーザービームプリンタ等の画像形成装置に用いられる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置（例えば、複写機、レーザービームプリンタ等）は、感光ドラムを回転させて表面を均一に帯電した後、レーザービームの走査によって静電潜像を形成し、この静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像し、このトナー像を用紙上に転写し、その後、定着装置により用紙上のトナー像を用紙上に定着させるようになっている。
【０００３】
この種の定着装置として、加熱ローラー方式のものがある。加熱ローラー方式には、加熱ローラーによって定着対象の用紙を直接加熱する方式や、加熱ローラーによって一旦定着ベルトを加熱した後に、定着ベルトによって定着対象の用紙を加熱する方式等がある。
【０００４】
加熱ローラーの内部には、発熱源である発熱ランプが内蔵されている。
【０００５】
ところで、近年、定着装置の性能として、複数の用紙サイズにできるだけ省電力で対応でき、かつ、均一な定着温度分布により高画質を得ることが要求されている。
【０００６】
従来、複数の用紙サイズに対応可能にするために、加熱ローラー内に複数の発熱ランプを設けた構成が、例えば特許文献１、２等で開示されている。
【０００７】
特許文献１には、用紙サイズに対応した複数の加熱ランプを備えた定着装置が開示されている。
【０００８】
特許文献２には、用紙の中央部を加熱するために用紙の中央部付近に対応した位置に発熱領域を有する第１の発熱ランプと、用紙の端部を加熱するために用紙の端部付近に対応した位置に発熱領域を有する第２の発熱ランプと、を備えた定着装置が開示されている。この定着装置は、例えば、小サイズの用紙が通紙された場合には、第１の発熱ランプのみをＯＮ動作させ、大サイズの用紙が通紙された場合には、第１の発熱ランプと第２の発熱ランプの両方をＯＮ動作させることで、複数の用紙サイズに対応できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特公平１-４０３５０号公報
【特許文献２】特開２００１−３０５９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、特許文献１の構成では、サイズが大きい用紙に対応するために、発熱領域の長い発熱ランプを用いるようになっている。しかし、発熱ランプの発熱領域（発熱長）が長くなると、ランプの電力が大きくなり、省電力の点で不利となる。
【００１１】
また、発熱長が長いと、発熱ランプをＯＮ動作させた時の電力低下（フリッカー）が大きくなり、照明のちらつきや、他の電気機器への悪影響が生じ易くなる。フリッカーを防止するために電気回路を設けると、その分だけ、基板スペースが増加したり、構成が複雑化する不都合が生じる。
【００１２】
また、特許文献１の構成は、中央部を必ず含んだ全体的な温度制御を行う構成であり、例えば端部の温度を重点的に上げるといった細かい温度制御はできない構成となっている。
【００１３】
さらに、特許文献１の構成は、通紙領域以外の領域である通紙領域外端部の温度を正確に制御する構成とはなっていない。定着装置においては、通紙領域以外の領域である通紙領域外端部の温度上昇が問題となる。つまり、通紙領域外端部は、用紙が接しない領域であるため、用紙に熱を奪われることがないので、温度が上昇し易い。通紙領域外端部の温度が上昇すると、定着部材がダメージを受ける。また、通紙領域外端部の温度が上昇すると、用紙の最端部付近の温度が、通紙領域外端部温度に引っ張られて上昇する現象が発生する。この結果、用紙内温度分布が不均一となり、定着の品質が低下するといった大きな問題が生じる。
【００１４】
特許文献２の構成は、特許文献１の構成と比較して、発熱ランプの発熱長が短いので、省電力が可能であり、かつ、フリッカーが生じにくい、といった利点がある。また特許文献２の構成は、温度センサーによって通紙領域内の温度を検知し、これに基づいて、通紙領域の端部を含む通紙領域の温度を、分割された発熱領域を用いて制御しているので、特許文献１と比較して、端部を含む用紙内温度分布を均一化し易くなると考えられる。
【００１５】
しかしながら、特許文献２では、通紙領域外端部の温度については十分に配慮されておらず、通紙領域外端部の温度が上昇して、定着部材にダメージを与えるおそれがある。
【００１６】
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、比較的簡易な構成で、通紙領域外端部の温度上昇を抑制でき、かつ、通紙領域内温度分布を均一化できる定着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る定着装置は、発熱ランプを内蔵した加熱ローラーを有し、トナー像が形成された用紙を加熱することで、前記トナー像を定着させる定着装置であって、
第１の発熱領域を有する第１の発熱ランプと、
前記第１の発熱領域の端部を延長する領域に第２の発熱領域を有する第２の発熱ランプと、
前記第１の発熱領域の端部を延長する領域に、前記第２の発熱領域の長さとは異なる長さの第３の発熱領域を有する第３の発熱ランプと、
前記第１、第２及び第３の発熱領域よりも、前記加熱ローラーの端部側の位置に配置され、前記加熱ローラーの端部温度を検知する第１の温度センサーと、
前記第１の温度センサーの検知結果に基づいて、前記第２及び第３の発熱領域の発熱を制御する加熱制御部と、
を具備する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、発熱領域よりも加熱ローラーの端部側の位置に温度センサーを設け、この温度センサーの検知結果に基づいて、加熱ローラーの端部に形成された長さの異なる第２及び第３の発熱領域の発熱を制御するので、比較的簡易な構成で、通紙領域外端部の温度上昇を抑制でき、かつ、通紙領域内温度分布を均一化できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態の加熱ローラーの構成を示す断面図
【図２】加熱ローラーを用いた定着装置の概略構成を示す図
【図３】加熱ローラーの電気系統の構成を示す図
【図４】使用するランプの組み合わせを示す図
【図５】各ランプの配熱分布を示した図
【図６】各ランプを組み合わせてランプ通電を行った場合の配熱分布を示した図
【図７】端部ランプを切り替えることによって、通紙領域外の温度上昇を低減させることの説明に供する図
【図８】ランプ切り替え用テーブルを示す図
【図９】加熱制御部によるランプ２、ランプ３の制御状態を示した図
【図１０】比較例１の構成を示す断面図
【図１１】比較例１及び実施の形態の性能の優劣を示した図
【図１２】比較例２の構成を示す断面図
【図１３】比較例２及び実施の形態の性能の優劣を示した図
【図１４】他の実施の形態の加熱ローラーの構成を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１及び図２に、本実施の形態の定着装置の構成を示す。
【００２２】
図１は、本実施の形態の加熱ローラーの構成を示す。図１は、加熱ローラーを、長手方向（回転軸方向）に沿って切った略線的断面図である。図２は、図１の加熱ローラー１０を用いた定着装置の概略構成を示すものである。図２は、加熱ローラー１０の長手方向（回転軸方向）に対して垂直な面で切った略線的断面図である。
【００２３】
加熱ローラー１０には、３本の発熱ランプ１、２、３が内蔵されている。
【００２４】
発熱ランプ１は、加熱ローラー１０の長手方向の略中央部に発熱領域ｈ１を有する。発熱領域とは、例えば発熱コイルが配置された領域である。発熱領域ｈ１の長さＬ１は、想定している最小の用紙サイズ、例えばハガキ等の通紙領域をカバーできる長さである。本実施の形態の場合、発熱領域ｈ１の長さＬ１は、約200ｍｍである。
【００２５】
発熱ランプ２は、発熱領域ｈ１の端部を延長する領域に、発熱領域ｈ２ａ、ｈ２ｂ（以下、発熱領域ｈ２ａ、ｈ２ｂを合わせて発熱領域ｈ２と呼ぶこともある）を有する。発熱領域ｈ２の長さは、発熱領域ｈ１と合計した長さＬ２が、大サイズの用紙サイズ、例えばＡ３の用紙サイズ（幅297ｍｍ）をカバーできる長さとなるように選定されている。本実施の形態の場合、発熱領域ｈ２ａの長さ ＝ 発熱領域ｈ２ｂの長さ ＝ 70ｍｍ とされている。よって、長さＬ２ ＝ 200ｍｍ＋２×70ｍｍ ＝ 340ｍｍとされている。
【００２６】
発熱ランプ３は、発熱領域ｈ１の端部を延長する領域に、発熱領域ｈ３ａ、ｈ３ｂ（以下、発熱領域ｈ３ａ、ｈ３ｂを合わせて発熱領域ｈ３と呼ぶこともある）を有する。発熱領域ｈ３の長さは、発熱領域ｈ１と合計した長さが、中サイズの用紙サイズ、例えばＢ４の用紙サイズ（幅257ｍｍ）をカバーできる長さとなるように選定されている。本実施の形態の場合、発熱領域ｈ３ａの長さ ＝ 発熱領域ｈ３ｂの長さ ＝ 30ｍｍ とされている。よって、長さＬ３ ＝ 200ｍｍ＋２×30ｍｍ ＝ 260ｍｍとされている。
【００２７】
図１からも分かるように、発熱領域ｈ３ａ、ｈ３ｂは、発熱領域ｈ２ａ、ｈ２ｂの中央側の端部と、加熱ローラー１０の軸方向でオーバーラップしている。
【００２８】
加熱ローラー１０の表面に接するように、温度センサー１１、１２、１３が設けられている。温度センサー１１、１２、１３は、定着装置のフレームに取り付けられており、回転する加熱ローラー１０の表面に摺接するようになっている。
【００２９】
温度センサー１１は、加熱ローラー１０の長手方向の中央位置に配置されている。温度センサー１２は、発熱領域ｈ２ａ、ｈ２ｂと、発熱領域ｈ３ａ、ｈ３ｂとがオーバーラップする位置に配置されている。温度センサー１３は、最も端部方向まで延長されている発熱領域である、発熱領域ｈ２ａ、ｈ２ｂよりも外側（加熱ローラー１０の端部側）に配置されている。
【００３０】
ここで、発熱領域ｈ２ａ、ｈ２ｂと、発熱領域ｈ３ａ、ｈ３ｂとがオーバーラップする領域を中央側に形成し、１個の温度センサー１２によってこのオーバーラップ領域の温度を検知するようにしたので、１個の温度センサー１２によって複数の発熱領域ｈ２、ｈ３を制御できるようになる。本実施の形態では、オーバーラップしているのは２本のランプ（ランプ２、３）であるが、３本以上のランプについても、オーバーラップ領域を形成し、１個の温度センサーによってこのオーバーラップ領域の温度を検知するようにしてもよい。このようにすれば、端部温度を検知するための温度センサーの数を減らすことができ、構成を簡単化できる。
【００３１】
次に、図１の加熱ローラー１０の適用例としての、図２の構成について説明する。
【００３２】
加熱ローラー１０と定着ローラー２１との間には、定着ベルト２２が懸架されている。定着ローラー２１には下ローラー２３が圧接されている。定着ローラー２１と下ローラー２３との間には、感光ドラム等によって表面にトナー像が形成された用紙が搬入される。これにより、加熱ローラー１０によって加熱された定着ベルト２２の熱によって、用紙上のトナー像が定着される。
【００３３】
なお、本実施の形態の加熱ローラー１０は、図２に示したような定着ベルト２２を用いた間接的な定着方式に限らず、勿論、直接的な定着方式にも適用できる。すなわち、定着ベルト２２を用いずに、加熱ローラー１０と下ローラー２３とが圧接され、その間に定着対象の用紙を搬入して、加熱ローラー１０によって直接用紙を加熱する定着方式に適用してもよい。
【００３４】
図３は、加熱ローラー１０の電気系統の構成を示す図である。
【００３５】
ランプ１、２、３は、それぞれ、トライアック等のスイッチ１５、１６、１７を介して電源に接続されている。スイッチ１５、１６、１７のＯＮ／ＯＦＦは、ＣＰＵ等の加熱制御部１８によって制御される。加熱制御部１８は、用紙サイズ情報、及び、温度センサー１１、１２、１３からの検知温度情報に基づいて、スイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御する。
【００３６】
ランプ１に対しては、中央の温度センサー１１によって検知された温度に基づき、検知温度が設定値以下の場合にはスイッチ１５がＯＮ制御され電源が供給され、検知温度が設定値よりも高い場合にはスイッチ１５がＯＦＦ制御され電源が遮断される。
【００３７】
ランプ２、ランプ３への電源供給は、どちらか一方に電源が供給されている場合には他方への電源は遮断され、両方のランプ２、３に同時に電源が供給されることはない（つまり、両方が同時にＯＮされることはない）。
【００３８】
図４は、使用するランプの組み合わせを示した図である。なお、以下の説明では、ランプ２のことを端部大ランプと呼び、ランプ３のことを端部小ランプと呼ぶこともある。図中の△印は、発熱領域よりも外側（通紙領域外端部）の温度を検知する温度センサー１３による検知温度に基づいて、ＯＮ／ＯＦＦが切り替えられること示す。
【００３９】
ウォームアップ、及び、アイドリング時には、ランプ１とランプ２がＯＮ動作され、広い領域が暖められる。
【００４０】
端部ランプである、ランプ２、ランプ３のＯＮ／ＯＦＦは、通紙領域外端部の温度を検知する温度センサー１３による検知温度によって切り替えられる。図４の例では、大サイズ紙のＡ３でも、小サイズ紙のＡ４でも、端部大ランプ（ランプ２）、端部小ランプ（ランプ３）のいずれのランプを使用することが可能とされている。但し、実際の温度制御では、Ａ３サイズでは中央ランプ（ランプ１）と端部大ランプ（ランプ２）、Ｂ４サイズでは中央ランプ（ランプ１）と端部小ランプ（ランプ３）、Ａ４サイズでは中央ランプ（ランプ１）の使用率が高くなる。
【００４１】
図５は、ランプ１（図５Ａ）、ランプ２（図５Ｂ）、ランプ３（図５Ｃ）の配熱分布を示した図である。
【００４２】
図６は、ランプ１とランプ２（図６Ａ）、又は、ランプ１とランプ３（図６Ｂ）、を組み合わせてランプ通電を行った場合の、配熱分布を示した図である。
【００４３】
ここで、加熱ローラー１０の最大の配熱長は、ランプ１とランプ２をランプ通電させたときの、340ｍｍの設定となっている。一方、最大の通紙幅は330ｍｍ、最大の印字範囲は320ｍｍとなっている。このように、最大配熱長は、通紙幅、印字幅よりも大きくされている。これは、加熱ローラー１０は、メインはローラー類で構成されているが、端部にはベアリング、ギア等が配置されているので、端部の熱容量が大きく、また端部からの熱も逃げ易い構成となっているからである。このように、ランプの最大配熱長を、通紙幅、印字幅よりも大きくすることで、端部の温度が低くなり易い電源ＯＮ直後でも、加熱ローラー１０の印字幅内の温度分布をフラットにすることが可能となる。
【００４４】
しかし、通紙が始まると、加熱ローラー１０の中心付近は通紙により、熱が奪われるが、加熱ローラー１０の端部は通紙が行われないので、温度上昇が発生する。温度上昇が大きくなると、加熱ローラー１０や定着ベルトの破壊につながるおそれがある。また、加熱ローラー１０内で温度分布の不均一が生じた状態で、この温度不均一が生じている領域を印字領域に含むようなサイズの用紙が通紙されると、印字領域内で温度分布の不均一が生じるので、定着された画像品質が加熱ローラー１０の軸方向でばらつくおそれもある。
【００４５】
そこで、本実施の形態の加熱ローラー１０においては、端部ランプとして、配熱長の異なる、端部大ランプ（ランプ２）と端部小ランプ（ランプ３）を設け、この２つのランプのうちのどちらを用いるかを、通紙領域外端部の温度を検知する温度センサー１３による検知温度によって切り替えるようにした。これにより、通紙領域外端部の温度上昇による機器のダメージ、及び、温度分布の不均一による画像品質の低下を抑制できるようになる。
【００４６】
実際上、加熱ローラー１０は、端部の温度状態を２つの温度センサー１２、１３で検知し、その検知結果に基づいて、ランプ２、ランプ３のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。
【００４７】
さらに具体的には、加熱制御部１８は、温度センサー１３の検知温度に基づいてランプ２、ランプ３のどちらを使用するかを選択し、かつ、温度センサー１２の検知温度に基づいて、選択したランプ２又はランプ３をＯＮするかＯＦＦするかを制御する。
【００４８】
例えば、図７Ａに示すように、ランプ１とランプ２を通電した場合は、非通紙領域の温度が異常に上昇することによって、非通紙部に配置された定着ローラー、定着ベルト等が熱的なダメージを受ける。また、通紙域内であっても、通紙領域端部付近の温度も上がり易いので、用紙内での温度分布の均一が発生して、用紙内での光沢が変わってしまう場合もあった。
【００４９】
本実施の形態では、図７Ａに示したような通紙領域外での異常な温度上昇が生じた場合には、温度センサー１３によってこれが検知され、使用するランプがランプ２からランプ３へと切り替えられる。その結果、図７Ｂに示すように、非通紙領域の温度が抑制され、通紙領域内の温度分布も均一化される。
【００５０】
図８は、加熱制御部１８に設けられたランプ切り替え用テーブルを示す。ランプ切り替え用テーブルには、温度センサー１２、１３による検知温度を使ってランプ２、３の切り替えを行う場合の、切り替えの指標である温度設定値が格納されている。温度設定値は、温度センサー１２、１３の出力それぞれに対して別個に設定されている。また、温度設定値は、用紙サイズ（用紙幅）に対応して設定されている。なお、図中の数値は、定着ターゲット温度（中央の温度センサー１１のターゲット温度といってもよい）に対する相対値である。例えば、定着ターゲット温度が200℃の場合、図中の-40℃とは160℃のことであり、0℃とは200℃のことである。
【００５１】
例えば、Ａ３サイズ（幅297ｍｍ）等の大サイズ紙で、定着ターゲット温度が200℃の場合、図８から、温度センサー１２（及び温度センサー１１）に対する温度設定値は200℃であり、温度センサー１３に対する温度設定値は210℃ある。よって、加熱制御部１８は、温度センサー１３による検知温度が210℃を超えると、使用する端部ランプを端部大ランプ（ランプ２）から端部小ランプ（ランプ３）へと切り替えることで、用紙内温度を所定の温度に保ちつつ、端部温度の上昇を防止するようになっている。
【００５２】
また、幅方向が160ｍｍ以下の小サイズ紙の場合は、温度センサー１２に対する温度設定値は200℃‐40℃と非常に低く設定されているので、端部ランプ２、３はほとんど点灯することはなく、中央ランプ１のみの加熱となる。この結果、小サイズ紙が通紙されたときの、端部温度の上昇を防止しつつ、用紙内温度を保つことが可能となる。
【００５３】
ここで、Ａ３サイズ（幅297ｍｍ）では、温度センサー１３に対する温度設定値は＋10℃となっている。一見、この値を0にすると、通紙領域外の端部温度が用紙内温度と同一になって都合が良いように思える。しかし、連続印字を行った場合には、通紙領域外の端部温度（温度センサー１３で検知する温度）よりも、端部付近の用紙内温度が低下することになる。これを考慮して、本実施の形態では、Ａ３サイズ付近以上（280ｍｍ付近以上）では、通紙領域外の端部温度を+10℃と設定することで、用紙内の定着性、光沢度が落ちないようにしている。因みに、通紙領域外の温度が設定温度より+10℃位上昇しても、定着部材へ全くダメージが無いことは既に確認している。
【００５４】
図９は、加熱制御部１８によるランプ２、ランプ３の制御状態を示した図である。図９Ａは温度センサー１２による検知温度を示す。図９Ｂは温度センサー１３による検知温度を示す。図９Ｃは温度センサー１３の検知温度と温度設定値とに基づいてランプ２又はランプ３のどちらを選択したかを示す。図９Ｄは温度センサー１３の検知温度と温度設定値とに基づいてランプ２、３をＯＮさせるかＯＦＦさせるかを示す。図９Ｅはランプ２のＯＮ／ＯＦＦ状態を示す。図９Ｆはランプ３のＯＮ／ＯＦＦ状態を示す。ここで、図９Ａ及び図９Ｂの温度設定値は、図８に示したものである。
【００５５】
図９Ｂ及び図９Ｃに示すように、発熱領域ｈ２、ｈ３よりも外側に設けられた温度センサー１３の検知温度が温度設定値以下の場合には、端部大ランプ（ランプ２）が選択され、温度設定値よりも高い場合には、端部小ランプ（ランプ３）が選択される。
【００５６】
また、図９Ａ及び図９Ｄに示すように、端部発熱領域ｈ２、ｈ３がオーバーラップする位置に設けられた温度センサー１２の検知温度が温度設定値以下の場合には、図９Ｃに示した選択されたランプに電源を供給する。これに対して、温度センサー１２の検知温度が温度設定値より高い場合には、図９Ｃに示した選択されたランプへの電源供給を停止する。
【００５７】
つまり、加熱制御部１８は、ランプ２、ランプ３のそれぞれに関して、図９Ｃに示したランプ選択結果と、図９Ｄに示したランプへの電源供給判定結果との、論理積をとることにより、図９Ｅ及び図９Ｆに示したように、ランプ２及びランプ３のＯＮ／ＯＦＦを制御する。
【００５８】
以上説明したことをまとめると、本実施の形態の加熱ローラーは、主に、次の構成に特徴がある。
【００５９】
（i）中央領域を加熱するランプ１と、端部の大領域を加熱するランプ２と、端部の小領域を加熱するランプ３と、を有する。
【００６０】
（ii）中央ランプ１の発熱領域ｈ１に対応する位置に配置された温度センサー１１と、端部ランプ２、３の発熱領域ｈ２、ｈ３に対応する位置に配置された温度センサー１２と、に加えて、発熱領域ｈ１、ｈ２、ｈ３の外側の位置（通紙領域外端部）に配置された温度センサー１３を有する。
【００６１】
（iii）温度センサー１３による検知結果に基づいて、ランプ２又はランプ３のどちらを点灯させるかを選択する。
【００６２】
本実施の形態の定着装置によれば、上記（i）の構成を有することにより、サイズの大きな用紙に対して１本のランプで対応する場合と比較して、低消費電力で、かつ、フリッカーを抑制しつつ、様々な用紙サイズに対応可能となる。また、上記（ii）及び（iii）の構成を有することにより、通紙領域外端部の温度上昇を抑制でき、この結果、通紙領域内の温度分布を均一化でき、かつ、定着部材のダメージを防止できる。
【００６３】
次に、本実施の形態の構成を、比較例の構成と比較する。
【００６４】
図１０は、比較例１の構成を示す。比較例１の構成では、各ランプ１、２、３が各用紙サイズに対応した発熱領域ｈ１１、ｈ１２、ｈ１３を有する。比較例１の構成では、小サイズの用紙の定着時にはランプ１をＯＮすることで発熱領域ｈ１１を発熱させ、中サイズの用紙の定着時にはランプ２をＯＮすることで発熱領域ｈ１２を発熱させ、大サイズの用紙の定着時にはランプ３をＯＮすることで発熱領域ｈ１３を発熱させる。
【００６５】
図１１は、比較例１（図１０）、及び、実施の形態（図１）の性能の優劣を示す。比較例１では、発熱領域の長いランプを用いているので、フリッカーが生じ易い。また、比較例１では、端部温度が考慮されていないので、端部温度が上昇するおそれがある。
【００６６】
図１２は、比較例２の構成を示す。比較例２の構成では、温度センサー１２’が、実施の形態（図１）の温度センサー１３のような発熱領域ｈ１、ｈ２、ｈ３の外側の位置（通紙領域外端部）ではなく、発熱領域ｈ２ａ、ｈ２ｂの範囲内（通紙領域内の端部）に配置されている点で、実施の形態１の構成と異なる。
【００６７】
図１３は、比較例２（図１２）、及び、実施の形態（図１）の性能の優劣を示す。比較例２では、通紙領域外端部の温度が考慮されていないので（通紙領域外の正確な温度が把握できないので）、端部温度が上昇するおそれがある。具体的には、比較例２の温度センサー２’は、端部大ランプ２の発熱領域ｈ２に対応する位置にあるので、定着器自体の暖まりに起因する端部温度上昇は検知できなく、端部大ランプ２と端部小ランプ３を切り替える目的の端部ランプの切り替えセンサーとしては不適当である。また、比較例２の構成における温度センサー１２’の位置では、大サイズの用紙が通紙された場合には、通紙領域外の温度が上がっても端部大ランプ２から端部小ランプ３へ切り替える判断が適切にできないので、用紙内温度均一性も実施の形態よりも劣る。このように、実施の形態のように、温度センサー１３を発熱領域ｈ１、ｈ２、ｈ３の外側の位置（通紙領域外端部）に配置することによる効果は大きい。
【００６８】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００６９】
上述の実施の形態では、本発明をセンター通紙タイプの定着装置に適用した場合について述べたが、本発明は端部通紙タイプの定着装置に適用してもよい。
【００７０】
図１４は、本発明を端部通紙タイプの定着装置に適用した場合の、加熱ローラーの構成を示す断面図である。図１４では、図１との対応部材には図１と同一の符号が付してある。図１４の加熱ローラー３０においては、ランプ１の発熱領域ｈ１、ランプ２の発熱領域ｈ２、ランプ３の発熱領域ｈ３が、左端を基準にして通紙される各サイズの用紙を加熱できるように形成されている。発熱領域ｈ２の長さは図１の発熱領域ｈ２ａとｈ２ｂを足した長さであり、発熱領域ｈ３の長さは図１の発熱領域ｈ３ａとｈ３ｂを足した長さである。小サイズの用紙が通紙された場合には発熱領域ｈ１が発熱し、大サイズの用紙が通紙された場合には発熱領域ｈ１とｈ２が発熱し、中サイズの用紙が通紙された場合には発熱領域ｈ３が発熱する。
【００７１】
温度センサー１１は発熱領域ｈ１のほぼ中央位置に、温度センサー１２は発熱領域ｈ２とｈ３とがオーバーラップする位置に、温度センサー１３は発熱領域ｈ２よりも外側（通紙領域外端部）に配置されている。
【００７２】
図１４の構成においても、上述した実施の形態と同様に、温度センサー１１〜１３の検知結果に基づいて、端部ランプ２、３のＯＮ／ＯＦＦを制御すれば、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００７３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７４】
１０、３０ 加熱ローラー
１１、１２、１２’、１３ 温度センサー
１５〜１７ スイッチ
１８ 加熱制御部
２１ 定着ローラー
２２ 定着ベルト
２３ 下ローラー
ｈ１、ｈ２、ｈ２ａ、ｈ２ｂ、ｈ３、ｈ３ａ、ｈ３ｂ、ｈ１１、ｈ１２、ｈ１３ 発熱領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、レーザービームプリンタ等の画像形成装置に用いられる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置（例えば、複写機、レーザービームプリンタ等）は、感光ドラムを回転させて表面を均一に帯電した後、レーザービームの走査によって静電潜像を形成し、この静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像し、このトナー像を用紙上に転写し、その後、定着装置により用紙上のトナー像を用紙上に定着させるようになっている。
【０００３】
この種の定着装置として、加熱ローラー方式のものがある。加熱ローラー方式には、加熱ローラーによって定着対象の用紙を直接加熱する方式や、加熱ローラーによって一旦定着ベルトを加熱した後に、定着ベルトによって定着対象の用紙を加熱する方式等がある。
【０００４】
加熱ローラーの内部には、発熱源である発熱ランプが内蔵されている。
【０００５】
ところで、近年、定着装置の性能として、複数の用紙サイズにできるだけ省電力で対応でき、かつ、均一な定着温度分布により高画質を得ることが要求されている。
【０００６】
従来、複数の用紙サイズに対応可能にするために、加熱ローラー内に複数の発熱ランプを設けた構成が、例えば特許文献１、２等で開示されている。
【０００７】
特許文献１には、用紙サイズに対応した複数の加熱ランプを備えた定着装置が開示されている。
【０００８】
特許文献２には、用紙の中央部を加熱するために用紙の中央部付近に対応した位置に発熱領域を有する第１の発熱ランプと、用紙の端部を加熱するために用紙の端部付近に対応した位置に発熱領域を有する第２の発熱ランプと、を備えた定着装置が開示されている。この定着装置は、例えば、小サイズの用紙が通紙された場合には、第１の発熱ランプのみをＯＮ動作させ、大サイズの用紙が通紙された場合には、第１の発熱ランプと第２の発熱ランプの両方をＯＮ動作させることで、複数の用紙サイズに対応できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特公平１-４０３５０号公報
【特許文献２】特開２００１−３０５９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、特許文献１の構成では、サイズが大きい用紙に対応するために、発熱領域の長い発熱ランプを用いるようになっている。しかし、発熱ランプの発熱領域（発熱長）が長くなると、ランプの電力が大きくなり、省電力の点で不利となる。
【００１１】
また、発熱長が長いと、発熱ランプをＯＮ動作させた時の電力低下（フリッカー）が大きくなり、照明のちらつきや、他の電気機器への悪影響が生じ易くなる。フリッカーを防止するために電気回路を設けると、その分だけ、基板スペースが増加したり、構成が複雑化する不都合が生じる。
【００１２】
また、特許文献１の構成は、中央部を必ず含んだ全体的な温度制御を行う構成であり、例えば端部の温度を重点的に上げるといった細かい温度制御はできない構成となっている。
【００１３】
さらに、特許文献１の構成は、通紙領域以外の領域である通紙領域外端部の温度を正確に制御する構成とはなっていない。定着装置においては、通紙領域以外の領域である通紙領域外端部の温度上昇が問題となる。つまり、通紙領域外端部は、用紙が接しない領域であるため、用紙に熱を奪われることがないので、温度が上昇し易い。通紙領域外端部の温度が上昇すると、定着部材がダメージを受ける。また、通紙領域外端部の温度が上昇すると、用紙の最端部付近の温度が、通紙領域外端部温度に引っ張られて上昇する現象が発生する。この結果、用紙内温度分布が不均一となり、定着の品質が低下するといった大きな問題が生じる。
【００１４】
特許文献２の構成は、特許文献１の構成と比較して、発熱ランプの発熱長が短いので、省電力が可能であり、かつ、フリッカーが生じにくい、といった利点がある。また特許文献２の構成は、温度センサーによって通紙領域内の温度を検知し、これに基づいて、通紙領域の端部を含む通紙領域の温度を、分割された発熱領域を用いて制御しているので、特許文献１と比較して、端部を含む用紙内温度分布を均一化し易くなると考えられる。
【００１５】
しかしながら、特許文献２では、通紙領域外端部の温度については十分に配慮されておらず、通紙領域外端部の温度が上昇して、定着部材にダメージを与えるおそれがある。
【００１６】
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、比較的簡易な構成で、通紙領域外端部の温度上昇を抑制でき、かつ、通紙領域内温度分布を均一化できる定着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る定着装置は、発熱ランプを内蔵した加熱ローラーを有し、トナー像が形成された用紙を加熱することで、前記トナー像を定着させる定着装置であって、
第１の発熱領域を有する第１の発熱ランプと、
前記第１の発熱領域の端部を延長する領域に第２の発熱領域を有する第２の発熱ランプと、
前記第１の発熱領域の端部を延長する領域に、前記第２の発熱領域の長さとは異なる長さの第３の発熱領域を有する第３の発熱ランプと、
前記第１、第２及び第３の発熱領域よりも、前記加熱ローラーの端部側の位置に配置され、前記加熱ローラーの端部温度を検知する第１の温度センサーと、
前記第１の温度センサーの検知結果に基づいて、前記第２及び第３の発熱領域の発熱を制御する加熱制御部と、
を具備する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、発熱領域よりも加熱ローラーの端部側の位置に温度センサーを設け、この温度センサーの検知結果に基づいて、加熱ローラーの端部に形成された長さの異なる第２及び第３の発熱領域の発熱を制御するので、比較的簡易な構成で、通紙領域外端部の温度上昇を抑制でき、かつ、通紙領域内温度分布を均一化できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態の加熱ローラーの構成を示す断面図
【図２】加熱ローラーを用いた定着装置の概略構成を示す図
【図３】加熱ローラーの電気系統の構成を示す図
【図４】使用するランプの組み合わせを示す図
【図５】各ランプの配熱分布を示した図
【図６】各ランプを組み合わせてランプ通電を行った場合の配熱分布を示した図
【図７】端部ランプを切り替えることによって、通紙領域外の温度上昇を低減させることの説明に供する図
【図８】ランプ切り替え用テーブルを示す図
【図９】加熱制御部によるランプ２、ランプ３の制御状態を示した図
【図１０】比較例１の構成を示す断面図
【図１１】比較例１及び実施の形態の性能の優劣を示した図
【図１２】比較例２の構成を示す断面図
【図１３】比較例２及び実施の形態の性能の優劣を示した図
【図１４】他の実施の形態の加熱ローラーの構成を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１及び図２に、本実施の形態の定着装置の構成を示す。
【００２２】
図１は、本実施の形態の加熱ローラーの構成を示す。図１は、加熱ローラーを、長手方向（回転軸方向）に沿って切った略線的断面図である。図２は、図１の加熱ローラー１０を用いた定着装置の概略構成を示すものである。図２は、加熱ローラー１０の長手方向（回転軸方向）に対して垂直な面で切った略線的断面図である。
【００２３】
加熱ローラー１０には、３本の発熱ランプ１、２、３が内蔵されている。
【００２４】
発熱ランプ１は、加熱ローラー１０の長手方向の略中央部に発熱領域ｈ１を有する。発熱領域とは、例えば発熱コイルが配置された領域である。発熱領域ｈ１の長さＬ１は、想定している最小の用紙サイズ、例えばハガキ等の通紙領域をカバーできる長さである。本実施の形態の場合、発熱領域ｈ１の長さＬ１は、約200ｍｍである。
【００２５】
発熱ランプ２は、発熱領域ｈ１の端部を延長する領域に、発熱領域ｈ２ａ、ｈ２ｂ（以下、発熱領域ｈ２ａ、ｈ２ｂを合わせて発熱領域ｈ２と呼ぶこともある）を有する。発熱領域ｈ２の長さは、発熱領域ｈ１と合計した長さＬ２が、大サイズの用紙サイズ、例えばＡ３の用紙サイズ（幅297ｍｍ）をカバーできる長さとなるように選定されている。本実施の形態の場合、発熱領域ｈ２ａの長さ ＝ 発熱領域ｈ２ｂの長さ ＝ 70ｍｍ とされている。よって、長さＬ２ ＝ 200ｍｍ＋２×70ｍｍ ＝ 340ｍｍとされている。
【００２６】
発熱ランプ３は、発熱領域ｈ１の端部を延長する領域に、発熱領域ｈ３ａ、ｈ３ｂ（以下、発熱領域ｈ３ａ、ｈ３ｂを合わせて発熱領域ｈ３と呼ぶこともある）を有する。発熱領域ｈ３の長さは、発熱領域ｈ１と合計した長さが、中サイズの用紙サイズ、例えばＢ４の用紙サイズ（幅257ｍｍ）をカバーできる長さとなるように選定されている。本実施の形態の場合、発熱領域ｈ３ａの長さ ＝ 発熱領域ｈ３ｂの長さ ＝ 30ｍｍ とされている。よって、長さＬ３ ＝ 200ｍｍ＋２×30ｍｍ ＝ 260ｍｍとされている。
【００２７】
図１からも分かるように、発熱領域ｈ３ａ、ｈ３ｂは、発熱領域ｈ２ａ、ｈ２ｂの中央側の端部と、加熱ローラー１０の軸方向でオーバーラップしている。
【００２８】
加熱ローラー１０の表面に接するように、温度センサー１１、１２、１３が設けられている。温度センサー１１、１２、１３は、定着装置のフレームに取り付けられており、回転する加熱ローラー１０の表面に摺接するようになっている。
【００２９】
温度センサー１１は、加熱ローラー１０の長手方向の中央位置に配置されている。温度センサー１２は、発熱領域ｈ２ａ、ｈ２ｂと、発熱領域ｈ３ａ、ｈ３ｂとがオーバーラップする位置に配置されている。温度センサー１３は、最も端部方向まで延長されている発熱領域である、発熱領域ｈ２ａ、ｈ２ｂよりも外側（加熱ローラー１０の端部側）に配置されている。
【００３０】
ここで、発熱領域ｈ２ａ、ｈ２ｂと、発熱領域ｈ３ａ、ｈ３ｂとがオーバーラップする領域を中央側に形成し、１個の温度センサー１２によってこのオーバーラップ領域の温度を検知するようにしたので、１個の温度センサー１２によって複数の発熱領域ｈ２、ｈ３を制御できるようになる。本実施の形態では、オーバーラップしているのは２本のランプ（ランプ２、３）であるが、３本以上のランプについても、オーバーラップ領域を形成し、１個の温度センサーによってこのオーバーラップ領域の温度を検知するようにしてもよい。このようにすれば、端部温度を検知するための温度センサーの数を減らすことができ、構成を簡単化できる。
【００３１】
次に、図１の加熱ローラー１０の適用例としての、図２の構成について説明する。
【００３２】
加熱ローラー１０と定着ローラー２１との間には、定着ベルト２２が懸架されている。定着ローラー２１には下ローラー２３が圧接されている。定着ローラー２１と下ローラー２３との間には、感光ドラム等によって表面にトナー像が形成された用紙が搬入される。これにより、加熱ローラー１０によって加熱された定着ベルト２２の熱によって、用紙上のトナー像が定着される。
【００３３】
なお、本実施の形態の加熱ローラー１０は、図２に示したような定着ベルト２２を用いた間接的な定着方式に限らず、勿論、直接的な定着方式にも適用できる。すなわち、定着ベルト２２を用いずに、加熱ローラー１０と下ローラー２３とが圧接され、その間に定着対象の用紙を搬入して、加熱ローラー１０によって直接用紙を加熱する定着方式に適用してもよい。
【００３４】
図３は、加熱ローラー１０の電気系統の構成を示す図である。
【００３５】
ランプ１、２、３は、それぞれ、トライアック等のスイッチ１５、１６、１７を介して電源に接続されている。スイッチ１５、１６、１７のＯＮ／ＯＦＦは、ＣＰＵ等の加熱制御部１８によって制御される。加熱制御部１８は、用紙サイズ情報、及び、温度センサー１１、１２、１３からの検知温度情報に基づいて、スイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御する。
【００３６】
ランプ１に対しては、中央の温度センサー１１によって検知された温度に基づき、検知温度が設定値以下の場合にはスイッチ１５がＯＮ制御され電源が供給され、検知温度が設定値よりも高い場合にはスイッチ１５がＯＦＦ制御され電源が遮断される。
【００３７】
ランプ２、ランプ３への電源供給は、どちらか一方に電源が供給されている場合には他方への電源は遮断され、両方のランプ２、３に同時に電源が供給されることはない（つまり、両方が同時にＯＮされることはない）。
【００３８】
図４は、使用するランプの組み合わせを示した図である。なお、以下の説明では、ランプ２のことを端部大ランプと呼び、ランプ３のことを端部小ランプと呼ぶこともある。図中の△印は、発熱領域よりも外側（通紙領域外端部）の温度を検知する温度センサー１３による検知温度に基づいて、ＯＮ／ＯＦＦが切り替えられること示す。
【００３９】
ウォームアップ、及び、アイドリング時には、ランプ１とランプ２がＯＮ動作され、広い領域が暖められる。
【００４０】
端部ランプである、ランプ２、ランプ３のＯＮ／ＯＦＦは、通紙領域外端部の温度を検知する温度センサー１３による検知温度によって切り替えられる。図４の例では、大サイズ紙のＡ３でも、小サイズ紙のＡ４でも、端部大ランプ（ランプ２）、端部小ランプ（ランプ３）のいずれのランプを使用することが可能とされている。但し、実際の温度制御では、Ａ３サイズでは中央ランプ（ランプ１）と端部大ランプ（ランプ２）、Ｂ４サイズでは中央ランプ（ランプ１）と端部小ランプ（ランプ３）、Ａ４サイズでは中央ランプ（ランプ１）の使用率が高くなる。
【００４１】
図５は、ランプ１（図５Ａ）、ランプ２（図５Ｂ）、ランプ３（図５Ｃ）の配熱分布を示した図である。
【００４２】
図６は、ランプ１とランプ２（図６Ａ）、又は、ランプ１とランプ３（図６Ｂ）、を組み合わせてランプ通電を行った場合の、配熱分布を示した図である。
【００４３】
ここで、加熱ローラー１０の最大の配熱長は、ランプ１とランプ２をランプ通電させたときの、340ｍｍの設定となっている。一方、最大の通紙幅は330ｍｍ、最大の印字範囲は320ｍｍとなっている。このように、最大配熱長は、通紙幅、印字幅よりも大きくされている。これは、加熱ローラー１０は、メインはローラー類で構成されているが、端部にはベアリング、ギア等が配置されているので、端部の熱容量が大きく、また端部からの熱も逃げ易い構成となっているからである。このように、ランプの最大配熱長を、通紙幅、印字幅よりも大きくすることで、端部の温度が低くなり易い電源ＯＮ直後でも、加熱ローラー１０の印字幅内の温度分布をフラットにすることが可能となる。
【００４４】
しかし、通紙が始まると、加熱ローラー１０の中心付近は通紙により、熱が奪われるが、加熱ローラー１０の端部は通紙が行われないので、温度上昇が発生する。温度上昇が大きくなると、加熱ローラー１０や定着ベルトの破壊につながるおそれがある。また、加熱ローラー１０内で温度分布の不均一が生じた状態で、この温度不均一が生じている領域を印字領域に含むようなサイズの用紙が通紙されると、印字領域内で温度分布の不均一が生じるので、定着された画像品質が加熱ローラー１０の軸方向でばらつくおそれもある。
【００４５】
そこで、本実施の形態の加熱ローラー１０においては、端部ランプとして、配熱長の異なる、端部大ランプ（ランプ２）と端部小ランプ（ランプ３）を設け、この２つのランプのうちのどちらを用いるかを、通紙領域外端部の温度を検知する温度センサー１３による検知温度によって切り替えるようにした。これにより、通紙領域外端部の温度上昇による機器のダメージ、及び、温度分布の不均一による画像品質の低下を抑制できるようになる。
【００４６】
実際上、加熱ローラー１０は、端部の温度状態を２つの温度センサー１２、１３で検知し、その検知結果に基づいて、ランプ２、ランプ３のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。
【００４７】
さらに具体的には、加熱制御部１８は、温度センサー１３の検知温度に基づいてランプ２、ランプ３のどちらを使用するかを選択し、かつ、温度センサー１２の検知温度に基づいて、選択したランプ２又はランプ３をＯＮするかＯＦＦするかを制御する。
【００４８】
例えば、図７Ａに示すように、ランプ１とランプ２を通電した場合は、非通紙領域の温度が異常に上昇することによって、非通紙部に配置された定着ローラー、定着ベルト等が熱的なダメージを受ける。また、通紙域内であっても、通紙領域端部付近の温度も上がり易いので、用紙内での温度分布の均一が発生して、用紙内での光沢が変わってしまう場合もあった。
【００４９】
本実施の形態では、図７Ａに示したような通紙領域外での異常な温度上昇が生じた場合には、温度センサー１３によってこれが検知され、使用するランプがランプ２からランプ３へと切り替えられる。その結果、図７Ｂに示すように、非通紙領域の温度が抑制され、通紙領域内の温度分布も均一化される。
【００５０】
図８は、加熱制御部１８に設けられたランプ切り替え用テーブルを示す。ランプ切り替え用テーブルには、温度センサー１２、１３による検知温度を使ってランプ２、３の切り替えを行う場合の、切り替えの指標である温度設定値が格納されている。温度設定値は、温度センサー１２、１３の出力それぞれに対して別個に設定されている。また、温度設定値は、用紙サイズ（用紙幅）に対応して設定されている。なお、図中の数値は、定着ターゲット温度（中央の温度センサー１１のターゲット温度といってもよい）に対する相対値である。例えば、定着ターゲット温度が200℃の場合、図中の-40℃とは160℃のことであり、0℃とは200℃のことである。
【００５１】
例えば、Ａ３サイズ（幅297ｍｍ）等の大サイズ紙で、定着ターゲット温度が200℃の場合、図８から、温度センサー１２（及び温度センサー１１）に対する温度設定値は200℃であり、温度センサー１３に対する温度設定値は210℃ある。よって、加熱制御部１８は、温度センサー１３による検知温度が210℃を超えると、使用する端部ランプを端部大ランプ（ランプ２）から端部小ランプ（ランプ３）へと切り替えることで、用紙内温度を所定の温度に保ちつつ、端部温度の上昇を防止するようになっている。
【００５２】
また、幅方向が160ｍｍ以下の小サイズ紙の場合は、温度センサー１２に対する温度設定値は200℃‐40℃と非常に低く設定されているので、端部ランプ２、３はほとんど点灯することはなく、中央ランプ１のみの加熱となる。この結果、小サイズ紙が通紙されたときの、端部温度の上昇を防止しつつ、用紙内温度を保つことが可能となる。
【００５３】
ここで、Ａ３サイズ（幅297ｍｍ）では、温度センサー１３に対する温度設定値は＋10℃となっている。一見、この値を0にすると、通紙領域外の端部温度が用紙内温度と同一になって都合が良いように思える。しかし、連続印字を行った場合には、通紙領域外の端部温度（温度センサー１３で検知する温度）よりも、端部付近の用紙内温度が低下することになる。これを考慮して、本実施の形態では、Ａ３サイズ付近以上（280ｍｍ付近以上）では、通紙領域外の端部温度を+10℃と設定することで、用紙内の定着性、光沢度が落ちないようにしている。因みに、通紙領域外の温度が設定温度より+10℃位上昇しても、定着部材へ全くダメージが無いことは既に確認している。
【００５４】
図９は、加熱制御部１８によるランプ２、ランプ３の制御状態を示した図である。図９Ａは温度センサー１２による検知温度を示す。図９Ｂは温度センサー１３による検知温度を示す。図９Ｃは温度センサー１３の検知温度と温度設定値とに基づいてランプ２又はランプ３のどちらを選択したかを示す。図９Ｄは温度センサー１３の検知温度と温度設定値とに基づいてランプ２、３をＯＮさせるかＯＦＦさせるかを示す。図９Ｅはランプ２のＯＮ／ＯＦＦ状態を示す。図９Ｆはランプ３のＯＮ／ＯＦＦ状態を示す。ここで、図９Ａ及び図９Ｂの温度設定値は、図８に示したものである。
【００５５】
図９Ｂ及び図９Ｃに示すように、発熱領域ｈ２、ｈ３よりも外側に設けられた温度センサー１３の検知温度が温度設定値以下の場合には、端部大ランプ（ランプ２）が選択され、温度設定値よりも高い場合には、端部小ランプ（ランプ３）が選択される。
【００５６】
また、図９Ａ及び図９Ｄに示すように、端部発熱領域ｈ２、ｈ３がオーバーラップする位置に設けられた温度センサー１２の検知温度が温度設定値以下の場合には、図９Ｃに示した選択されたランプに電源を供給する。これに対して、温度センサー１２の検知温度が温度設定値より高い場合には、図９Ｃに示した選択されたランプへの電源供給を停止する。
【００５７】
つまり、加熱制御部１８は、ランプ２、ランプ３のそれぞれに関して、図９Ｃに示したランプ選択結果と、図９Ｄに示したランプへの電源供給判定結果との、論理積をとることにより、図９Ｅ及び図９Ｆに示したように、ランプ２及びランプ３のＯＮ／ＯＦＦを制御する。
【００５８】
以上説明したことをまとめると、本実施の形態の加熱ローラーは、主に、次の構成に特徴がある。
【００５９】
（i）中央領域を加熱するランプ１と、端部の大領域を加熱するランプ２と、端部の小領域を加熱するランプ３と、を有する。
【００６０】
（ii）中央ランプ１の発熱領域ｈ１に対応する位置に配置された温度センサー１１と、端部ランプ２、３の発熱領域ｈ２、ｈ３に対応する位置に配置された温度センサー１２と、に加えて、発熱領域ｈ１、ｈ２、ｈ３の外側の位置（通紙領域外端部）に配置された温度センサー１３を有する。
【００６１】
（iii）温度センサー１３による検知結果に基づいて、ランプ２又はランプ３のどちらを点灯させるかを選択する。
【００６２】
本実施の形態の定着装置によれば、上記（i）の構成を有することにより、サイズの大きな用紙に対して１本のランプで対応する場合と比較して、低消費電力で、かつ、フリッカーを抑制しつつ、様々な用紙サイズに対応可能となる。また、上記（ii）及び（iii）の構成を有することにより、通紙領域外端部の温度上昇を抑制でき、この結果、通紙領域内の温度分布を均一化でき、かつ、定着部材のダメージを防止できる。
【００６３】
次に、本実施の形態の構成を、比較例の構成と比較する。
【００６４】
図１０は、比較例１の構成を示す。比較例１の構成では、各ランプ１、２、３が各用紙サイズに対応した発熱領域ｈ１１、ｈ１２、ｈ１３を有する。比較例１の構成では、小サイズの用紙の定着時にはランプ１をＯＮすることで発熱領域ｈ１１を発熱させ、中サイズの用紙の定着時にはランプ２をＯＮすることで発熱領域ｈ１２を発熱させ、大サイズの用紙の定着時にはランプ３をＯＮすることで発熱領域ｈ１３を発熱させる。
【００６５】
図１１は、比較例１（図１０）、及び、実施の形態（図１）の性能の優劣を示す。比較例１では、発熱領域の長いランプを用いているので、フリッカーが生じ易い。また、比較例１では、端部温度が考慮されていないので、端部温度が上昇するおそれがある。
【００６６】
図１２は、比較例２の構成を示す。比較例２の構成では、温度センサー１２’が、実施の形態（図１）の温度センサー１３のような発熱領域ｈ１、ｈ２、ｈ３の外側の位置（通紙領域外端部）ではなく、発熱領域ｈ２ａ、ｈ２ｂの範囲内（通紙領域内の端部）に配置されている点で、実施の形態１の構成と異なる。
【００６７】
図１３は、比較例２（図１２）、及び、実施の形態（図１）の性能の優劣を示す。比較例２では、通紙領域外端部の温度が考慮されていないので（通紙領域外の正確な温度が把握できないので）、端部温度が上昇するおそれがある。具体的には、比較例２の温度センサー２’は、端部大ランプ２の発熱領域ｈ２に対応する位置にあるので、定着器自体の暖まりに起因する端部温度上昇は検知できなく、端部大ランプ２と端部小ランプ３を切り替える目的の端部ランプの切り替えセンサーとしては不適当である。また、比較例２の構成における温度センサー１２’の位置では、大サイズの用紙が通紙された場合には、通紙領域外の温度が上がっても端部大ランプ２から端部小ランプ３へ切り替える判断が適切にできないので、用紙内温度均一性も実施の形態よりも劣る。このように、実施の形態のように、温度センサー１３を発熱領域ｈ１、ｈ２、ｈ３の外側の位置（通紙領域外端部）に配置することによる効果は大きい。
【００６８】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００６９】
上述の実施の形態では、本発明をセンター通紙タイプの定着装置に適用した場合について述べたが、本発明は端部通紙タイプの定着装置に適用してもよい。
【００７０】
図１４は、本発明を端部通紙タイプの定着装置に適用した場合の、加熱ローラーの構成を示す断面図である。図１４では、図１との対応部材には図１と同一の符号が付してある。図１４の加熱ローラー３０においては、ランプ１の発熱領域ｈ１、ランプ２の発熱領域ｈ２、ランプ３の発熱領域ｈ３が、左端を基準にして通紙される各サイズの用紙を加熱できるように形成されている。発熱領域ｈ２の長さは図１の発熱領域ｈ２ａとｈ２ｂを足した長さであり、発熱領域ｈ３の長さは図１の発熱領域ｈ３ａとｈ３ｂを足した長さである。小サイズの用紙が通紙された場合には発熱領域ｈ１が発熱し、大サイズの用紙が通紙された場合には発熱領域ｈ１とｈ２が発熱し、中サイズの用紙が通紙された場合には発熱領域ｈ３が発熱する。
【００７１】
温度センサー１１は発熱領域ｈ１のほぼ中央位置に、温度センサー１２は発熱領域ｈ２とｈ３とがオーバーラップする位置に、温度センサー１３は発熱領域ｈ２よりも外側（通紙領域外端部）に配置されている。
【００７２】
図１４の構成においても、上述した実施の形態と同様に、温度センサー１１〜１３の検知結果に基づいて、端部ランプ２、３のＯＮ／ＯＦＦを制御すれば、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００７３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７４】
１０、３０ 加熱ローラー
１１、１２、１２’、１３ 温度センサー
１５〜１７ スイッチ
１８ 加熱制御部
２１ 定着ローラー
２２ 定着ベルト
２３ 下ローラー
ｈ１、ｈ２、ｈ２ａ、ｈ２ｂ、ｈ３、ｈ３ａ、ｈ３ｂ、ｈ１１、ｈ１２、ｈ１３ 発熱領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱ランプを内蔵した加熱ローラーを有し、トナー像が形成された用紙を加熱することで、前記トナー像を定着させる定着装置であって、
第１の発熱領域を有する第１の発熱ランプと、
前記第１の発熱領域の端部を延長する領域に第２の発熱領域を有する第２の発熱ランプと、
前記第１の発熱領域の端部を延長する領域に、前記第２の発熱領域の長さとは異なる長さの第３の発熱領域を有する第３の発熱ランプと、
前記第１、第２及び第３の発熱領域よりも、前記加熱ローラーの端部側の位置に配置され、前記加熱ローラーの端部温度を検知する第１の温度センサーと、
前記第１の温度センサーの検知結果に基づいて、前記第２及び第３の発熱領域の発熱を制御する加熱制御部と、
を具備する定着装置。
【請求項２】
前記第２の発熱領域と前記第３の発熱領域は、前記加熱ローラーの軸方向で互いにオーバーラップしており、
前記オーバーラップした位置に対応する位置には第２の温度センサーが配置されており、
前記加熱制御部は、前記第１及び第２の温度センサーの検知結果に基づいて、前記第２及び第３の発熱領域の発熱を制御する、
請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
用紙サイズが、第１の用紙サイズ＜第２の用紙サイズ＜第３の用紙サイズの関係にある場合、
前記第１の発熱領域の長さは、第１の用紙サイズの通紙領域をカバーできる長さであり、
前記第２の発熱領域の長さは、前記第１の発熱領域と合計した長さが前記第３の用紙サイズの通紙領域をカバーできる長さであり、
前記第３の発熱領域の長さは、前記第１の発熱領域と合計した長さが前記第２の用紙サイズの通紙領域をカバーできる長さである、
請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
【請求項１】
発熱ランプを内蔵した加熱ローラーを有し、トナー像が形成された用紙を加熱することで、前記トナー像を定着させる定着装置であって、
第１の発熱領域を有する第１の発熱ランプと、
前記第１の発熱領域の端部を延長する領域に第２の発熱領域を有する第２の発熱ランプと、
前記第１の発熱領域の端部を延長する領域に、前記第２の発熱領域の長さとは異なる長さの第３の発熱領域を有する第３の発熱ランプと、
前記第１、第２及び第３の発熱領域よりも、前記加熱ローラーの端部側の位置に配置され、前記加熱ローラーの端部温度を検知する第１の温度センサーと、
前記第１の温度センサーの検知結果に基づいて、前記第２及び第３の発熱領域の発熱を制御する加熱制御部と、
を具備する定着装置。
【請求項２】
前記第２の発熱領域と前記第３の発熱領域は、前記加熱ローラーの軸方向で互いにオーバーラップしており、
前記オーバーラップした位置に対応する位置には第２の温度センサーが配置されており、
前記加熱制御部は、前記第１及び第２の温度センサーの検知結果に基づいて、前記第２及び第３の発熱領域の発熱を制御する、
請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
用紙サイズが、第１の用紙サイズ＜第２の用紙サイズ＜第３の用紙サイズの関係にある場合、
前記第１の発熱領域の長さは、第１の用紙サイズの通紙領域をカバーできる長さであり、
前記第２の発熱領域の長さは、前記第１の発熱領域と合計した長さが前記第３の用紙サイズの通紙領域をカバーできる長さであり、
前記第３の発熱領域の長さは、前記第１の発熱領域と合計した長さが前記第２の用紙サイズの通紙領域をカバーできる長さである、
請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−９２７１８（Ｐ２０１３−９２７１８Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３５９４２（Ｐ２０１１−２３５９４２）
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
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