JP3649437B2

JP3649437B2 - 定着装置及び該定着装置を有する画像形成装置

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Publication number: JP3649437B2
Application number: JP2003125899A
Authority: JP
Inventors: 元一安井; 英男古川; 正尚江原; 政治古屋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-06-20
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2005-05-18
Anticipated expiration: 2023-04-30
Also published as: US20040042825A1; JP2004163868A; US6807386B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１の加熱手段により加熱される定着ベルトと第２の加熱手段によって加熱される対向部材とを有し、その定着ベルトと対向部材との間に記録媒体を通過させ、該記録媒体に担持された画像を当該記録媒体に定着する定着装置と、その定着装置を有する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子複写機、プリンタ、ファクシミリ或いはこれらの少なくとも２つの機能を備えた複合機などとして構成される画像形成装置に上記形式の定着装置を採用することは従来より公知である（例えば、特許文献１参照）。この形式の定着装置は、他の形式の定着装置と同様に、定着ベルトの温度が、画像の定着に適した値に上昇するまでのウォームアップ時間ができるだけ短くなるように構成されていることが好ましい。ウォームアップ時間が長くなれば、オペレータの待ち時間が長くなる欠点を免れない。このため、従来よりウォームアップ時間を短縮した定着装置が各種提案されているが、更なる短縮化が要望されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２９８２号公報（第３頁、図９）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第１の目的は、ウォームアップ時間を従来よりも短縮することの可能な定着装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の第２の目的は、上述した各定着装置を有する画像形成装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記第１の目的を達成するため、回転駆動される定着ベルトと、該定着ベルトに対向配置された対向部材と、前記定着ベルトを加熱する第１の加熱手段と、前記対向部材を加熱する第２の加熱手段とを具備し、前記定着ベルトと対向部材とのニップ部に、定着すべきトナー像を担持した記録媒体を、該トナー像が前記定着ベルトの表面に接触する向きにして通過させ、その通過時に前記トナー像のトナーに熱と圧力を加えて該トナー像を記録媒体に定着する定着装置において、定着動作時の前記定着ベルトの目標温度と、該目標温度よりも低い第１及び第２の基準温度が予め設定され、定着装置の立上げ動作時に、前記定着ベルトの温度が前記第１の基準温度未満であるときは、前記第１の加熱手段に対し、許容される最大の電力を供給して定着ベルトを加熱し、前記定着ベルトの温度が前記第１の基準温度に達したとき、前記定着ベルトを回転駆動すると共に、前記第１の加熱手段に供給する電力を落とし、かつ前記第２の加熱手段にも電力を供給し、前記定着ベルトの温度が前記目標温度に達し、かつ前記対向部材の温度が前記第２の基準温度に達した時点から定着動作可能としたことを特徴とする定着装置を提案する（請求項１）。
【０００９】
また、上記請求項１に記載の定着装置において、前記目標温度は、記録媒体上に担持された２色以上のトナー像を重ねた合成トナー像を定着するときの目標温度であり、記録媒体上に担持された１色のトナー像を定着するときの定着ベルトの目標温度を単色目標温度としたとき、定着装置の立上げ動作中であって、前記定着ベルトの温度が第１の基準温度未満である時期に、記録媒体に１色のトナー像を形成するプリント命令が入力されたときは、前記定着ベルトの温度が前記単色目標温度に達するまで、前記第１の加熱手段に対し、許容される最大の電力を供給し続け、前記定着ベルトの温度が前記単色目標温度に達した時点から定着動作可能とすると有利である（請求項２）。
【００１０】
さらに、上記請求項１又は２に記載の定着装置において、前記対向部材は、前記定着ベルトに圧接して回転する対向ローラより成り、定着装置の立上げ動作時に、前記定着ベルトの温度が前記第１の基準温度に達したとき、前記対向ローラも回転させるように構成すると有利である（請求項３）。
【００１１】
また、本発明は、上記第１の目的を達成するため、１つの駆動ローラを含む複数のベルト支持体に巻き掛けられ、第１の加熱手段によって加熱される無端状の定着ベルトと、前記ベルト支持体の１つと定着ベルトを挟んで対向配置され、第２の加熱手段によって加熱される対向部材と、前記定着ベルトの表面温度を直接的または間接的に検知する温度検知手段とを有する定着装置において、立上げ動作時に、前記定着ベルトの表面温度が所定温度未満であるときは、前記第１の加熱手段に第１の電力を供給し、前記定着ベルトの表面温度が所定温度に達すると、第２の電力を供給して前記第２の加熱手段を加熱すると共に、少なくとも定着ベルトを回転駆動し、かつ前記第１の加熱手段に供給する電力を第１の電力から第２の電力の分を落した量とすることを特徴とする定着装置を提案する（請求項４）。
【００１２】
さらに、上記請求項４に記載の定着装置において、定着ベルトを回転駆動する時間が予め定めた時間であると有利である（請求項５）。
【００１３】
また、上記請求項４に記載の定着装置において、定着ベルトを回転駆動する時間が、立上げ動作時に検知した前記定着ベルトの表面温度に応じて設定されると有利である（請求項６）。
【００１４】
さらに、上記請求項４に記載の定着装置において、定着ベルトを回転駆動する時間が、立上げ動作時に検知した前記対向部材の表面温度に応じて設定されると有利である（請求項７）。
【００２０】
さらに、上記請求項１乃至７のいずれかに記載の定着装置において、前記定着ベルトは少なくとも２本のローラに巻き掛けられて回転駆動される無端状のベルトより成ると有利である（請求項８）。
【００２１】
また、上記請求項８に記載の定着装置において、前記定着ベルトを支持するローラのうち、少なくとも１本のローラの内部に前記第１の加熱手段が配置されていると有利である（請求項９）。
【００２２】
さらに、上記請求項１乃至９のいずれかに記載の定着装置において、前記対向部材は、定着ベルトに圧接して回転する対向ローラより成り、該対向ローラの内部に前記第２の加熱手段が設けられていると有利である（請求項１０）。
【００２３】
また、本発明は、前述の第２の目的を達成するため、請求項１乃至１０のいずれかに記載の定着装置を具備して成る画像形成装置を提案する（請求項１１）。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態例を図面に従って詳細に説明する。
【００２５】
図１はタンデム方式のフルカラープリンタとして構成された画像形成装置の概略を示す部分断面図である。ここに示した画像形成装置は、記録媒体上にトナー像を形成する作像手段１と、そのトナー像を記録媒体上に定着する定着装置２とを有し、記録媒体上にフルカラー画像を形成できるように構成されている。かかる画像形成装置は、電子複写機、プリンタ、ファクシミリ或いはその複合機などとして構成される。ここで、先ず作像手段１の概略を明らかにする。
【００２６】
図１に示した作像手段１は、ドラム状の感光体として構成された第１乃至第４の像担持体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３ＢＫを有し、その各像担持体上にイエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成される。第１乃至第４の像担持体３Ｙ乃至３ＢＫに対向して転写ベルト４が配置され、この転写ベルト４は、駆動ローラ５と従動ローラ６，６Ａ，６Ｂに巻き掛けられて矢印Ａ方向に回転駆動される。
【００２７】
第１乃至第４の各像担持体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３ＢＫ上にトナー像を形成する構成と、その作用は実質的に全て同一であるため、第１の像担持体３Ｙにトナー像を形成する構成だけを説明する。この像担持体３Ｙは図１における時計方向に回転駆動され、このとき帯電装置の一例である帯電ローラ７によって像担持体が所定の極性に帯電される。次いでその帯電面に、レーザ書き込みユニット８から出射する光変調されたレーザビームＬが照射される。これによって像担持体３Ｙに静電潜像が形成され、その静電潜像が現像装置９によってイエロートナー像として可視像化される。
【００２８】
一方、画像形成装置本体内の下部に配置された給紙装置２０から、例えば転写紙又は樹脂シート、或いは樹脂フィルムなどから成るシート状の記録媒体Ｐが矢印Ｂ方向に給送され、その記録媒体Ｐが、レジストローラ対２１の回転によって所定のタイミングで像担持体３Ｙと転写ベルト４の間に送り込まれ、転写ベルト４に担持されて搬送される。転写ベルト４を挟んで、像担持体３Ｙにほぼ対向する位置には転写装置１０が配置され、その転写装置１０に対し、像担持体３Ｙ上のトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加され、これによって像担持体３Ｙ上のイエロートナー像が記録媒体Ｐ上に転写される。記録媒体Ｐに転写されず、像担持体３Ｙ上に残された転写残トナーは、クリーニング装置１１によって除去される。記録媒体としては、普通紙やＯＨＰシートのほかに、カード、葉書、封筒などを用いることもできる。
【００２９】
全く同様にして、第２乃至第４の像担持体３Ｍ，３Ｃ，３ＢＫ上にマゼンタトナー像、シアントナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成され、これらのトナー像が、イエロートナー像の転写された記録媒体Ｐ上に順次重ねて転写され、記録媒体Ｐ上に合成トナー像が形成される。
【００３０】
上述のようにして４色の未定着合成トナー像を担持した記録媒体Ｐは、矢印Ｃで示すように定着装置２に送り込まれ、ここを通過するとき、そのトナー像が記録媒体Ｐ上に定着され、フルカラー画像が完成する。定着装置２を通過した記録媒体は、矢印Ｄで示すように、画像形成装置本体上部の排紙部２２上に排出される。
【００３１】
図２は図１に示した定着装置２の拡大断面図である。この定着装置２は、少なくとも２つのベルト支持体に巻き掛けられた無端ベルトより成る定着ベルト１２を有している。図示した例では、ベルト支持体が支持ローラ１４と加熱ローラ１５より成り、定着ベルト１２がかかる２本のローラ１４，１５に巻き掛けられている。
【００３２】
また、定着装置２は、定着ベルト１２に対向配置された対向部材の一例である対向ローラ１３を有し、この対向ローラ１３は定着ベルト１２に圧接し、これによって定着ベルト１２と対向ローラ１３との間にニップ部が形成される。図２に示した定着装置２においては、対向ローラ１３が定着ベルト１２を介して支持ローラ１４に圧接した部分Ｅ１と、定着ベルト１２にのみ圧接した部分Ｅ２とができるように、対向ローラ１３が配置されている。対向ローラ１３より成る対向部材が、定着ベルト１２を挟んで、ベルト支持体の１つである支持ローラ１４に対向配置されているのである。
【００３３】
定着ベルト１２に圧接した対向ローラ部分が、全て定着ベルト１２を介して支持ローラ１４に圧接し、或いはその対向ローラ部分が、全て定着ベルト１２にのみ圧接するように、当該対向ローラ１３を配置することもできる。
【００３４】
加熱ローラ１５は、図示していないばねなどから成る加圧手段によって支持ローラ１４から離れる向きに付勢され、これによって定着ベルト１２に適度な張力が与えられる。このように加熱ローラ１５は、定着ベルト１２に張力を与えるテンションローラとしての用もなす。また、支持ローラ１４は、芯金２３と、この芯金２３を被覆する耐熱性多孔質材料より成る弾性体層２４とを有し、かかる支持ローラ１４は、例えば図示していないばねなどの弾性体から成る加圧手段によって対向ローラ１３に圧接する向きに付勢されている。
【００３５】
加熱ローラ１５と対向ローラ１３は中空状に形成され、その各ローラ１５，１３の内部には、定着ベルト１２を加熱する第１の加熱手段１６と、対向ローラ１３を加熱する第２の加熱手段１７がそれぞれ設けられている。これらの加熱手段１６，１７としては、例えば、ハロゲンヒータなどのヒータを用いることができる。
【００３６】
さらに、定着ベルト１２の温度を検知する第１の温度検知手段１８と、対向ローラ１３の温度を検知する第２の温度検知手段１９が設けられている。各温度検知手段１８，１９は、定着ベルト１２と対向ローラ１３の記録媒体に接触する部位の温度を検知する。図示した例ではこれらの温度検知手段１８，１９として、定着ベルト１２と対向ローラ１３の表面にそれぞれ当接するサーミスタが用いられている。
【００３７】
第１の温度検知手段が、定着ベルト１２の表面温度を検知するように構成する代りに、当該温度検知手段が、加熱ローラ１５の表面温度を検知し、その検知結果から定着ベルト表面の温度を検知できるように構成することもできる。定着ベルト１２の表面温度と、加熱ローラ１５の表面温度は所定の相関関係を有しているので、かかる温度検知手段によっても定着ベルト１２の表面温度を知ることができる。例えば、図２に一点鎖線で示したように、加熱ローラ１５の表面に接触するサーミスタより成る第１の温度検知手段１８Ａを用い、その検知温度から所定温度だけ引いた値を定着ベルト１２の表面温度として検知するのである。或いは、この第１の温度検知手段１８Ａの検知温度を定着ベルト１２の温度とみなすこともできる。このように、定着ベルトの温度を検知する温度検知手段は、定着ベルトの表面温度を直接的又は間接的に検知するように構成することができる。
【００３８】
定着動作時に、支持ローラ１４、加熱ローラ１５及び対向ローラ１３はそれぞれ図２に矢印で示した方向に回転し、定着ベルト１２が矢印Ｆ方向に回転駆動される。定着ベルト１２が巻き掛けられた複数のベルト支持体（この例では支持ローラ１４と加熱ローラ１５）のうちの１つが、定着ベルト１２を駆動する駆動ローラとして構成され、無端状の定着ベルトは、かかる１つの駆動ローラを含む複数のベルト支持体に巻き掛けられて回転駆動されるのである。
【００３９】
このとき、第１の加熱手段１６の発熱により加熱ローラ１５が加熱され、これによって定着ベルト１２が加熱される。また第２の加熱手段１７の発熱によって、対向ローラ１３がその内部から加熱される。その際、第１の温度検知手段１８と第２の温度検知手段１９とによって、定着ベルト１２と対向ローラ１３の表面温度がそれぞれ検知され、その検知結果に基づいて、これらの表面温度がそれぞれトナー像の定着に適した温度となるように、各加熱手段１６，１７への通電が制御される。
【００４０】
図２に示したように、未定着合成トナー像ＴＭを担持した記録媒体Ｐは、図１を参照して先に説明したように、矢印Ｃで示す如く定着装置２に送り込まれ、上述のように回転駆動され、かつ加熱された定着ベルト１２と対向ローラ１３のニップ部を通過する記録媒体Ｐは、これに担持されたトナー像ＴＭが定着ベルト１２に接触しながら該定着ベルト１２と対向ローラ１３とのニップ部を通過する。このときトナー像のトナーに熱と圧力が加えられてトナーが溶融することにより、トナー像が記録媒体Ｐ上に定着される。ニップ部を通過した記録媒体Ｐは、さらに搬送されて排紙部に排出される。このように、定着ベルト１２と、対向ローラ１３より成る対向部材とのニップ部に、記録媒体Ｐを通過させ、その記録媒体Ｐ上に画像を定着するのである。
【００４１】
図２における符号２５は、記録媒体Ｐを上記ニップ部へ案内するガイドを示し、符号２６はオフセット防止用のオイルを定着ベルト１２の表面に塗布する塗布ローラを示し、また符号２７は定着ベルト１２の表面をクリーニングするクリーニングローラを示している。
【００４２】
以上のように、本例の定着装置２は、回転駆動される定着ベルト１２と、その定着ベルト１２に対向配置された対向ローラ１３より成る対向部材と、定着ベルト１２を加熱する第１の加熱手段１６と、対向部材を加熱する第２の加熱手段１７と、定着ベルト１２の温度を検知する第１の温度検知手段１８（又は１８Ａ）と、対向部材の温度を検知する第２の温度検知手段１９とを具備し、定着ベルトと対向部材とのニップ部に、定着すべきトナー像ＴＭを担持した記録媒体Ｐを、該トナー像ＴＭが定着ベルト１２の表面に接触する向きにして通過させ、その通過時にトナー像ＴＭのトナーに熱と圧力を加えて該トナー像ＴＭを記録媒体に定着するように構成されている。
【００４３】
ここで、第１の加熱手段１６によって定着ベルト１２を加熱するほか、第２の加熱手段１７によって対向ローラ１３も加熱する理由の１つは次の点にある。
【００４４】
記録媒体上に複数の色のトナー像を重ねて転写した合成トナー像を定着するとき、その合成トナー像に対する加熱温度が大きく変動すると、定着後の画像に光沢むらが発生し、その画質が劣化する。そこで、第２の加熱手段１７によって対向ローラ１３も加熱することにより、ニップ部を通る記録媒体Ｐに対して、定着すべきトナー像ＴＭを担持した面と反対の裏面側からも熱を与え、トナー像に対する加熱温度の変動を抑えているのである。記録媒体に担持された１色のトナー像を定着するときは、そのトナー像に対する加熱温度が多少、変動しても定着後の画像の画質が大きく劣化することはないため、対向ローラ１３を第２の加熱手段によって加熱しなくともよいが、多色合成トナー像を定着するときは、第２の加熱手段１７によって対向ローラ１３を加熱する必要がある。
【００４５】
上述した定着装置２は、定着ベルト１２と対向ローラ１３とのニップ部の記録媒体搬送方向幅を大きくとれる等の理由から、記録媒体上に担持された多量のトナーより成るカラー合成トナー像を定着する装置に適している。しかも、定着ベルト１２は、その熱容量を比較的小さくすることができるので、定着装置の立上げ動作時に、定着ベルト１２がトナー像の定着に適した目標温度に上昇するまでの時間を短くすることが可能である。
【００４６】
ところが、対向ローラ１３は、その熱容量が大きいため、定着装置の立上げ動作時に、対向ローラ１３の温度がトナー像の定着に適した所定の温度に上昇するまでの時間が長くなり、定着装置の立上げ動作を完了するまでのウォームアップ時間が長くなってしまう。かかる欠点を除去するため、本例の定着装置２においては次の構成が採用されている。
【００４７】
図３は、ｔ_０にて画像形成装置の電源をオンした後の定着ベルト１２と対向ローラ１３の温度の変化を示す説明図であり、図３における実線Ｘは、第１の温度検知手段１８により検知された定着ベルト１２の温度を示し、一点鎖線Ｙは第２の温度検知手段１９によって検知された対向ローラ１３の温度を示している。また、定着動作時の定着ベルト１２の目標温度Ｔ_０と、この目標温度Ｔ_０よりも低い第１及び第２の基準温度Ｔ_１，Ｔ_２が予め設定されている。この目標温度Ｔ_０は、記録媒体Ｐに担持されたトナー像ＴＭの定着に適した定着ベルト１２の温度であり、この温度Ｔ_０は例えば１７０℃に設定される。また第２の基準温度Ｔ_２は、トナー像ＴＭの定着時の対向ローラ１３の適正温度であり、当該温度Ｔ_２は、例えば１５０℃に設定される。さらに第１の基準温度Ｔ_１は、例えば１６０℃に設定される。
【００４８】
画像形成装置の電源オンからの定着装置２の立上げ動作時に、定着ベルト１２の温度Ｘが第１の基準温度Ｔ_１未満であることが第１の温度検知手段１８により検知されたときは、第１の加熱手段１６に対し、許容される最大の電力を供給して加熱ローラ１５と定着ベルト１２を加熱し、定着ベルト１２の温度を上昇させる。画像形成装置に供給される最大電力は予め決められていて、定着装置２に供給される最大電力も予め決められており、また安全管理上から、第１の加熱手段１６に供給される最大電力も予め決められているが、その最大の電力（例えば７００Ｗ）を第１の加熱手段１６に供給するのである。このとき対向ローラ１３、支持ローラ１４、加熱ローラ１５及び定着ベルト１２はいずれも停止し、第２の加熱手段１７への電力の供給は行われない。第１の温度検知手段１８は、定着ベルト１２が停止しているときに、第１の加熱手段１６により加熱された定着ベルト部分の温度を検知できるように配置され、本例の定着装置２においては、第１の温度検知手段１８を構成するサーミスタが、加熱ローラ１５に接触した定着ベルト部分の表面に当接している。
【００４９】
次に、定着ベルト１２の温度が、ｔ_１の時点で第１の基準温度Ｔ_１に達したことが第１の温度検知手段１８により検知されたとき、少なくとも定着ベルト１２を回転駆動する。定着ベルト１２が停止しているとき、第１の加熱手段１６によって加熱された定着ベルト部分の温度が第１の基準温度Ｔ_１に達したとき、定着ベルト１２を回転させ始めるのである。図示した例では、定着ベルト１２の温度が第１の基準温度Ｔ_１に達した時、対向ローラ１３、支持ローラ１４及び加熱ローラ１５の全てのローラを図２の矢印の方向に回転させ、定着ベルト１２を矢印Ｆ方向に回転駆動する。同時に、第１の加熱手段１６に供給する電力を、例えばそれまでの７００Ｗから４００Ｗに落とすと共に、第２の加熱手段１７にも電力を供給して、対向ローラ１３をその内部から加熱し始める。このとき、定着ベルト１２が回転しているので、その定着ベルト１２の熱で対向ローラ１３は表面からも暖められる。
【００５０】
上述のように定着ベルト１２と対向ローラ１３を共に加熱するので、これらの温度は上昇するが、その際、定着ベルト１２の温度が、ｔ_２の時点で目標温度Ｔ_０に達したことが第１の温度検知手段１８により検知され、かつ対向ローラ１３の温度が、ｔ_３の時点で第２の基準温度Ｔ_２に達したことが第２の温度検知手段１９により検知された時点から前述の定着動作の実行を可能とする。定着ベルト１２の温度が目標温度Ｔ_０に達し、かつ対向ローラ１３の温度が第２の基準温度Ｔ_２に達した時点から定着動作を可能とするのである。この例では、時点ｔ_３から定着動作が可能となる。時点ｔ_２以降は、定着ベルト１２の温度が目標温度Ｔ_０となるように、また時点ｔ_３以降は、対向ローラ１３の温度が第２の基準温度Ｔ_２となるように、各加熱手段１６，１７への通電のオン、オフが制御される。これにより、記録媒体Ｐ上のトナー像ＴＭを確実に定着することができる。
【００５１】
上述のように、定着装置２の立上げ動作時に、先ず、熱容量の比較的小さい定着ベルト１２を、第１の加熱手段１６により全電力を使って早期に暖め、その後に、対向ローラ１３を、第２の加熱手段１７によって内部から加熱すると共に、定着ベルト１２の熱によって対向ローラ１３の表面からも暖め、対向ローラ１３を内部と外部とから加熱するので、対向ローラ１３を短時間で第２の基準温度まで加熱することができ、結局、画像形成装置の電源オン時から定着装置２が立上げ動作を完了するまでのウォームアップ時間を短縮することができる。
【００５２】
また、図１乃至図３に示した画像形成装置においては、該画像形成装置の電源がオンされた状態で、或る一定時間、画像形成動作が行われないと、定着装置２が予熱モードとなるように構成されている。しかも、このとき定着ベルト１２と対向ローラ１３は、前述の目標温度Ｔ_０と第２の基準温度Ｔ_２よりも低い待機温度Ｔ_３，Ｔ_４となるように第１及び第２の加熱手段１６，１７への通電が制御される。これにより画像形成装置の消費電力を低減できる。
【００５３】
この状態から、ｔ_４の時点で、記録媒体上にフルカラー画像を形成すべきプリント指令が入力されたとすると、このときの立上げ動作時にも、前述の立上げ動作時と全く同様に第１及び第２の加熱手段１６，１７が制御される。すなわち、定着ベルト１２の温度が第１の基準温度Ｔ_１未満であるときは、第１の加熱手段１６に対し、許容される最大の電力を供給して定着ベルト１２を加熱し、定着ベルト１２の温度が、ｔ_５の時点で第１の基準温度Ｔ_１に達したとき、少なくとも定着ベルト１２を回転駆動すると共に、第１の加熱手段１６に供給する電力を落とし、かつ第２の加熱手段１７にも電力を供給し、定着ベルト１２の温度が時点ｔ_６で目標温度Ｔ_０に達し、かつ対向ローラ１３の温度が時点ｔ_７で第２の基準温度Ｔ_２に達したことが検知された時点から定着動作を可能にする。定着ベルト１２の温度が目標温度Ｔ_０に達し、かつ対向ローラ１３の温度が第２の基準温度Ｔ_２に達した時点から定着動作を可能とするのである。この例では、時点ｔ_６から定着動作が可能となる。
【００５４】
ところで、図１に示した画像形成装置によって、前述のように記録媒体にフルカラー画像を形成することができるが、このときのモードを多色モードと称することにすると、図１に示した画像形成装置においては、この多色モードのほかに、記録媒体に１色の画像を形成する単色モードを選択することもできる。例えば、図１に示した第４の像担持体３ＢＫにブラックトナー像を形成し、そのブラックトナー像だけを記録媒体Ｐに転写し、当該トナー像を定着装置２によって定着し、黒色の単色画像を形成するのである。このように記録媒体Ｐ上に担持された１色のトナー像を定着すべく、定着装置２を立ち上げる時も、第１及び第２の加熱手段１６，１７への電力供給を前述のように制御して、定着ベルト１２と対向ローラ１３をそれぞれ加熱してもよいが、１色のトナー像を定着するときは、対向ローラ１３が所定の温度Ｔ_２に達していなくとも、トナー像の画質が大きく低下することはない。かかる観点から、本例の定着装置２は次のように構成されている。
【００５５】
先ず、前述の目標温度Ｔ_０は、記録媒体Ｐ上に担持された２色以上（図の例では４色）のトナー像を重ねた合成トナー像を定着するときの定着ベルト１２の目標温度である。これに対し、単色モード時に、記録媒体上に担持された１色のトナー像を定着するときの定着ベルト１２の目標温度を単色目標温度Ｔ_５とする。この単色目標温度Ｔ_５は、前述の目標温度Ｔ_０よりも高い場合も、またこれよりも低い場合も、さらには当該目標温度Ｔ_０と等しい場合もある。例えば、単色モード時に、多色モード時よりも、記録媒体の搬送速度を高速化し、画像形成スピードを高めた場合には、トナー像に与える熱量が不足しないように、単色モード時の単色目標温度Ｔ_５を多色モード時の目標温度Ｔ_０よりも高く設定する必要がある。また、単色モード時の画像形成スピードを、多色モード時と同じに設定した場合には、単色モード時のトナー像の厚みは、多色モード時のトナー像の厚みよりも薄くなるので、その薄いトナー像に与える熱量を少なくすることができ、従ってこの場合には、単色モード時の単色目標温度Ｔ_５を多色モード時の目標温度Ｔ_０よりも低く設定することができる。
【００５６】
図３は、単色目標温度Ｔ_５を目標温度Ｔ_０よりも高い温度に設定した場合の例を示している。ここで、電源オン後の立上げ動作時も、また予熱モード後の立上げ動作時にも、その立上げ動作中であって、定着ベルト１２の温度が第１の基準温度Ｔ_１未満であることが第１の温度検知手段１８により検知された時期、例えばｔ_８又はｔ_９の時点で、記録媒体Ｐに１色のトナー像を形成する単色モードのプリント命令が入力されたときは、図3に破線ＸＡ，ＸＢで示すように、定着ベルト１２の温度が単色目標温度Ｔ_５に達したことが第１の温度検知手段１８により検知されるまで、第１の加熱手段１６に対し、許容される最大の電力を供給し続け、定着ベルト１２の温度が単色目標温度Ｔ_５に達したことが第１の温度検知手段１８により検知された時点ｔ_１０，ｔ_１１から定着動作可能にする。第２の加熱手段１７によって対向ローラ１３を加熱せず、しかも対向ローラ１３、支持ローラ１４、加熱ローラ１５及び定着ベルト１２のいずれも回転させずに、第１の加熱手段１６に最大の電力を供給し続けて、定着ベルト１２を短時間で単色目標温度Ｔ_５まで加熱し、立上げ動作を完了するのである。これにより定着装置のウォームアップ時間をより一層短縮できる。
【００５７】
ところで、図２に示した対向ローラ１３以外の対向部材を用いることもでき、例えば定着ベルトに圧接する非回転体より成る対向部材を採用することも可能である。ところが、図示した例のように、対向部材を、定着ベルト１２に圧接して回転する対向ローラ１３により構成し、定着装置２の立上げ動作時に、第１の温度検知手段１８により検知された定着ベルト１２の温度が第１の基準温度Ｔ_１に達したとき、対向ローラ１３も回転させるように構成すると、対向部材の全体を、より均一に短時間で所定の温度（第２の基準温度Ｔ_２）にまで加熱することが可能となる。
【００５８】
また、図１及び図２に示した定着装置を、その立上げ動作時に、図３に示した態様と多少異なる図４に示すように制御することもできる。
【００５９】
すなわち、画像形成装置の電源をオンすると、定着装置２の立上げ動作が開始されるが、この立上げ動作時に、先ず定着ベルト１２が予め設定された所定温度Ａ１未満であるときは、図４に示すように、定着ベルト加熱用の第１の加熱手段１６に第１の電力Ｗ１を供給する。この第１の電力Ｗ１は、定着装置２に供給できる電力の最大量である。かかる加熱動作によって、加熱ローラ１５と、その加熱ローラ１５に巻き付いた定着ベルト部分の温度が上昇する。
【００６０】
上述のように、加熱ローラ１５に巻き付いた定着ベルト部分の表面温度が、第１の温度検知手段１８によって、予め設定した所定温度Ａ１に達したことが検知されたとき、定着装置２の要素のうちの少なくとも定着ベルト１２を回転駆動する。定着装置のプレ回転を開始するのである。通常は、図２に示した支持ローラ１４、加熱ローラ１５及び対向ローラ１３をそれぞれ矢印方向に回転させて、定着ベルト１２を矢印Ｆ方向に回転駆動する。これと共に、図４に示すように、対向ローラ１３の加熱用の第２の加熱手段１７にも電力を供給する。
【００６１】
図２に一点鎖線で示した第１の温度検知手段１８Ａを用いた場合には、その第１の温度検知手段１８Ａによって、加熱ローラ１５の温度が、予め設定された所定温度Ａ１であることが検知されたとき、定着ベルト１２の表面温度が所定温度Ａ１に達したとみなして、上述のように定着装置２をプレ回転すると共に、第２の加熱手段１７にも電力を供給するように構成することができる。
【００６２】
上述の所定温度Ａ１は、記録媒体Ｐ上のトナー像ＴＭを定着するのに適した定着ベルト１２の温度（図３における目標温度Ｔ_０）であってもよいし、この目標温度Ｔ_０よりも高い温度であってもよく、或いは当該目標温度Ｔ_０よりも低い温度であってもよい。
【００６３】
定着装置２に供給できる最大電力は第１の電力Ｗ１である。一方、定着ベルト１２が所定温度Ａ１に達した後に第２の加熱手段１７へ供給する電力と、定着装置２のプレ回転に必要な電力の和を第２の電力Ｗ２とすると、定着ベルト１２が所定温度Ａ１に達した後に第１の加熱手段１６に供給される電力は、Ｗ１−Ｗ２に変更される。そして、プレ回転及び第２の加熱手段１７への電力の供給を開始してから所定時間ＴＡが経過すると、定着装置２の立上げ動作が終了し、前述のように記録媒体上のトナー像の定着する動作を行うことが可能となる。
【００６４】
上述のように、１つの駆動ローラを含む複数のベルト支持体に巻き掛けられ、第１の加熱手段１６によって加熱される無端状の定着ベルト１２と、ベルト支持体の１つと定着ベルト１２を挟んで対向配置され、第２の加熱手段１７によって加熱される対向部材と、定着ベルト１２の表面温度を直接的または間接的に検知する温度検知手段１８又は１８Ａとを有する定着装置２において、その立上げ動作時に、定着ベルト１２の表面温度が所定温度Ａ１未満であるときは、第１の加熱手段１６に第１の電力Ｗ１を供給し、定着ベルト１２の表面温度が所定温度Ａ１に達すると、第２の電力Ｗ２を供給して第２の加熱手段１７を加熱すると共に、少なくとも定着ベルト１２を回転駆動し、かつ第１の加熱手段１６に供給する電力を第１の電力Ｗ１から第２の電力Ｗ２の分を落した量とするのである。
【００６５】
上述した構成によっても、定着装置の立上げが開始されると、その最大限の第１の電力Ｗ１を第１の加熱手段１６に供給して、熱容量が小さく、すぐに高温となる定着ベルト１２を加熱するので、定着装置のウォームアップ時間を効果的に短縮することができる。
【００６６】
ところで、上述した実施形態例では、定着ベルト１２を回転駆動するプレ回転の時間を予め定めた時間ＴＡとしたので、制御態様を簡素化することができるが、定着ベルト１２を回転駆動するプレ回転時間を、立上げ動作に検知した定着ベルト１２の表面温度に応じて設定するように構成することもできる。より具体的に示すと、画像形成装置の電源投入時に、温度検知手段１８又は１８Ａによって定着ベルト１２の表面温度を検知し、その温度が高い場合には、当該温度が低い場合よりもプレ回転時間を短くするのである。
【００６７】
上述した構成によると、環境温度が高い場合には、画像形成装置の電源投入時の定着装置の温度も高いので、プレ回転時間を短くしても問題はない。これにより、定着装置２のウォームアップ時間をより一層短縮することが可能である。
【００６８】
また定着ベルト１２を回転駆動するプレ回転時間を、立上げ時に検知した対向部材の表面温度に応じて設定することもできる。より具体的に示すと、画像形成装置の電源投入時に、温度検知手段１９によって対向ローラ１３の表面温度を検知し、その温度が高い場合には、当該温度が低い場合よりもプレ回転時間を短くするのである。
【００６９】
上記構成によれば、対向ローラ１３の方が、定着ベルト１２よりも熱容量が大きいので、定着装置の立上げ開始時に対向ローラ１３の表面温度を検知すれば、定着ベルト１２の表面温度を検知するよりも、定着装置２が放置された時間（前のジョブが終了してからの非作動時間）を精度よく検出でき、定着装置２の放置時間に応じて、当該定着装置２のプレ回転時間を設定することができる。定着装置２の放置時間が短いときは、その放置時間が長い場合よりも、対向ローラ１３の表面温度が高いので、プレ回転時間を短くすることができるのである。これによりプレ回転時間が必要以上長くなることを防止でき、定着装置のウォームアップ時間が徒に長くなる不具合を阻止できる。
【００７０】
ここで、以上説明した実施形態例の定着装置２は、少なくとも２つのベルト支持体に巻き掛けられた定着ベルト１２と、該定着ベルト１２を挟んでベルト支持体の１つに対向配置された対向部材と、定着ベルト１２を加熱する第１の加熱手段１６と、対向部材を加熱する第２の加熱手段１７と、定着ベル１２トの温度を検知する温度検知手段１８又は１８Ａとを備え、定着ベルト１２と対向部材とのニップ部に、記録媒体Ｐを通過させることにより、該記録媒体上に画像を定着するように構成されていて、かつ温度検知手段１８又は１８Ａの検知温度に基づき、第１の加熱手段１６へ供給する電力に対する、第２の加熱手段１７へ供給する電力の割合を変化させるように構成されている。かかる電力の割合を変化させる図示していない電力制御手段が設けられているのである。
【００７１】
すなわち、図３に示した例では、前述のように、例えば画像形成装置の電源をオンした後、定着ベルト１２の温度が第１の基準温度Ｔ_１に達する前は、第１の加熱手段１６にのみ電力が供給され、定着ベルト１２の温度が第１の基準温度に達したことが温度検知手段１８又は１８Ａによって検知されると、第１の加熱手段１６だけでなく、第２の加熱手段１７にも電力が供給される。このように、定着ベルト１２の温度が第１の基準温度Ｔ_１に達する前と、達した後とでは、第１の加熱手段１６へ供給する電力に対する、第２の加熱手段１７へ供給する電力の割合を変化させるのである。これは、図４に示した実施形態例においても同様であり、温度検知手段１８又は１８Ａによって、定着ベルト１２の表面温度が所定温度Ａ１に達したことが検知される前と後において、第１及び第２の加熱手段１６，１７へ供給される電力の割合が変えられる。
【００７２】
上述した構成によって、定着装置の立上げ動作時のウォームアップ時間の短縮を達成することが可能となる。
【００７３】
また、図３に示した実施形態例では、定着ベルト１２の温度が第１の基準温度Ｔ_１未満の時点では、第２の加熱手段１７へ電力を供給していないが、この時期においても、第２の加熱手段１７に、第１の加熱手段へ供給する電力よりも低い電力を供給し、定着ベルト１２の検知温度が第１の基準温度Ｔ_１となったときに、第２の加熱手段１７への電力供給量が、それまでよりも大きくなるように、各加熱手段１６，１７への電力の供給を制御しても、ウォームアップ時間の短縮を図ることができる。これは、図４に示した実施形態例においても同様である。
【００７４】
上述した各実施形態例においては、温度検知手段１８又は１８Ａの検知温度に基づいて、第１及び第２の加熱手段１６，１７へ供給する電力の割合を変化させたが、第１及び第２の加熱手段１６，１７の少なくとも一方に電力を供給する時間を検知し、その検知結果に基づいて、第１及び第２の加熱手段１６，１７へ供給する電力の割合を変化させるように構成することもできる。
【００７５】
より具体的に示すと、図３に示した例では、第１の温度検知手段１８によって、定着ベルト１２の温度が第１の基準温度Ｔ_１となったことが検知されたとき、第１の加熱手段１６だけでなく、第２の加熱手段１７にも電力を供給したが、この構成に代え、図示していない時間検知手段によって、画像形成装置の電源オン時点ｔ_０から、所定時間ｔ_１が経過したことが検知されたときに、それまで第１の加熱手段１６にのみ電力を供給していたのを、第１及び第２の加熱手段１６，１７に電力を供給するように制御するのである。
【００７６】
図４に示した例の場合も、定着ベルト１２の温度が所定温度Ａ１に達したことが検知された時ではなく、画像形成装置の電源オン時から所定時間経過したことが時間検知手段により検知された時点から、第１及び第２の両加熱手段１６，１７へ電力を供給するように制御する。
【００７７】
この場合も、定着ベルト１２の温度が所定の温度Ｔ_１，Ａ１となる前の時点において、第２の加熱手段１７にも、第１の加熱手段１６に供給する電力よりも低い電力を供給するように構成してもよい。
【００７８】
上述のように、定着装置２が、少なくとも２つのベルト支持体に巻き掛けられた定着ベルト１２と、該定着ベルト１２を挟んで前記ベルト支持体の１つに対向配置された対向部材と、定着ベルト１２を加熱する第１の加熱手段１６と、対向部材を加熱する第２の加熱手段１７を備え、定着ベルト１２と対向部材とのニップ部に、記録媒体Ｐを通過させることにより、該記録媒体Ｐ上に画像を定着するように構成されると共に、第１及び第２の加熱手段１６，１７の少なくとも一方に電力を供給する時間を検知する時間検知手段と、該時間検知手段の検知時間に基づき、前記第１の加熱手段１６へ供給する電力に対する、第２の加熱手段１７へ供給する電力の割合を変化させる図示していない電力制御手段を具備するように構成することができるのである。
【００７９】
上述したところから判るように、第１及び第２の加熱手段１６，１７への供給電力の割合を変化させる構成を採用した場合、電力制御手段が、定着装置２の立上げ動作時に、上述の割合を変化させるように構成でき、また電力制御手段は、前述の検知温度が所定温度以上になったとき、又は前述の検知時間が所定時間以上になったときに、第１の加熱手段１６へ供給する電力に対する、第２の加熱手段１７へ供給する電力の割合を大きくするように構成することができる。かかる構成により、定着装置２の立上げ動作時のウォームアップ時間を効果的に短縮することができる。また、立上げ動作時に、前述の検知温度が所定温度以上になったとき、又は前述の検知時間が所定時間以上になったときに、前述の如く、定着ベルト１２を回転駆動するように構成することによって、定着ベルト１２の全体を均一に加熱することができる。
【００８０】
また、第１及び第２の加熱手段１６，１７への供給電力量を変化させる構成は、定着装置２の立上げ動作時だけでなく、他の時期、例えば定着動作時においても採用することができ、これによって、例えばトナー像の定着不良が発生する不具合を防止できる。より具体的に示すと、定着ベルト１２と対向ローラ１３とのニップ部に、複数の記録媒体が連続して送り込まれた場合、定着ベルト１２の熱が記録媒体に多量に奪われて、定着ベルト１２の温度がトナー像の定着に適した温度よりも低い温度に急激に低下するおそれがある。このような場合には、それまでよりも第１の加熱手段１６に供給する電力の割合を高め、定着ベルト１２の温度が極端に低下して、トナー像の定着不良が発生することを防止することができる。
【００８１】
図２に示した定着装置２においては、支持ローラ１４と加熱ローラ１５の２本のローラに定着ベルト１２を巻き掛け、その加熱ローラ１５にだけ第１の加熱手段１６を設け、定着装置２の立上げ時に、先ず、第１の加熱手段１６によって、定着ベルト１２と対向ローラ１３のニップ部以外の定着ベルト部分を加熱し、熱容量の小なる定着ベルト１２を短時間で加熱するように構成したが、定着ベルト１２を３本以上のローラに巻き掛け、その複数のローラに第１の加熱手段を設けることもできる。要は、定着ベルトを、少なくとも２本のローラに巻き掛けられて回転駆動される無端ベルトにより構成し、定着ベルトを支持するローラのうち、少なくとも１本のローラの内部に第１の加熱手段を配置することができるのである。そのほか、第１の加熱手段が定着ベルト１２をその外部から加熱するように構成することもできる。
【００８２】
また、第２の加熱手段によって、対向部材をその外部から加熱するように構成することも可能であるが、対向部材を定着ベルトに圧接して回転する対向ローラにより構成し、その対向ローラの内部に第２の加熱手段を設けると、定着装置の立ち上げ動作時に、対向部材をその内部からも加熱できるので、一層短時間で対向部材を所定の温度にまで加熱することができる。
【００８３】
さらに、定着ベルト１２を支持する複数のベルト支持体のうちの１つを駆動ローラにより構成すれば、他のベルト支持体を、回転することのない固定部材とし、その湾曲したベルト摺動面を、定着ベルトが摺動するように構成することもできる。
【００８４】
第１の加熱手段への供給電力の調整は、例えばその加熱手段に通電する時間と通電しない時間の比率を変化させることにより行うことができる。より具体的には、第１の加熱手段に対し、許容される最大の電力を供給するときは、その加熱手段への通電を行い続け、第１の加熱手段への供給電力を落とすときは、第１の加熱手段への通電のオン，オフを一定間隔で繰り返すように制御する。
【００８５】
また、加熱手段として、加熱ローラ１５と対向ローラ１３の内部又は外部に設けられた誘導発熱コイルを用い、そのコイルに通電することによって各ローラ１５，１３を加熱し、定着ベルト１２を暖めるように構成することもできる。
【００８６】
図１には、カラー画像を形成する画像形成装置に定着装置２を設けた例を示したが、本発明は、専ら単色画像を形成する画像形成装置及びその定着装置にも適用できる。
【００８７】
【発明の効果】
本発明によれば、定着装置のウォームアップ時間を効果的に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の一例を示す概略図である。
【図２】図１に示した定着装置の拡大断面図である。
【図３】定着ベルトと対向ローラの温度の変化状態を説明する図である。
【図４】図３とは異なる定着装置の制御例を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
２定着装置
１２定着ベルト
１３対向ローラ
１６第１の加熱手段
１７第２の加熱手段
１８温度検知手段
Ｐ記録媒体
ＴＭトナー像
ＴＡ時間
Ｔ_０目標温度
Ｔ_１第１の基準温度
Ｔ_２第２の基準温度
Ｗ１第１の電力
Ｗ２第２の電力

Claims

回転駆動される定着ベルトと、該定着ベルトに対向配置された対向部材と、前記定着ベルトを加熱する第１の加熱手段と、前記対向部材を加熱する第２の加熱手段とを具備し、前記定着ベルトと対向部材とのニップ部に、定着すべきトナー像を担持した記録媒体を、該トナー像が前記定着ベルトの表面に接触する向きにして通過させ、その通過時に前記トナー像のトナーに熱と圧力を加えて該トナー像を記録媒体に定着する定着装置において、
定着動作時の前記定着ベルトの目標温度と、該目標温度よりも低い第１及び第２の基準温度が予め設定され、定着装置の立上げ動作時に、前記定着ベルトの温度が前記第１の基準温度未満であるときは、前記第１の加熱手段に対し、許容される最大の電力を供給して定着ベルトを加熱し、前記定着ベルトの温度が前記第１の基準温度に達したとき、前記定着ベルトを回転駆動すると共に、前記第１の加熱手段に供給する電力を落とし、かつ前記第２の加熱手段にも電力を供給し、前記定着ベルトの温度が前記目標温度に達し、かつ前記対向部材の温度が前記第２の基準温度に達した時点から定着動作可能としたことを特徴とする定着装置。
前記目標温度は、記録媒体上に担持された２色以上のトナー像を重ねた合成トナー像を定着するときの目標温度であり、記録媒体上に担持された１色のトナー像を定着するときの定着ベルトの目標温度を単色目標温度としたとき、定着装置の立上げ動作中であって、前記定着ベルトの温度が第１の基準温度未満である時期に、記録媒体に１色のトナー像を形成するプリント命令が入力されたときは、前記定着ベルトの温度が前記単色目標温度に達するまで、前記第１の加熱手段に対し、許容される最大の電力を供給し続け、前記定着ベルトの温度が前記単色目標温度に達した時点から定着動作可能とした請求項１に記載の定着装置。
前記対向部材は、前記定着ベルトに圧接して回転する対向ローラより成り、定着装置の立上げ動作時に、前記定着ベルトの温度が前記第１の基準温度に達したとき、前記対向ローラも回転させる請求項１又は２に記載の定着装置。
１つの駆動ローラを含む複数のベルト支持体に巻き掛けられ、第１の加熱手段によって加熱される無端状の定着ベルトと、前記ベルト支持体の１つと定着ベルトを挟んで対向配置され、第２の加熱手段によって加熱される対向部材と、前記定着ベルトの表面温度を直接的または間接的に検知する温度検知手段とを有する定着装置において、
立上げ動作時に、前記定着ベルトの表面温度が所定温度未満であるときは、前記第１の加熱手段に第１の電力を供給し、前記定着ベルトの表面温度が所定温度に達すると、第２の電力を供給して前記第２の加熱手段を加熱すると共に、少なくとも定着ベルトを回転駆動し、かつ前記第１の加熱手段に供給する電力を第１の電力から第２の電力の分を落した量とすることを特徴とする定着装置。
定着ベルトを回転駆動する時間が予め定めた時間である請求項４に記載の定着装置。
定着ベルトを回転駆動する時間が、立上げ動作時に検知した前記定着ベルトの表面温度に応じて設定される請求項４に記載の定着装置。
定着ベルトを回転駆動する時間が、立上げ動作時に検知した前記対向部材の表面温度に応じて設定される請求項４に記載の定着装置。
前記定着ベルトは少なくとも２本のローラに巻き掛けられて回転駆動される無端状のベルトより成る請求項１乃至７のいずれかに記載の定着装置。
前記定着ベルトを支持するローラのうち、少なくとも１本のローラの内部に前記第１の加熱手段が配置されている請求項８に記載の定着装置。
前記対向部材は、定着ベルトに圧接して回転する対向ローラより成り、該対向ローラの内部に前記第２の加熱手段が設けられている請求項１乃至９のいずれかに記載の定着装置。
請求項１乃至１０のいずれかに記載の定着装置を具備して成る画像形成装置。