(57)【要約】【課題】簡易な構成で、定着部材の立ち上げ時間を短縮し、且つ定着時の熱効率を向上させることができる定着装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することである。【解決手段】回動可能な定着部材５１と、定着部材５１に圧接してニップ部を形成する加圧ローラ５２と、定着部材５１に熱を供給するヒータ５３と、定着部材５１を回転駆動する駆動手段とを有し、ヒータ５３（及び反射板５４）により熱が供給される定着部材５１の熱供給領域は、ニップ部を除き、且つ定着動作時の回転方向上流側端部がニップ部から所定距離離れるように定められ、駆動手段は、定着動作開始時の定着部材５１の温度立ち上げ動作として、定着部材５１を定着動作時の回転方向とは逆方向に回転駆動させる。【選択図】図２
2010113200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回動可能な定着部材と、該定着部材に圧接してニップ部を形成する加圧部材と、該定着部材に熱を供給する熱供給手段と、該定着部材を回転駆動する駆動手段とを有し、該ニップ部に未定着画像を担持する記録媒体を通過させて定着を行う定着装置において、
上記熱供給手段により熱が供給される定着部材の熱供給領域は、上記ニップ部を除き、且つ定着動作時の回転方向上流側端部が該ニップ部から所定距離離れるように定められ、
上記駆動手段は、定着動作開始時の該定着部材の温度立ち上げ動作として、該定着部材を定着動作時の回転方向とは逆方向に回転駆動させることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１の定着装置において、
上記定着部材の熱供給領域は、該熱供給領域の定着動作時の回転方向上流側端部から上記ニップ部までの距離が、該熱供給領域の定着動作時の回転方向下流側端部から該ニップ部までの距離よりも長くなるように定められていることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１又は２の定着装置において、
上記熱供給手段は、上記定着部材の内部に熱源を有し、
上記駆動手段は、該定着部材の内周面温度を検出する内周面温度検出手段により検出した温度にも基づき、該定着部材を逆方向に回転駆動させる温度立ち上げ動作から、該定着部材を通紙方向に回転駆動させる定着動作に移行することを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３の定着装置において、
上記駆動手段は、上記定着部材の温度立ち上げ動作として該定着部材を整数周分逆方向に回転駆動させることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４の定着装置において、
上記駆動手段は、上記定着部材の温度立ち上げ動作として、該定着部材を定着動作時の回転速度より遅い回転速度で回転駆動させることを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項３の定着装置において、
上記内周面温度検出手段を上記定着部材の熱供給領域の通紙方向上流側端部近傍に配置することを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５又は６の定着装置において、
上記定着部材の外周面温度を検出する外周面温度検出手段を、上記定着部材の熱供給領域の通紙方向下流側端部近傍に配置することを特徴とする定着装置。
【請求項８】
請求項７の定着装置において、
上記熱供給手段は、上記定着部材の温度立ち上げ動作時には熱源に最大電力を供給し、定着動作移行後には上記外周面温度検出手段の検出結果に基づいて熱源に電力供給を行うことを特徴とする定着装置。
【請求項９】
請求項８の定着装置において、
上記駆動手段は、上記定着部材の温度立ち上げ動作から定着動作への移行時に該定着部材を停止させる停止時間を設け、
上記熱供給手段は、該停止時間中は電力供給を停止することを特徴とする定着装置。
【請求項１０】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９の定着装置において、
上記熱供給手段は、赤外線を照射する赤外線ヒータと、該赤外線ヒータからの赤外線を反射する反射板とを備え、
上記定着部材は赤外線を吸収して発熱する発熱層を備えていることを特徴とする定着装置。
【請求項１１】
記録媒体に未定着画像を形成担持させる作像手段と、記録媒体上の未定着画像を定着させる定着手段とを備える画像形成装置において、
上記定着手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０の定着装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱溶融性の樹脂等よりなるトナーを用いて記録媒体の面に永久固着像を形成するための加熱定着処理を行う定着装置、及びこれを用いた電子写真方式・静電記録方式等の画像形成装置にするものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ＦＡＸ等に用いられる電子写真方式等の画像形成装置においては、記録媒体上にトナー像を形成し、形成したトナー像を熱と圧力で記録媒体に定着させている。定着方式としては、従来よりローラ定着方式が多く採用されている。ローラ定着方式は、内部に熱源を有する定着ローラと定着ローラに対向配置される加圧ローラとを圧接してニップ部を形成し、このニップ部にトナー像が転写された記録媒体を通して加熱加圧し、トナー像を記録媒体に定着させる。従来のローラ定着方式では、熱容量の大きな定着ローラを加熱する必要があるため、待機時には定着ローラの温度を定着温度よりやや低い一定の温度に保っておき、使用時に直ちに使用可能温度まで立ち上げ、使用者が定着ローラの昇温を待つことがないようにする方式が多く採用されている。つまり、定着装置を使用していないときにもある程度の電力を供給しておかなければならず、それによって余分なエネルギーを消費するようになっている。この待機時の消費電力は、画像形成装置本体で使用される消費電力の大部分を占めている。
【０００３】
一方、近年環境問題が重要となり、複写機やプリンタ等の画像形成装置も省エネ化が進んでいる。そこで、待機時の消費電力を削減するために、待機時には電力を供給せず、画像形成時のみ電力を供給するオンデマンド定着方式が提案されている。オンデマンド定着方式では、定着部材として、従来の肉厚の定着ローラに比べて格段に熱容量が小さい薄肉ローラ、又は薄いベルト状若しくはフィルム状の定着部材を用いることで立ち上げ時間を短くしている。
【０００４】
例えば、オンデマンド方式の定着装置として、特許文献１では、内蔵する熱源からの輻射光を吸収して発熱する発熱層を有する加熱フィルムからなる定着部材を備えた定着装置が提案されている。発熱層を有するフィルム状の定着部材を用い、従来のローラ定着方式に比べ定着部材の大幅な低熱容量化を図っているため、立ち上げ時間を短くすることができる。また、特許文献２では、ベルト状の定着部材のループ内に配置されるとともに、加圧ローラとの間に定着部材を挟んでニップ部を形成するニップ形成部材として、耐熱弾性部材を用いたものが提案されている。このニップ形成部材は、耐熱弾性部材のニップ形成面が加圧ローラのニップ形成部の形状と略同一となるように円弧状に形成されている。そのため、低い加圧力で広いニップ幅を得ることができ、低温での定着が可能となる。また、加圧力を低くできることから、小径薄肉な加圧ローラを使用することが可能となり、加圧ローラの熱容量を小さくすることができる。よって、定着部材や加圧ローラの加熱に必要な熱量が少なくなり、立ち上げ時間を短くすることができる。特許文献３では、定着部材の温度立ち上げ時に加圧ローラを定着部材から離間させる接離機構を備えることで、加圧ローラ側への熱伝達を防ぎ、定着部材表面の温度立ち上げ時間の短縮を図っている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−６２０５３号公報
【特許文献２】特開２００４−２５８４８４号公報
【特許文献３】特開２００７−１６３６７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、オンデマンド方式の定着装置においても、立ち上げ時間の更なる短縮化、及び定着時においても熱効率を向上させてより省エネ化を図ることが望まれているのが実情である。特許文献１では、定着部材に供給された熱がニップ部を介して加圧ローラの方へも伝達可能に構成されているため、定着部材の温度立ち上げ時に温度上昇時間が遅くなると考えられる。また、熱源は定着部材の全体を暖めているため、通常の定着時にはニップ以外の定着部材表面から熱が空中に散逸することにより熱効率が低下すると考えられる。特許文献２では、低熱容量の加圧ローラを用いることで、定着部材の温度立ち上がりが早くなると述べられているが、やはり加圧ローラへの熱伝達が可能であるので、立ち上がり時間の短縮には限界があると考えられる。また、特許文献３では、定着部材の温度立ち上げ時に加圧ローラを定着部材から離間させることで加圧ローラ側への熱伝達を防止しているので、定着部材の温度立ち上げ時間が短くなるが、装置が複雑化し製造コストが上昇してしまう。
【０００７】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、簡易な構成で、定着部材の立ち上げ時間を短縮し、且つ定着時の熱効率を向上させることができる定着装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、回動可能な定着部材と、該定着部材に圧接してニップ部を形成する加圧部材と、該定着部材に熱を供給する熱供給手段と、該定着部材を回転駆動する駆動手段とを有し、該ニップ部に未定着画像を担持する記録媒体を通過させて定着を行う定着装置において、上記熱供給手段により熱が供給される定着部材の熱供給領域は、上記ニップ部を除き、且つ定着動作時の回転方向上流側端部が該ニップ部から所定距離離れるように定められ、上記駆動手段は、定着動作開始時の該定着部材の温度立ち上げ動作として、該定着部材を定着動作時の回転方向とは逆方向に回転駆動させることを特徴とするものである。
請求項２の発明は、請求項１の定着装置において、上記定着部材の熱供給領域は、該熱供給領域の定着動作時の回転方向上流側端部から上記ニップ部までの距離が、該熱供給領域の定着動作時の回転方向下流側端部から該ニップ部までの距離よりも長くなるように定められていることを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１又は２の定着装置において、上記熱供給手段は、上記定着部材の内部に熱源を有し、上記駆動手段は、該定着部材の内周面温度を検出する内周面温度検出手段により検出した温度にも基づき、該定着部材を逆方向に回転駆動させる温度立ち上げ動作から、該定着部材を通紙方向に回転駆動させる定着動作に移行することを特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項１、２又は３の定着装置において、上記駆動手段は、上記定着部材の温度立ち上げ動作として該定着部材を整数周分逆方向に回転駆動させることを特徴とするものである。
請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４の定着装置において、上記駆動手段は、上記定着部材の温度立ち上げ動作として、該定着部材を定着動作時の回転速度より遅い回転速度で回転駆動させることを特徴とするものである。
請求項６の発明は、請求項３の定着装置において、上記内周面温度検出手段を上記定着部材の熱供給領域の通紙方向上流側端部近傍に配置することを特徴とするものである。
請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５又は６の定着装置において、上記定着部材の外周面温度を検出する外周面温度検出手段を、上記定着部材の熱供給領域の通紙方向下流側端部近傍に配置することを特徴とするものである。
請求項８の発明は、請求項７の定着装置において、上記熱供給手段は、上記定着部材の温度立ち上げ動作時には熱源に最大電力を供給し、定着動作移行後には上記外周面温度検出手段の検出結果に基づいて熱源に電力供給を行うことを特徴とするものである。
請求項９の発明は、請求項８の定着装置において、上記駆動手段は、上記定着部材の温度立ち上げ動作から定着動作への移行時に該定着部材を停止させる停止時間を設け、上記熱供給手段は、該停止時間中は電力供給を停止することを特徴とするものである。
請求項１０の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９の定着装置において、上記熱供給手段は、赤外線を照射する赤外線ヒータと、該赤外線ヒータからの赤外線を反射する反射板とを備え、上記定着部材は赤外線を吸収して発熱する発熱層を備えていることを特徴とするものである。
請求項１１の発明は、記録媒体に未定着画像を形成担持させる作像手段と、記録媒体上の未定着画像を定着させる定着手段とを備える画像形成装置において、上記定着手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０の定着装置を用いることを特徴とするものである。
本発明において、定着部材の熱供給領域は、定着動作時の回転方向上流側端部がニップ部から所定距離離れている。定着部材の温度立ち上げ動作時には、定着部材の回動に伴って熱供給領域で加熱された定着部材の加熱箇所がニップ部に到達するまで、ニップ部を介した加圧部材への熱伝達を抑制できる。よって、ニップ部を介した加圧部材への熱伝達を抑制する分だけ定着部材の温度立ち上げ時間を短縮することができる。そして、定着部材は、温度立ち上げ動作時と定着動作時とで回転方向が逆方向である。これにより、温度立ち上げ動作時には定着部材の加熱箇所がニップ部に到達するまでの距離を取ることができ、定着動作時には定着部材の加熱箇所がニップ部に直ちに到達するような構成をとることができる。また、定着動作時においても、定着部材の定められた熱供給領域に熱が供給されるため、定着部材の全域を加熱する場合に比べ空気中に散逸する熱量が少なく熱効率がよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡易な構成で、定着部材の立ち上げ時間を短縮し、且つ定着時の熱効率を向上させることができる定着装置及びこれを用いた画像形成装置を提供できるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を電子写真方式の画像形成装置としての直接転写方式タンデム型のレーザプリンタ（以下、「プリンタ」という）に適用した実施形態について説明する。図１は本実施形態に係るプリンタの構成を示す概略構成図である。このプリンタは、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像を顕像形成する４組の作像手段たるプロセスユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを備えている。以下、各符号の添字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれシアン、マゼンダ、イエロー、黒用の部材であることを示す。この４組のプロセスユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、記録媒体としての用紙Ｐの移動方向（図中反時計回り方向）における上流側から順に所定の間隔をもって配置されている。このプロセスユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋはそれぞれ、図中時計回り方向に回転するドラム状の感光体１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１Ｋを備えている。この感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの周囲にはそれぞれ、各感光体表面を帯電する帯電装置１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ、各感光体表面に形成される静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像装置１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ、用紙Ｐにトナー画像が転写された後の各感光体表面をクリーニングするクリーニング装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ等を備えている。
【００１１】
上記プロセスユニット１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｋの下方には、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋに形成されたトナー画像を用転Ｐに転写する転写ユニット２を備えている。転写ユニット２では、無端ベルト状の転写搬送ベルト２１が駆動ローラ２２と従動ローラ２３に掛け回され、所定のタイミングで図反時計回り方向に回転駆動しながら、用紙Ｐを担持して各プロセスユニット１の転写位置を通過搬送する。また、転写搬送ベルト２１の内部には、転写位置において転写電荷を付与して各感光体１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１Ｋ上のトナー画像を用紙Ｐに転写する転写ローラ２４Ｃ、２４Ｍ、２４Ｙ、２４Ｋが設けられている。
【００１２】
上記プロセスユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの上方には、各感光体１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ、１１Ｋの一様に帯電された表面に画像情報に応じたレーザ光Ｌを照射して静電潜像を形成する光書込ユニット３を備えている。光書込ユニット３は、図示しないレーザ光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を備え、所定の露光位置において画像データに基づき回転駆動されている各感光体１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｋ、１１Ｋの表面にレーザ光Ｌを主走査方向に走査しながら照射する。
【００１３】
また、本プリンタの下部には、給紙カセット４が配設されている。この給紙カセット４は、用紙Ｐを複数枚重ねた紙束の状態で収納しており、一番上の用紙Ｐに給紙ローラ４１を押し当てている。給紙ローラ４１が図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられると、一番上の用紙Ｐが給紙路に向けて送り出される。この給紙路には、搬送ローラ（図示せず）やレジストローラ対４２が配設されており、給紙路に送り出された用紙Ｐは、搬送ローラ対を経てレジストローラ対４２のローラ間に挟み込まれる。レジストローラ対４２は、ローラ間に用紙Ｐを挟み込むとすぐにローラ対の回転駆動を一旦停止させ、後述するように所定のタイミングでレジストローラ対４２の回転駆動を再開して、用紙Ｐを転写位置に向けて送り出す。
【００１４】
上記プロセスユニット１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｋ及び上記転写ユニット２の図中左方には、用紙Ｐ上の未定着トナー像の定着を行う定着装置５を備えている。定着装置５は、後述するようにフレーム（筐体）５０内に定着部材５１や定着部材５１に圧接してニップ部を形成する加圧部材たる加圧ローラ５２を備えている。
【００１５】
以上のように構成されるプリンタにおいて、例えばイエロー用のプロセスユニット０Ｙでは、帯電装置１２Ｙにより一様に帯電された感光体１１Ｙの表面に、光書込ユニット３で変調及び偏向されたレーザ光Ｌが走査されながら照射されて静電潜像が形成される。感光体１１Ｙ上の静電潜像は、現像装置１３Ｙで現像されてシアン色のトナー画像となる。転写搬送ベルト２１上の用紙Ｐが通過する転写位置では、感光体１１Ｙ上のトナー画像が用紙２に転写される。トナー画像が転写された後の感光体１１Ｙの表面は、クリーニング装置１４Ｙでクリーニングされ、図示しない除電手段で除電され、次の静電潜像の形成に備えられる。
【００１６】
他のプロセスユニット１Ｍ、１Ｃ、１Ｋについても、上述した画像形成行程が用紙Ｐの搬送に同期させて実行される。一方、給紙カセット４から給送された用紙Ｐは、レジストローラ対４２により所定のタイミングで送出されて転写搬送ベルト２１に担持され、各プロセスユニット１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｋの転写位置を通過するように搬送される。各プロセスユニット１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｋの各色のトナー画像が転写され４色重ね合わせのカラー画像が形成された用紙Ｐは、定着装置５でトナー画像が定着された後、図示しない排紙トレイ上に排出される。
【００１７】
以上の作像動作は、４色重ね合わせのフルカラーモードが図示しない操作部で選択された時の動作である。例えば、３色重ね合わせのフルカラーモードが操作部で選択された場合には、Ｋトナー像の形成が省略されてＹ、Ｍ、Ｃ３色のトナー像の重ね合わせによるフルカラー画像が用紙２上に形成される。また白黒画像形成モードが操作部で選択された場合には、Ｋトナー像の形成のみが行われて白黒画像が用紙２上に形成される。
【００１８】
次に、本発明の特徴部となる定着装置５について説明する。図２は、定着装置構成を示す構成図である。図２に示すように、この定着装置５は、円筒状無端ベルト状の定着部材５１と、定着部材５１に圧接してニップ部を形成する加圧ローラ５２とを備えている。定着部材５１のループ内には、定着部材５１を加熱する熱供給手段たるヒータ５３と、ヒータ５３からの熱線を反射する反射板５４や、加圧ローラ５２との間に定着部材４１を挟んでニップ部を形成する加圧板５５を供えている。また、定着部材５１と加圧ローラ５２との間のニップ部よりも、用紙移動方向上流側には、ニップ部に向けて搬送される用紙Ｐを案内する入口ガイド板５８が配設され、ニップ部よりも用紙移動方向下流側には、ニップ部から送出される用紙Ｐを案内する出口ガイド板５９が配設されている。双方のガイド板５８、５９は、いずれも、定着装置５のフレーム５０に固設されている。
【００１９】
上記定着部材５１は、薄肉で可撓性を有する定着ベルトから構成される。図３及び図４は、定着部材の構成を示す断面図である。図３に示すように、上記定着部材５１は、ＮｉやＳＵＳフィルム等の金属基体５１ａ上に１００〜３００μｍ前後のシリコンゴム等からなる弾性層５１ｂや、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）等からなる離型層（表層）５１ｃを形成している。金属基体５１ａを用いる場合には、金属基体５１ａの裏面に、黒色塗装や黒色ニッケルめっき等の赤外線吸収層５１ｄを設けている。また、図４に示すように、定着部材５１’は、ポリイミド、ポリアミド、フッ素樹脂等の耐熱樹脂からなる樹脂基体５１ｅ上に、１００?３００μｍ前後のシリコンゴム等からなる弾性層５１ｆや、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）等からなる離型層（表層）５１ｇを形成してもよい。白黒用の定着部材５１、５１’としては、上記構成の中からシリコンゴム等の弾性層を省いた構成でもよい。このように構成される定着部材５１、５１’は、従来の熱容量の大きい定着ローラに比べ低熱容量化が図られている。また、上記定着部材５１、５１’のループ内に配置される加圧板５５は、板厚が０．１ｍｍ程度の金属板（又は、セラミックやポリイミド樹脂からなる板材）であって、断面形状が略コの字状に形成され、定着部材５１を介して加圧ローラ５２に当接して所望のニップ部を形成する。
【００２０】
上記加圧ローラ５２は、芯金上に弾性層を形成したものである。加圧ローラ５２の弾性層は、フッ素ゴム、シリコンゴム、発泡性シリコンゴム等の材料で形成されている。なお、弾性層の表層にＰＦＡ等からなる薄肉の離型層（チューブ）を設けることもできる。図２に示す加圧ローラ６の構成では、定着装置５のフレーム５０の側板（固定位置）に軸受を介して回転自在に設置されている。そして、加圧ローラ５２は不図示の駆動手段である駆動モータによって所定方向に回転駆動されて、定着部材５１は加圧ローラ５２との摩擦力によって所定方向に従動回転することになる。後述するように、定着部材５１は、定着動作時には図中矢印で示す時計回り方向（以下、通紙方向という）に回転し、温度立ち上げ動作時には、図中矢印で示す方向とは逆方向の反時計回り方向（以下、逆方向という）に回転する。
【００２１】
また、熱供給手段たるヒータ５３と反射板５４は、上記定着部材５１のループ内の図中右側に配置されている。ヒータ５３には、カーボンヒータやハロゲンヒータ等の赤外線ヒータが用いられ、その長手方向両端部が保持部材を介して定着装置５のフレーム５０の側板に固定されている。ヒータ５３には、後述するように、装置本体の電源部から制御部によって出力制御された電力が供給される。ここでは、反射板５４が、図中、定着部材５１の所定の領域にヒータ５３からの熱線を反射照射するように配置されている。以下、定着装置５において、ヒータ５３及び反射板５４により熱線が供給される所定の領域を熱供給領域という。ヒータ５３及び反射板５４によって熱供給領域で加熱された定着部材５１の加熱箇所がニップ部で用紙Ｐ上のトナー像に熱を加える。ここで、定着部材５１の熱供給領域は、熱供給領域の通紙方向上流側端部からニップ部までの距離が、通紙方向下流側端部からニップ部までの距離よりも長くなるように定められている。特に、図２に示すように、定着部材５１の熱供給領域は、後述するように、ニップ部から通紙方向上流側に定着部材５１の全長の２分の１長さまで進んだ領域内、つまり定着部材５１の図中右半分の領域であることが好ましい。
【００２２】
また、上記定着装置５は、定着部材５１の内周面（以下、裏面という）の温度を検出する温度検出手段である裏面温度検知センサ５６や、定着部材５１の外周面（以下、表面という）の温度を検知する表面温度検知手段である表面温度検知センサ５７を備えている。上記裏面温度センサ５６は、定着部材５１の裏面の熱供給領域よりも通紙方向上流側に隣接する領域の温度を検出するように配置される。上記表面温度センサ５７は、定着部材表面の熱供給領域中通紙方向下流側端部領域の温度を検出するように配置される。各温度センサ５６、５７は、サーモパイルや接触式のサーミスタ等の温度検知センサである。ここで、定着部材５１の裏面の温度検出を行なっているのは、次のような理由のためである。定着部材５１の構成が、熱容量が小さい金属等の基体に熱抵抗が大きい弾性層を付けた構成である場合には、裏面から供給される熱は熱抵抗が大きい弾性層で熱伝導が制限され、金属等の基体に蓄積して基体の温度が急激に上昇する。弾性層は、耐熱温度があるため、金属等の基体との界面でこの耐熱温度を超えてしまうと変形したり変質したりして故障の原因となってしまう。そのため、急激に温度を上昇させる定着装置５においては、定着部材５１の裏面の温度を管理する必要があり、裏面温度検知センサ５６の設置が必要となる。
【００２３】
このように構成された定着装置５は次のように動作する。図６（ａ）は図５に示す定着装置の動作タイミングを示すタイミングチャート、（ｂ）は定着部材と加圧ローラの温度変化を示す特性図である。まず、図６（ａ）に示すように、印刷命令等のジョブトリガー信号により、定着部材５１を回転駆動させる定着駆動モータにより定着部材５１を定着動作時の通紙方向とは反対方向となる逆方向及び定着動作時の回転速度より遅い速度で回転駆動させる。同時にヒータ５３をディーティー１００％（電力ｍａｘ）にて点灯開始し、熱供給領域における定着部材５１を加熱する。定着部材５１の熱供給領域は約半回転するまでは加圧ローラ５２と接することがないため、図６（ｂ）で示すように、定着部材５１の表面温度は急激に昇温する。加圧ローラ５２はこの間加熱されないため初期温度のままである。最短での温度立ち上がりとするためには、定着部材５１の逆回転量は１回転（図６（ｂ）に図示）であってもよいが、立ち上がりが少し遅くもよい場合には、複数回転させてもよい。定着部材５１を複数回逆回転させる場合には、図６（ａ）に示すように、裏面温度センサ５６によって、定着部材５１の裏面の温度のモニターを開始する。その後、この裏面温度センサ５６の出力がある所定の設定温度を検知した時（定着部材裏面温度判断がＯＮ）に、定着部材５１の駆動開始時刻から設定温度を検知した時刻までの時間を測定し、定着部材５１の回転数が次の整数値の回転数になるまで上記動作を継続する。
【００２４】
ここで、定着部材５１の温度立ち上げ動作時、定着部材５１を１回転から整数回逆回転させる理由は、定着部材５１の熱供給領域を限定している為である。つまり、局所的に加熱している箇所から中途半端なところで回転方向を変えると、定着部材５１の温度が場所により異なってしまうからである。定着部材５１を全周に亘って均等な温度にする為には、定着部材５１の全周に亘って均一に熱を供給する必要があり、定着部材５１を整数回単位で回転させなければいけない。
【００２５】
そして、定着部材５１が次の整数値の回転数まで回転駆動したところで、定着駆動モータを停止し、定着部材５１の駆動に僅かな停止時間を設ける。この定着部材５１の僅かな停止時時間には、ヒータへの電力供給を一旦停止することで、定着部材５１への熱供給量を均一にする。その後、定着駆動モータによって定着動作（印刷）時の回転方向となる通紙方向及び印刷設定速度に定着部材５１を回転制御すると同時に、表面温度検知センサ５７により定着部材５１表面の温度を測定し、制御部はその検知温度に基づきヒータへの電力を制御する。このとき、定着部材５１の昇温速度は、定着部材５１に与えた熱がニップ部を通して加圧ローラ５２へ流れるために鈍化する。一方、加圧ローラ５２は定着部材５１により熱を供給されて温度が上昇する。
【００２６】
その後、表面温度センサ５７によって検知した検知温度が所定の定着可能温度を検知したタイミングで、印刷（プリント）開始信号を出し印刷を開始する。印刷開始信号によって、上述したように、用紙Ｐが給紙カセット４から給送さて、プロセスユニット１にて用紙Ｐ上に未定着画像が担持される。未定着画像Ｔ（トナー像）が担持された用紙Ｐは、入口ガイド板５８に案内されながら搬送されて、圧接状態にある定着部材５１及び加圧ローラ５２のニップ部に送入される。そして、ヒータ５３によって加熱された定着部材５１による加熱と、定着部材５１と加圧ローラ６との押圧力とによって、用紙Ｐの表面にトナー像Ｔが定着される。用紙Ｐが通過した定着部材５１の表面温度は図中点線で示すように低下するが、ヒータ５３によるニップ部手前の加熱により定着部材５１は定着温度にもち上げられるため、温度検知出力としては変化がみられない。一方、加圧ローラ５２は、一枚目の用紙による奪われる熱量と定着部材５１から供給される熱量との関係により、通紙以前の昇温カーブが変化することになる。
【００２７】
なお、上記実施形態では、定着部材５１として定着ベルトを用いた構成であったが、他の構成であってもよい。図５は、別の実施形態に係る定着装置の構成を示す概略構成図である。なお、図５中、図２で示す部材と同一部材には同一符号を付し、説明を省略する。図５に示す定着装置６は、定着部材として薄肉のアルミやステンレスからなる金属ローラを用いた定着ローラを採用している。定着ローラから構成される定着部材６１は、定着ベルトから構成される定着部材５１と同様に、従来の熱容量の大きい定着ローラに比べ低熱容量化が図られている。定着ローラからなる定着部材６１の構成としては、図３に示すように、上記定着ベルトからなる定着部材５１と同様の構成を用いるとよい。図５に示す定着部材６１は、定着装置６のフレームの側板に軸受けを介して回転自在に設置されており、不図示の駆動手段である駆動モータによって回転駆動される。定着ローラから構成される定着部材６１を用いる場合には上記加圧板５５を設けない。
【００２８】
また、上記実施形態では、ヒータ５３から離間した位置に反射板５４を設置したが、ヒータ５３を覆うガラス管の一部に金メッキやアルミニウム蒸着を施してもよい。この場合にも、ガラスに施した金メッキやアルミニウム蒸着が反射部材として機能して熱供給領域における定着部材５１へ効率よく熱を供給することができる。
【００２９】
次に、図７で示す本実施形態に係るオンデマンド定着方式の定着装置６と、図８で示す従来のオンデマンド定着方式の定着装置１００とにおいて、温度立ち上がり特性（定着部材と加圧ローラの温度変化）を比較した結果を図９に基づいて説明する。なお、図８に示す定着装置１００において、定着部材１０１、加圧ローラ１０２、ヒータ１０３は、図７に示す定着部材６１、加圧ローラ５２、ヒータ５３と同一規格のものである。また、図９中の定着部材と加圧ローラの温度は、図７及び図８に示す温度測定位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄで測定したものである。図８に示すように、従来の定着装置１００は、温度立ち上げ動作時も、印刷時と同様の回転方向及び回転速度で定着部材１０１を回転駆動し、定着部材１０１内部に配置したヒータ１０３からの熱を定着部材１０１全面に均一に供給している。そのため、定着部材１０１に供給された熱は、温度立ち上げ時（電力供給開始時）からニップ部を介して加圧ローラ１０２側の図８中１点斜線で示す領域に移動する。そのため、図９の点線で示すように定着部材１０１表面の昇温傾きが小さくなり定着可能となる時間が長くなっている。これに対し、本実施形態に係る定着装置６においては、図７に示すように、定着部材６１の熱供給領域を限定し、温度立上動作初期に定着部材６１を印刷時の通紙方向とは逆方向に回転させている。そのため、定着部材６１が約1半回転する間は、定着部材６１に供給した熱がニップ部を通して加圧ローラ５２側に熱が移動しない。よって、図９の実線で示すように、定着部材６１は、従来の定着部材１０１に比べ昇温速度が速く、定着部材６１が約１回転弱する間は加圧ローラ５２の温度が変化しない。また、逆回転時の速度を遅くすればするほど定着部材６１のみに熱量を与える時間を長くすることができ、定着可能な温度に到達する時間が短くすることができる。従来の定着装置１００も、立ち上げ時間が数秒と短いオンデマンド定着装置を採用したものであるが、本実施形態に係る定着装置５は、さらにその立ち上げ時間を短縮することができるものである。また、このような形態をとることにより、加圧ローラ５２を離間せずとも効果的に定着部材６１のみを温度上昇させることができる。さらに、従来の定着装置１００は、図８中矢印で示すように、印刷動作時の定着部材１０１から外気へ散逸する熱量が多いため、熱効率が低下している。これに対し、本実施形態に係る定着装置６においては、図７中矢印で示すように、ニップ部よりも通紙方向上流位置の熱供給領域からのみ熱が放出されるため、ヒータ５３から供給される熱量のうち大気へ放出される熱量の割合も減る。つまり、定着部材６１に供給した熱を効果的に未定着画像へ与えることができることによって、熱効率が上がり消費電力を抑えることができる。
【００３０】
以上、本実施形態に係る定着装置５、６によれば、熱供給手段であるヒータ５３（反射板５４）によって加熱される熱供給領域の定着動作時の回転方向上流側端部（温度立ち上げ動作時の回転方向下流側）端部がニップ部から所定距離離れている。そのため、定着部材５１、６１の温度立ち上げ動作時には、定着部材５１、６１の回動に伴って熱供給領域で加熱された定着部材５１、６１の加熱箇所がニップ部に到達するまで、ニップ部を介した加圧部材である加圧ローラ５２への熱伝達を抑制でき、その分定着部材５１、６１の温度立ち上げ時間を短縮することができる。そして、定着部材５１、６１は温度立ち上げ動作時と定着動作時とで回転方向が逆方向である。これにより、立ち上げ動作時には定着部材５１、６１の加熱箇所がニップ部に到達するまでの距離をとることができ、定着動作時には定着部材５１、６１の加熱箇所がニップ部に直ちに到達するような構成をとることができる。また、定着動作時においても、定着部材５１、６１の定められた熱供給領域に熱が供給されるため、定着部材５１、６１の全域を加熱する場合に比べ空気中に散逸する熱量が少なく熱効率がよい。
また、本実施形態に係る定着装置５、６によれば、定着部材５１、６１の熱供給領域は、熱供給領域の通紙方向上流側端部からニップ部までの距離が、熱供給領域の通紙方向下流側端部からニップ部までの距離より長くなるように定められている。そのため、定着部材５１、６１の温度立ち上げ時には、定着部材５１、６１を逆回転させることにより、通紙方向に回転させる場合に比べ加熱箇所がニップ部に到達するまでの距離を長くすることができる。その間、ニップ部を介した加圧ローラ５２への熱伝達を抑制できる。一方、定着部材５１、６１の定着動作時には、加熱箇所が直ちにニップ部に到達することができ熱効率がよい。
また、本実施形態に係る定着装置５、６によれば、定着部材５１、６１の温度立ち上げ動作時には、定着部材５１、６１の内周面温度を内周面温度検出手段である裏面温度センサ５６により検出することにより、温度立ち上げ動作から定着動作へ移行することができる。また、定着部材５１、６１の内周面温度を内周面温度センサ５６により検出することにより、定着部材５１、６１の温度を急激に上げるオンデマンド方式の定着装置５、６においても、局所的に耐熱温度を超えることを未然に防止でき、定着装置５、６の耐久性低下や故障を防止できる。
また、本実施形態に係る定着装置５、６によれば、定着部材５１、６１の温度立ち上げ動作時として、定着部材５１、６１を整数周分逆方向に回転駆動（従動回転も含む）させ、定着部材５１、６１の周方向に亘って均一に熱を供給している。これにより、定着部材５１、６１の温度が一定となり、記録媒体である用紙Ｐ上に定着されるトナー像の定着異常や光沢ムラ等を防止できる。
また、本実施形態に係る定着装置５、６によれば、定着部材５１、６１の温度立ち上げ動作時には、定着部材５１、６１を定着動作時の回転速度より遅い回転速度で回転駆動（従動回転も含む）させている。これにより温度立ち上げ時において、熱供給領域がニップ部に到達するまでの時間が長くなり、定着部材５１、６１の昇温速度を速めることができる。
また、本実施形態に係る定着装置５、６によれば、裏面温度センサ５６が熱供給領域の通紙方向上流側端部近傍に配置される。これにより、温度立ち上げ時における加熱直後の定着部材５１、６１の温度を測定でき、定着部材５１、６１が耐熱温度を超えることを未然に防止でき、信頼性が向上する。
また、本実施形態に係る定着装置５、６によれば、外周面温度検出手段である表面温度センサ５７が定着部材５１、６１の熱供給領域の通紙方向下流側端部近傍に配置される。これにより、定着動作時における加熱直後の定着部材５１、６１の温度を測定でき、定着部材５１、６１が耐熱温度を超えることを未然に防止でき、信頼性が向上する。また、定着動作時において、この表面温度センサ５７からの検出値を基にヒータ５３への電力供給制御を行うことができ、定着部材５１、６１の温度安定化を図ることができるため、高画質な画像を形成できる。
また、本実施形態に係る定着装置５、６によれば、定着部材５１、６１の温度立ち上げ時には、熱源であるヒータ５３に最大電力が供給されるため、定着部材５１、６１の温度を速やかに上げることができ、速やかな温度立ち上げが可能となる。また、定着動作時において、表面温度センサ５７からの検出値を基にヒータ５３への電力供給制御を行うことで、定着部材５１、６１の過熱防止、及び定着部材５１、６１の温度安定化を図ることができる。
また、本実施形態に係る定着装置５、６によれば、定着部材５１、６１の停止時間中にはヒータ５３に電力を供給しないため、定着部材５１、６１への熱供給量を周方向に亘って均一にでき、均一な定着性能を得ることができる。
また、本実施形態に係る定着装置５、６によれば、赤外線輻射による輻射過熱方法により定着部材５１、６１を高速で昇温することができる共に、定着動作時においても熱効率に優れる。
また、本実施形態に係るプリンタによれば、上述したように立ち上げ時間が短く、且つ定着時の熱効率にも優れた定着装置５、６を用いているため、省エネへの対応が可能となる。
なお、本実施形態では、オンデマンド方式の定着装置について言及したが、これに限定されるものではない。本発明は、例えば、定着ローラの内部に熱源を設けず、定着ローラの外部に配置された熱容量の小さい加熱ローラを熱源とし、この加熱ローラにより熱容量の小さい定着ベルトを加熱させ、その熱をニップ部まで運ぶ構成であるベルト定着方式にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施形態に係るプリンタの構成を示す概略構成図。
【図２】同プリンタの定着装置の構成を示す構成図。
【図３】同定着装置の定着部材の構成を示す断面図。
【図４】同定着装置の別の定着部材の構成を示す断面図。
【図５】別の実施形態に係る定着装置の構成を示す構成図。
【図６】（ａ）は定着装置の動作タイミングを示すタイミングチャート、（ｂ）は定着部材と加圧ローラの温度変化を示す特性図。
【図７】同定着装置の構成を示す構成図。
【図８】従来の定着装置の構成を示す構成図。
【図９】定着部材と加圧ローラの温度変化を示す特性図。
【符号の説明】
【００３２】
１    プロセスユニット
２    転写ユニット
３    光書込ユニット
４    給紙カセット
５、６    定着装置
５１、６１    定着部材
５２    加圧ローラ
５３    ヒータ
５４    反射板
５５    加圧板
５６    裏面温度センサ
５７    表面温度センサ
【図１】
2010113200.tif 000003
【図２】
2010113200.tif 000004
【図３】
2010113200.tif 000005
【図４】
2010113200.tif 000006
【図５】
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【図６】
2010113200.tif 000008
【図７】
2010113200.tif 000009
【図８】
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【図９】
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