(57)【要約】【課題】待機状態から印字終了までの時問を短縮でき、かつ安定した定着品質を確保でき、しかも寿命低下を招くことのない定着装置を提供する。【解決手段】定着装置１０７は、無端状の定着ベルト１と、定着ベルトに内接して配置される定着ローラ２と、定着ベルトを間に挟んで定着ローラの方へ押圧されてニップ部Nを形成し得る加圧ローラ３と、定着ベルトに内接して定着ローラと離れた位置に配置される加熱ローラ４と、加熱ローラを加熱するための第１加熱源５と、定着ローラを加熱するための第２加熱源６と、画像形成動作中でなく画像形成指示を受付け可能に待機する待機状態においてのみ、第２加熱源６を動作させる制御を行う加熱制御手段と、を有する。【選択図】図２
2006119330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトに内接して配置される定着部材と、
前記定着ベルトを間に挟んで前記定着部材の方へ押圧されてニップ部を形成し得る加圧部材と、
前記定着ベルトに内接して前記定着部材と離れた位置に配置される加熱部材と、
前記加熱部材を加熱するための第１加熱源と、
前記定着部材を加熱するための第２加熱源と、
画像形成動作中でなく画像形成指示を受付け可能に待機する待機状態においてのみ、前記第２加熱源を動作させる制御を行う加熱制御手段と、
を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着部材は、表面硬度が３０度以上７０度以下（アスカーＣ硬度）である弾性体層を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記加熱制御手段は、前記定着部材の温度に拠らずに、前記第２加熱源を動作させるために一定の電力を付与することを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記定着部材のうち弾性体層以外の部分の温度を検知する温度検知手段をさらに有し、
前記加熱制御手段は、前記温度検知手段の検知結果に基づいて、前記第２加熱源を動作させるために付与する電力を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項５】
前記加熱制御手段は、前記待機状態の初期から所定時間経過後に、前記第２加熱源の動作を開始する制御を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項６】
前記加熱制御手段は、待機状態における電力モードに応じて前記所定時間を変更することを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置における定着装置に関し、特に、画像形成装置における定着ベルトを用いた定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置は、感光体の表面に静電潜像を形成し、現像部によりトナーを感光ドラム上の静電潜像に付着させ、感光ドラムに付着したトナーを転写部により用紙上に転写させる。トナー転写後の用紙は定着装置に搬送され、用紙上に転写されたトナーは、当該定着装置によって用紙に定着される。
【０００３】
このような画像形成装置の定着装置の分野では、定着ベルトを用いたベルト型の定着装置が提案されている（特許文献１参照）。かかるベルト型の定着装置においては、定着ベルトに内接して配置される定着ローラと、定着ベルトを間に挟んで定着ローラの方へ押圧される加圧ローラとの間に形成されるニップ部に用紙が送り込まれ、用紙上の未定着トナーが加熱および加圧されて用紙に定着される。
【０００４】
ここで、小スペースでニップ部の幅を大きく取るため、定着ベルトを加熱するための内部に加熱源が配置された加熱ローラが、定着ベルトに内接してニップ部と離れた位置に配置される。これは、定着ローラの内部に加熱源を配置した場合、定着ローラの内部から表面への熱伝導を悪化させないために、弾性体層の厚さを大きく取ることができず、結果として、ニップ部の幅を大きく確保することができないからである。
【０００５】
しかしながら、上述した定着装置の定着ベルトは、画像形成装置の待機状態においては回転駆動されず、加熱ローラから離れているニップ部の温度が低下してしまうことになる。このため、印字開始信号によって、画像形成装置が動作状態すなわち定着装置の定着ベルトが回転駆動状態になっても、ニップ部の温度が安定するまでは定着動作を行うことができず、印字終了までに時間がかかるという問題があった。この場合、定着動作開始までの時間を短く設定すると、定着ベルトの温度がベルト周方向の位置によって安定せず、定着品質のばらつき（光沢むら、定着強度むら等）が問題となってしまう。
【０００６】
また、上記特許文献１の定着装置では、定着装置内に複数本あるヒータが選択的に使用され、待機状態において定着ローラの方へ押圧される加圧ローラの内部に配置されたヒータがオンされる。しかし、加圧ローラ内のヒータが待機中に加熱できる定着ベルトの範囲はニップ部のみに留まるため、定着ベルトにおける加熱ローラから離れている部分の大半の温度が低下してしまう問題が依然として残る。
【０００７】
また、定着ベルトの温度低下を防止するために、待機中に定着装置の定着ベルトを所定時問回転させる方法が提案されているが（特許文献２参照）、定着ベルトの累積走行距離が印字動作とは別に増えることとなり、定着装置としての寿命に悪影響を及ぼすという新たな問題が発生する。
【特許文献１】特開２００１−２２８７４７号公報
【特許文献２】特開２００３−２９５６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記した従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、待機状態から印字終了までの時問を短縮でき、かつ安定した定着品質を確保でき、しかも寿命低下を招くことのない定着装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的は、下記する手段により達成される。
【００１０】
（１）無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトに内接して配置される定着部材と、前記定着ベルトを間に挟んで前記定着部材の方へ押圧されてニップ部を形成し得る加圧部材と、前記定着ベルトに内接して前記定着部材と離れた位置に配置される加熱部材と、前記加熱部材を加熱するための第１加熱源と、前記定着部材を加熱するための第２加熱源と、画像形成動作中でなく画像形成指示を受付け可能に待機する待機状態においてのみ、前記第２加熱源を動作させる制御を行う加熱制御手段と、を有することを特徴とする定着装置。
【００１１】
（２）前記定着部材は、表面硬度が３０度以上７０度以下（アスカーＣ硬度）である弾性体層を有することを特徴とする上記（１）に記載の定着装置。
【００１２】
（３）前記加熱制御手段は、前記定着部材の温度に拠らずに、前記第２加熱源を動作させるために一定の電力を付与することを特徴とする上記（１）または（２）に記載の定着装置。
【００１３】
（４）前記定着部材のうち弾性体層以外の部分の温度を検知する温度検知手段をさらに有し、前記加熱制御手段は、前記温度検知手段の検知結果に基づいて、前記第２加熱源を動作させるために付与する電力を制御することを特徴とする上記（１）または（２）に記載の定着装置。
【００１４】
（５）前記加熱制御手段は、前記待機状態の初期から所定時間経過後に、前記第２加熱源の動作を開始する制御を行うことを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載の定着装置。
【００１５】
（６）前記加熱制御手段は、待機状態における電力モードに応じて前記所定時間を変更することを特徴とする上記（５）に記載の定着装置。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、待機状態であって定着ベルトが非回転状態にあるときでも、加熱制御された定着部材の効果により、定着ベルトの周方向の大半が加熱される。
【００１７】
したがって、定着ベルトの円周方向の全体にわたって温度低下が抑えられ、定着ベルトの周方向の温度分布むらも低減される。これにより、待機状態から印字終了までの時問を短縮でき、かつ安定した定着品質を確保でき、しかも寿命低下を招くことのない定着装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態にかかる定着装置が適用された画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【００２０】
図１に示す画像形成装置１００は、プリンタであり、電子写真方式の作像プロセスを用いて画像データを用紙などの記録材上に印刷する。
【００２１】
画像形成装置１００は、感光ドラム１０１、帯電部１０２、トナーカートリッジ１０３、現像部１０４、転写部１０５、給紙トレイ１０６、定着装置１０７、および排紙トレイ１０８を備えている。
【００２２】
画像形成装置１００は、画像データを受信すると、感光ドラム１０１の表面を帯電部１０２により均一に帯電してから、受信した画像データに基づいて図示しないプリントヘッドにより露光することによって、感光ドラム１０１の表面上に静電潜像部を形成した後、トナーカートリッジ１０３から供給されたトナーを現像部１０４により静電潜像部に付着させる。次いで、画像形成装置１００は、給紙トレイ１０６から搬送されてきた用紙上に、感光ドラム１０１に付着されたトナーを転写部１０５により転写し、定着装置１０７により用紙上のトナーを定着する。こうして印刷された用紙は、排紙トレイ１０８に排出される。
【００２３】
図２は、図１に示される定着装置の概略構成を示す断面図、図３は、定着装置の制御構成の一例を示すブロック図である。
【００２４】
定着装置１０７は、無端状の定着ベルト１と、定着ベルト１に内接して配置される定着部材としての定着ローラ２と、定着ベルト１を間に挟んで定着ローラ２の方へ押圧されて定着ニップを形成し得る加圧部材としての加圧ローラ３と、定着ベルト１に内接して定着ローラ２と離れた位置に配置される加熱部材としての加熱ローラ４とを有している。
【００２５】
用紙Ｐ上の未定着トナーＴを加熱および加圧して定着するためのニップ部Ｎは、定着ローラ２と加圧ローラ３とによって形成される。定着ローラ２および加圧ローラ３は、それぞれその表面に弾性体層２１、３１を具備する。弾性体層２１、３１は、シリコンゴム、フッ素ゴム等の弾性材料により形成される。
【００２６】
定着ローラ２および加圧ローラ３は、それぞれ、例えばアルミ、鉄等の金属により形成される芯金２２、３２上に弾性体層２１、３１を有する構成である。
【００２７】
定着ベルト１は、定着ローラ２と加熱ローラ４との外周に、図示しないばね等の張力付与手段により張架される。
【００２８】
定着ベルト１は、回転駆動されることによって順次変形しながら使用されることとなる。このため、定着ベルト１の基材として、薄肉金属（ニッケル、ステンレス等）や耐熱樹脂材料（ポリイミド（ＰＩ）等）が使用され、かつ未定着トナーＴとの離型性を確保するために、表層には離型性層（ポリ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（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等）が形成されている。また、用紙Ｐ上に定着させた画像の画質向上のため、前記基材と前記表層の間に弾性体層が設けられてもよい。弾性体層を具備することにより、用紙上のトナーの凹凸に対して弾性体層がある程度順応するため、用紙上のトナーの凹凸がつぶれて画像劣化を招く事態を防止することができる。
【００２９】
加熱ローラ４には、該加熱ローラ４を加熱するための第１加熱源５が付設されている。加熱効率の観点から、第１加熱源５は、加熱ローラ４の内部に配置されることが望ましい。ここで、第１加熱源５は、加熱ローラ４を介して定着ベルト１を加熱することができる。第１加熱源５としては、ハロゲンヒータが使用されるが、これに限定されるものではなく、例えば抵抗発熱体、渦電流を発生させるための誘導コイルを有する電磁誘導手段等が使用されてもよい。
【００３０】
加熱源５からの熱を効率的に定着ベルト１に伝熱するため、加熱ローラ４として、例えばアルミ、鉄等の金属により形成される薄肉の金属ローラが使用されている。
【００３１】
第１加熱源５からの熱は、加熱ローラ４、および定着ベルト１を介してニップ部Ｎに伝熱され、用紙Ｐ上の未定着のトナーＴを熱溶融させるために利用される。
【００３２】
定着ローラ２および加圧ローラ３は、定着ベルト１を挟んで、図示しない加圧機構によって所定の圧接力にて互いに押圧される。これにより、定着ローラ２および加圧ローラ３上の弾性体層２１、３１が変形し、未定着のトナーＴを用紙Ｐに対して定着させるために必要な熱を供給するためのニップ部Ｎの幅（以下「ニップ幅」という）を得ることができる。前記加圧機構としては、ばね部材、カム機構等を利用した機構が挙げられ、必要に応じて、圧接力を解除するための圧接解除機構、圧接力を変更するための圧接力変更手段（適切な圧接力に制御するための圧接力制御手段を含む）を別途設けることも可能である。
【００３３】
定着装置１０７は、制御装置７を有しており、制御装置７は、定着温度制御手段７１、加熱制御手段７２、および回転駆動制御手段７３から構成されている。なお、これらの各制御手段７１、７２、７３は、電気回路で構成されているが、例えばＣＰＵとメモリを使用してソフトウェアで実現されてもよい。
【００３４】
加熱ローラ４および定着ベルト１の少なくともー方には、定着温度検出手段８１が設けられている。定着温度検出手段８１としては、例えばサーミスタが挙げられる。定着温度制御手段７１は、定着温度検出手段８１による検出結果に基づいて、第１加熱源５ヘの投入電力を制御することにより、ニップ部Ｎにおける定着温度を所定温度に制御している。なお、本発明に係る定着装置にあっては、加圧ローラ３については、温度検出手段および温度制御手段による温度制御の有無は問わない。
【００３５】
加圧ローラ３には、当該加圧ローラ３を回転駆動方向に回転駆動するための回転駆動手段９が連結されており、回転駆動手段９は、加圧ローラ３を介して、摩擦力を利用して定着ベルト１を従動駆動する。そして、ニップ部Ｎにおける該定着ベルト１および加圧ローラ３からの摩擦力によって用紙Ｐが用紙搬送方向（図２の矢印方向）に搬送される。
【００３６】
回転駆動制御手段７３は、駆動パラメータ検知手段８３による検知結果に基づいて、回転駆動手段９の回転駆動速度、回転／停止、正逆転等の回転駆動制御を行うことができる。駆動パラメータ検知手段８３は、搬送用紙姿勢、定着条件、用紙種類、用紙搬送速度、環境、マシン状態、通紙状態等の駆動パラメータを検知し得る。
【００３７】
定着ローラ２には、該定着ローラ２を加熱するための第２加熱源６が付設されている。加熱効率の観点から、第２加熱源６は、定着ローラ２の内部に配置されることが望ましい。ここで、第２加熱源６は、定着ローラ２を介して定着ベルト１を加熱することができる。第２加熱源６としては、ハロゲンヒータが使用されるが、これに限定されるものではなく、例えば抵抗発熱体、渦電流を発生させるための誘導コイルを有する電磁誘導手段等が使用されてもよい。
【００３８】
加熱制御手段７２は、第２加熱源６ヘの投入電力を制御することにより、定着ローラ２を加熱制御する。ここで、加熱制御手段７２は、画像形成動作中でなく画像形成指示を受付け可能に待機する待機状態においてのみ、定着ローラ２を加熱するための第２加熱源６ヘの電力供給を行って動作させるように、定着ローラ２を加熱制御する。上記の待機状態としては、具体的には画像形成装置１００の本体又は定着装置１０７の待機中（画像形成指示受信から画像形成動作終了までの状態以外の状態をいい、連続通紙中の各用紙に対する処理間の時間は含まない）が該当する。
【００３９】
次に、上記のように構成された本実施形態の定着装置の作用について説明する。
【００４０】
すなわち、画像形成（印字）中には、加熱ローラ４の内部に配置される第１加熱源５に電力が投入され、定着ローラ２の内部に配置される第２加熱源６へは電力は投入されない。これは、定着ローラ２に比べて熱容量の小さい加熱ローラ４の第１加熱源５に、より多くの電力を投入した方が、定着ベルト１表面の温度低下等の不具合に対しては効果的であるからである。そして、待機状態においてのみ、第２加熱源６に電力を投入して動作させる制御が行われる。また、待機状態においては第１加熱源５に電力が投入される。
【００４１】
このように本実施形態によれば、画像形成装置１００の待機状態であって定着ベルト１が非回転状態にあるときでも、加熱制御された定着ローラ２および加熱ローラ４の効果により、定着ベルト１の周方向の大半が加熱される。
【００４２】
したがって、定着ベルト１の周方向の全体にわたって温度低下が抑えられ、定着ベルト１の周方向の温度分布むらも低減される。これにより、待機状態から印字終了までの時問を短縮でき、かつ安定した定着品質を確保でき、しかも寿命低下を招くことのない定着装置を提供することが可能となる。
【００４３】
なお、定着ローラ２が弾性体層２１を有する場合、弾性体層２１の表面硬度は３０度以上７０度以下（アスカーＣ硬度）であることが望ましい。省スペースで充分なニップ幅を得るためには、弾性体層２１の表面硬度を小さくして弾性体層の変形を大きくすると同時に、加熱ローラ４、定着ローラ２、あるいは定着ベルト１が小さくされる。この場合、定着ベルト１の周長全体に対して、加熱ローラ４および定着ローラ２に巻き掛けられている該定着ベルト１の周長の割合が大きくなるため、より有効に定着ベルト１全体を加熱することが可能となる。
【００４４】
加熱制御手段７２は、定着ローラ２の温度に拠らずに、第２加熱源６を動作させるために一定の電力を付与する。具体的には、定着動作時の主加熱源である第１加熱源５への投入電力が通常５００Ｗ〜１２００Ｗ程度であるのに対して、第２加熱源６への投入電力は、定着ローラ２の大きさ等により異なるが、５０Ｗ〜３００Ｗの比較的低電力に設定される。このように第２加熱源６への投入電力を低電力に設定することにより、加熱制御手段７２は、設定電力を第２加熱源６に投入し続けた場合でも定着ローラ２の表面からの放熱と当該投入電力とが平衡したときに定着ローラ２の温度が１００℃〜１５０℃程度となるように設定および制御することができる。なお、比較的低い設定電力を第２加熱源６に投入し続ける場合、電力自体を小さくして投入し続けてもよく、あるいは一定時間間隔で電力投入のオンオフを繰り返してもよい。これにより、定着ローラ２の温度を検出するための定着部材温度検出手段を設ける必要がなく、加熱制御手段７２（制御回路等）の構成を簡素化することができる。この場合、定着ローラ２の温度を検知する定着部材温度検出手段８２（図３の二点差線参照）は省略される。
【００４５】
ここで、第２加熱源６への投入電力を大きくすると、定着ローラ２の温度を検出して制御する構成が必要となるが、前述のように投入電圧を低く設定すればその必要は必ずしもない。定着ローラ２は、その表面に弾性体層２１を有しているが、弾性体層２１の有する断熱性に起因する伝熱遅れにより、定着ローラ２の表面温度を制御することが困難であると同時に、特に定着ローラ２の温度上昇中は弾性体層２１の表裏での温度差が低電力投入時に比べて大きくなり、弾性体層２１の耐久性能の劣化をもたらすこととなる。このような現象は、定着ローラ２を構成する弾性体層２１の熱伝導率が低いほど顕著であるが、本実施形態では、投入電圧が低く設定されているので、弾性体層２１が低い熱伝導率の領域（特に０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上）にあっても問題とはならないので効果的である。
【００４６】
ただし、何らかの事情で定着ローラ２の温度検出による温度制御が必要な場合には、定着ローラ２の弾性体層２１以外の部分の温度を検知する定着部材温度検知手段８２（図３の二点差線参照）が具備される。定着部材温度検知手段８２としては、例えばサーミスタが挙げられる。これにより、弾性体層２１の有する断熱性に起因する伝熱遅れによる影響を蒙ることなく定着ローラ２の表面温度を制御することが可能となる。定着ローラ２の弾性体層２１以外の部分としては、例えば定着ローラ２を当該定着装置１０７の支持体であるフレームに保持され得る保持部分であって、該定着ローラ２を構成する基材部分（金属製の基材部分が望ましい）が挙げられる。たとえば具体的には、定着ローラ２の両端近傍のフランジ部分が該当する。
【００４７】
また、上述のような待機状態における定着ローラ２の湿度制御は、待機中常に行う必要がなくその開始タイミングをずらすことが可能である。すなわち、加熱制御手段７２は、待機状態の初期から所定時間経過後に、第２加熱源６の動作を開始する制御を行うことができる。画像形成（印字）終了直後においては、定着ローラ２の温度が充分高いため、上述のような待機状態における定着ローラ２の温度制御は必要とされないが、印字終了後の所定時間経過後（例えば３分後：該定着ローラ２の熱容量により異なる）から、定着ローラ２の温度制御を開始することにすれば、無駄な電力を消費することを防止することができる。
【００４８】
また、加熱制御手段７２は、待機状態におけるクイックスタートモード、省電力モード等の電力モードに応じて前記所定時間を変更することができる。加熱制御手段７２は、例えば、クイックスタートモードでは、印字信号受信から少しでも早く印字動作に入りたい場合であるので、前記所定時問を短く（例えば１分後）するように変更し、省電力モードでは、待機状態における消費電力を少しでも少なくしたい場合であるので、上記所定時間を長く（例えば１０分後）するように変更することができる。
【００４９】
本発明は、上記した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々改変することができる。
【００５０】
本発明の定着装置用は、たとえば、モノクロまたはカラーの複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、およびこれらの機能を組み合わせた多機能周辺機器（ＭＦＰ）等の画像形成装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる定着装置が適用された画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示される定着装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】定着装置の制御構成の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５２】
１    定着ベルト、
２    定着ローラ（定着部材）、
２１，３１    弾性体層、
２２，３２       芯金、
３    加圧ローラ（加圧部材）、
４    加熱ローラ（加熱部材）、
５    第１加熱源、
６    第２加熱源、
７    制御装置、
７１    定着温度制御手段、
７２    加熱制御手段、
７３    回転駆動制御手段、
８１    定着温度検出手段、
８２    定着部材温度検出手段、
８３    駆動パラメータ検知手段、
９    回転駆動手段、
１００    画像形成装置、
１０１    感光ドラム、
１０２    帯電部、
１０３    トナーカートリッジ、
１０４    現像部、
１０５    転写部、
１０６    給紙トレイ、
１０７    定着装置、
１０８    排紙トレイ、
Ｎ    ニップ部、
Ｐ    用紙、
Ｔ    トナー。
【図１】
2006119330.tif 000003
【図２】
2006119330.tif 000004
【図３】
2006119330.tif 000005