(57)【要約】【課題】商用電源及びこれによって充電される補助電源によって電力供給を受け発熱する複数の発熱手段であって、それぞれがシートの幅方向において互いに異なる発熱分布を有している定着装置、この定着装置を備えた複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置、かかる複数の発熱手段を用いた定着方法及びこれらを用いた画像形成方法の提供。【解決手段】商用電源から電力供給を受けて発熱する発熱手段６３と、商用電源によって充電される補助電源８３から電力供給を受けて発熱する発熱手段６４と、発熱手段６３、６４の温度を検知するための温度検知手段８８とを用い、発熱手段６３、６４はそれぞれ、シートの幅方向において互いに異なる発熱分布を有する複数の発熱部６３ａ、６３ｂ、発熱部６４ａ、６４ｂを備えている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源から電力供給を受けて発熱する第１の発熱手段と、
商用電源によって充電される補助電源から電力供給を受けて発熱する第２の発熱手段と、
第１の発熱手段及び第２の発熱手段の温度を検知するための温度検知手段と、
前記温度検知手段が検知した温度に基づいて第１の発熱手段及び第２の発熱手段への電力供給を制御する制御手段とを有し、シートに画像を定着させる定着装置において、
第１の発熱手段と第２の発熱手段とは、それぞれ、シートの幅方向において互いに異なる発熱分布を有する複数の発熱部を備えていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１記載の定着装置において、前記温度検知手段を、シートの幅方向において互いに異なる位置に複数配設したことを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項２記載の定着装置において、
前記複数の発熱部は、シートの幅方向の中央部に偏った発熱分布を有する中央発熱部と、シートの幅方向の端部に偏った発熱分布を有する端部発熱部とを含み、
前記温度検知手段は、前記中央発熱部に対応して設けられた中央温度検知手段と、前記端部発熱部に対応して設けられた端部温度検知手段とを含むことを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項３記載の定着装置において、
前記制御手段は、前記補助電源からの、第２の発熱手段に備えられた前記複数の発熱部それぞれへの電力供給の割合を、前記中央温度検知手段における目標の検知温度と実際の検知温度との差と、前記端部温度検知手段における目標の検知温度と実際の検知温度との差とに応じて変化させることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか１つに記載の定着装置において、
前記制御手段は、画像を定着させるシートの幅が第１の発熱手段及び第２の発熱手段の幅より小さいとき、第１の発熱手段と第２の発熱手段とのそれぞれに備えられた前記複数の発熱部のうち、シートの通過領域に対応した発熱部のみに電力供給を行い発熱させることを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか１つに記載の定着装置において、
第１の発熱手段における目標の検知温度と、第２の発熱手段における目標の検知温度とが異なることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか１つに記載の定着装置を有する画像形成装置。
【請求項８】
商用電源から電力供給を受けて発熱する第１の発熱手段と、
商用電源によって充電される補助電源から電力供給を受けて発熱する第２の発熱手段と、
第１の発熱手段及び第２の発熱手段の温度を検知するための温度検知手段と、
前記温度検知手段が検知した温度に基づいて第１の発熱手段及び第２の発熱手段への電力供給を制御する制御手段とを用い、シートに画像を定着させる定着方法において、
第１の発熱手段と第２の発熱手段とは、それぞれ、シートの幅方向において互いに異なる発熱分布を有する複数の発熱部を備えていることを特徴とする定着方法。
【請求項９】
請求項１ないし６の何れか１つに記載の定着装置、または、請求項７記載の画像形成装置、または、請求項８記載の定着方法を用いて画像形成を行う画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に備えられ、商用電源及びこれによって充電される補助電源によって電力供給を受け発熱する複数の発熱手段を備えた定着装置、この定着装置を備えたかかる画像形成装置、かかる複数の発熱手段を用いた定着方法及びこれらを用いた画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置として、被定着画像としてのトナー像を形成された用紙等のシートに、トナー像を定着するための定着装置を備えたものが知られている。
【０００３】
定着装置としては、回転駆動される加熱ローラと、この加熱ローラに圧接され加熱ローラに従動回転する加圧ローラとを有し、両ローラによって形成されるニップ部に、両ローラの回転によってシートを通過させ、加熱加圧してトナー像を定着するいわゆるローラ対タイプの定着装置や、無端の定着ベルト、定着ベルトを巻き掛けられた加熱ローラ及び定着ローラ、定着ベルトを介して定着ローラに対向して配置される加圧ローラ等を構成要素とし、定着ベルトと加圧ローラとによって形成されるニップ部に、定着ベルト及び加圧ローラの回転によってシートを通過させ、加熱加圧してトナー像を定着させるいわゆるベルトタイプの定着装置が知られている。
【０００４】
かかる加熱ローラは、〔特許文献１〕ないし〔特許文献５〕に記載されているように、シートを加熱するためのヒータを内部に有し、このヒータの発熱により昇温されるようになっている。かかるヒータは、種々の目的から、〔特許文献１〕ないし〔特許文献５〕にも記載されているように、複数備えられた構成となっているものが知られており、特に、〔特許文献１〕ないし〔特許文献３〕に記載の定着装置にあっては、加熱ローラ温度の速やかな上昇等の目的から、複数のヒータへの電力供給に、商用電源及びこれによって充電される補助電源を用いている。
【０００５】
〔特許文献１〕、〔特許文献２〕に記載の定着装置は、シートの幅方向において互いに異なる発熱分布を有する複数のヒータを有し、シートの幅方向における加熱ローラの温度分布を調整することが可能となっている。
【０００６】
具体的には、〔特許文献１〕に記載の定着装置では、商用電源によって電力供給を受けるヒータを複数備え、これらのヒータが、シートの幅方向において互いに異なる発熱分布を有しており、〔特許文献２〕に記載の定着装置では、補助電源によって電力供給を受けるヒータを複数備え、これらのヒータが、シートの幅方向において互いに異なる発熱分布を有している。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−０８４６２１号公報
【特許文献２】特開２００４−０９５５２５号公報
【特許文献３】特開２００５−０９２１８６号公報
【特許文献４】特開昭６３−２８０２８３号公報
【特許文献５】特許第３４９２０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、商用電源によって電力供給を受けるヒータ、補助電源によって電力供給を受けるヒータのそれぞれについて、シートの幅方向において互いに異なる発熱分布を有している方が好ましい。
【０００９】
本発明は、商用電源及びこれによって充電される補助電源によって電力供給を受け発熱する複数の発熱手段であって、それぞれがシートの幅方向において互いに異なる発熱分布を有している定着装置、この定着装置を備えた複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置、かかる複数の発熱手段を用いた定着方法及びこれらを用いた画像形成方法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】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、商用電源から電力供給を受けて発熱する第１の発熱手段と、商用電源によって充電される補助電源から電力供給を受けて発熱する第２の発熱手段と、第１の発熱手段及び第２の発熱手段の温度を検知するための温度検知手段と、前記温度検知手段が検知した温度に基づいて第１の発熱手段及び第２の発熱手段への電力供給を制御する制御手段とを有し、シートに画像を定着させる定着装置において、第１の発熱手段と第２の発熱手段とは、それぞれ、シートの幅方向において互いに異なる発熱分布を有する複数の発熱部を備えていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の定着装置において、前記温度検知手段を、シートの幅方向において互いに異なる位置に複数配設したことを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の定着装置において、前記複数の発熱部は、シートの幅方向の中央部に偏った発熱分布を有する中央発熱部と、シートの幅方向の端部に偏った発熱分布を有する端部発熱部とを含み、前記温度検知手段は、前記中央発熱部に対応して設けられた中央温度検知手段と、前記端部発熱部に対応して設けられた端部温度検知手段とを含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の定着装置において、前記制御手段は、前記補助電源からの、第２の発熱手段に備えられた前記複数の発熱部それぞれへの電力供給の割合を、前記中央温度検知手段における目標の検知温度と実際の検知温度との差と、前記端部温度検知手段における目標の検知温度と実際の検知温度との差とに応じて変化させることを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４の何れか１つに記載の定着装置において、前記制御手段は、画像を定着させるシートの幅が第１の発熱手段及び第２の発熱手段の幅より小さいとき、第１の発熱手段と第２の発熱手段とのそれぞれに備えられた前記複数の発熱部のうち、シートの通過領域に対応した発熱部のみに電力供給を行い発熱させることを特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５の何れか１つに記載の定着装置において、第１の発熱手段における目標の検知温度と、第２の発熱手段における目標の検知温度とが異なることを特徴とする。
【００１６】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６の何れか１つに記載の定着装置を有する画像形成装置にある。
【００１７】
請求項８記載の発明は、商用電源から電力供給を受けて発熱する第１の発熱手段と、商用電源によって充電される補助電源から電力供給を受けて発熱する第２の発熱手段と、第１の発熱手段及び第２の発熱手段の温度を検知するための温度検知手段と、前記温度検知手段が検知した温度に基づいて第１の発熱手段及び第２の発熱手段への電力供給を制御する制御手段とを用い、シートに画像を定着させる定着方法において、第１の発熱手段と第２の発熱手段とは、それぞれ、シートの幅方向において互いに異なる発熱分布を有する複数の発熱部を備えていることを特徴とする。
【００１８】
請求項９記載の発明は、請求項１ないし６の何れか１つに記載の定着装置、または、請求項７記載の画像形成装置、または、請求項８記載の定着方法を用いて画像形成を行う画像形成方法にある。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、商用電源から電力供給を受けて発熱する第１の発熱手段と、商用電源によって充電される補助電源から電力供給を受けて発熱する第２の発熱手段と、第１の発熱手段及び第２の発熱手段の温度を検知するための温度検知手段と、前記温度検知手段が検知した温度に基づいて第１の発熱手段及び第２の発熱手段への電力供給を制御する制御手段とを有し、シートに画像を定着させる定着装置において、第１の発熱手段と第２の発熱手段とは、それぞれ、シートの幅方向において互いに異なる発熱分布を有する複数の発熱部を備えているので、シートのサイズに応じて適切な発熱部を発熱させることが可能であり、無駄な電力消費を低減して省エネルギー効果を得ることが可能であるとともに、良好な定着を行うことができる定着装置を提供することができる。
【００２０】
前記温度検知手段を、シートの幅方向において互いに異なる位置に複数配設したこととすれば、シートのサイズに応じて適切な発熱部を発熱させる高精度の制御が可能であり、無駄な電力消費をより低減して省エネルギー効果を得ることが可能であるとともに、より良好な定着を行うことができる定着装置を提供することができる。
【００２１】
前記複数の発熱部は、シートの幅方向の中央部に偏った発熱分布を有する中央発熱部と、シートの幅方向の端部に偏った発熱分布を有する端部発熱部とを含み、前記温度検知手段は、前記中央発熱部に対応して設けられた中央温度検知手段と、前記端部発熱部に対応して設けられた端部温度検知手段とを含むこととすれば、発熱部の配設位置に対応するように配設された温度検知手段によって高精度の温度検知を行うことでシートのサイズに応じて適切な発熱部を発熱させる、より高精度の制御が可能であり、無駄な電力消費をより低減して省エネルギー効果を得ることが可能であるとともに、より良好な定着を行うことができる定着装置を提供することができる。
【００２２】
前記制御手段は、前記補助電源からの、第２の発熱手段に備えられた前記複数の発熱部それぞれへの電力供給の割合を、前記中央温度検知手段における目標の検知温度と実際の検知温度との差と、前記端部温度検知手段における目標の検知温度と実際の検知温度との差とに応じて変化させることとすれば、発熱部の配設位置に対応するように配設された温度検知手段によって高精度の温度検知を行うことでシートのサイズに応じて適切な発熱部を発熱させる、より高精度の制御が可能であり、無駄な電力消費をより低減して省エネルギー効果を得ることが可能であるとともに、シートの幅方向における温度分布を均一化することが可能であってより良好な定着を行うことができる定着装置を提供することができる。
【００２３】
前記制御手段は、画像を定着させるシートの幅が第１の発熱手段及び第２の発熱手段の幅より小さいとき、第１の発熱手段と第２の発熱手段とのそれぞれに備えられた前記複数の発熱部のうち、シートの通過領域に対応した発熱部のみに電力供給を行い発熱させることとすれば、シートのサイズに応じて適切な発熱部を発熱させることができ、無駄な電力消費を低減して省エネルギー効果を得ることができるとともに、良好な定着を行うことができる定着装置を提供することができる。
【００２４】
第１の発熱手段における目標の検知温度と、第２の発熱手段における目標の検知温度とが異なることとすれば、シートのサイズに応じて適切な発熱部を発熱させることが可能であり、また補助電源からの電力供給を効率よく行うことができるとともに第１の発熱手段及び第２の発熱手段への電力供給過多による加熱を抑制ないし防止することができ、無駄な電力消費を低減して省エネルギー効果を得ることが可能であるとともに、良好な定着を行うことができる定着装置を提供することができる。
【００２５】
本発明は、請求項１ないし６の何れか１つに記載の定着装置を有する画像形成装置にあるので、上述の各効果を奏する定着装置を有し、シートのサイズに応じて適切な発熱部を発熱させることが可能であり、無駄な電力消費を低減して省エネルギー効果を得ることが可能であるとともに、良好な定着及びこれによる良好な画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することができる。
【００２６】
本発明は、商用電源から電力供給を受けて発熱する第１の発熱手段と、商用電源によって充電される補助電源から電力供給を受けて発熱する第２の発熱手段と、第１の発熱手段及び第２の発熱手段の温度を検知するための温度検知手段と、前記温度検知手段が検知した温度に基づいて第１の発熱手段及び第２の発熱手段への電力供給を制御する制御手段とを用い、シートに画像を定着させる定着方法において、第１の発熱手段と第２の発熱手段とは、それぞれ、シートの幅方向において互いに異なる発熱分布を有する複数の発熱部を備えているので、シートのサイズに応じて適切な発熱部を発熱させることが可能であり、無駄な電力消費を低減して省エネルギー効果を得ることが可能であるとともに、良好な定着を行うことができる定着方法を提供することができる。
【００２７】
本発明は、請求項１ないし６の何れか１つに記載の定着装置、または、請求項７記載の画像形成装置、または、請求項８記載の定着方法を用いて画像形成を行う画像形成方法にあるので、上述の各効果を奏する定着装置または上述の効果を奏する画像形成装置または上述の効果を奏する定着方法を用い、良好な定着及びこれによる良好な画像形成を行いつつ、シートのサイズに応じて適切な発熱部を発熱させることが可能であり、無駄な電力消費を低減して省エネルギー効果を得ることが可能であるとともに、良好な定着及びこれによる良好な画像形成を行うことができる画像形成方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１に、本発明を適用した実施の形態に係る定着装置及びこれを有する画像形成装置を示している。同図に示す画像形成装置３０は、デジタル複写機であり、ファクシミリ及びレーザプリンタとの複合機となっている。画像形成装置３０は、他の複写機、ファクシミリ、レーザビームプリンタ等のプリンタ、これらの複合機等であってもよい。
【００２９】
画像形成装置３０は、シート状の記録媒体としてのシートであるシート材２に画像形成を行うものである。シート材２には、普通紙のほか、厚紙やＯＨＰシート等の特殊シートを用いることができる。画像形成装置３０は、種々の大きさのシート材２に対する画像形成が可能である。画像形成装置３０は単色画像を形成するものであるが、カラー画像を形成することが可能なものであっても良い。
【００３０】
画像形成装置３０は、その上方から、光学読取系としての原稿読み取り部３２と、レーザー光学系である光書込み系としての書き込み装置３３と、作像系としての画像形成部３４と、シート材２の両面に画像形成を行う際に画像形成部３４において片面にトナー像を形成されたシート材２を反転して再度画像形成部３４に送る両面装置４２と、シート材２の給送装置としての給紙装置である給送装置１００とを有している。
【００３１】
画像形成装置３０はまた、符号３７で示すシート材２の搬送路において画像形成部３４の上流側に配設され、シート材２を所定のタイミングで画像形成部３４に向けて送り出すレジストローラ６と、搬送路３７において画像形成部３４の下流側に配設された、シート材２上のトナー像をシート材２に定着するローラ対タイプの定着装置３８とを有している。
【００３２】
画像形成装置３０はまた、定着装置３８によってトナー像を定着されたシート材２を、画像形成装置３０の本体３１の外に排出するか、両面装置４２に送るかを選択する排紙分岐爪５１と、定着装置３８によってトナー像を定着されたシート材２を本体３１の外に排出する、排紙ローラ３９ａと排紙コロ３９ｂとを有する排紙ローラ対３９と、本体３１の外部に配設され排紙ローラ対３９によって排出されたシート材２を積載する排紙部としての排紙トレイ４０と、画像形成装置３０の動作全般を制御する制御手段としての図示しない制御部とを有している。
【００３３】
画像形成部３４は、ドラム状の潜像担持体である像担持体としての、矢印Ａで示す図１における時計方向に回転する感光体ドラム３５と、感光体ドラム３５の周囲において方向Ａに沿って配設された、感光体ドラム３５を帯電するための帯電手段としての帯電装置５６と、感光体ドラム３５上の静電潜像を現像して可視像化するための現像手段としての現像装置３６とを有している。
【００３４】
画像形成部３４はまた、方向Ａに沿って、現像装置３６により感光体ドラム３５上の静電潜像を現像することによって得られたトナー像を感光体ドラム３５からシート材２に転写するための転写手段としての転写装置５９と、転写装置５９により感光体ドラム３５上のトナー像をシート材２に転写した後に感光体ドラム３５上に残留している残留トナーや紙粉等の異物を感光体ドラム３５から除去するためのクリーニング手段としてのクリーニング装置５０とを有している。
【００３５】
原稿読み取り部３２は、図示を省略するが、原稿載置台と、原稿載置台上に載置された原稿を走査するための光源および光路変換用反射鏡を有しており、原稿からの反射光が読み取り光学系を介してＣＣＤなどの光学素子に入射され、光学素子によって原稿の画像データである画像情報として制御部に出力されるようになっている。
【００３６】
書き込み装置３３は、ポリゴンミラー５７と、制御部に入力された原稿の画像情報等に応じて照射を行う図示しない半導体レーザと、結像光学系をなす図示しない反射鏡および結像レンズとを有しており、半導体レーザにより発せられポリゴンミラー５７によって反射された走査光Ｌを感光体ドラム３５上の帯電装置５６と現像装置３６との間の位置に照射して静電潜像を形成するようになっている。
【００３７】
半導体レーザは、制御部からの画像信号に基づいて発光制御されるようになっており、制御部では、原稿読み取り部３２からの画像情報だけでなく、プリンタとして用いられる場合の画像データおよびファクシミリ装置として用いられる場合の画像データに応じた画像信号によって半導体レーザの駆動制御を行う。
【００３８】
反転装置４２は、排紙分岐爪５１による分岐によってシート材２が進入する経路である反転搬送路４１と、反転搬送路４１を経て搬送されてきたシート材２を積載する両面トレイ４３と、両面トレイ４３から画像形成部３４に向けてシート材２を送り出す経路である両面搬送路４４とを有している。
【００３９】
給送装置１００は、シート材２を積載したカセット１１と、カセット１１を上方に向けて付勢する付勢手段としての図示しないばねと、カセット１１に積載されたシート材２のうち最上位のものの先端部に圧接する分離ローラとしての給送ローラ４と、給送ローラ４との間でシート材２を一枚ずつ分離して画像形成部３４に給送するための分離部材８と、分離部材８を給送ローラ４に向けて付勢する付勢手段としてのばね５と、給送ローラ４及び分離部材８によって給送された一枚のシート材２を画像形成部３４に向けて搬送する搬送ローラ対７とを有している。
【００４０】
給紙装置１００は、シート材２を、中央基準、片側基準の何れかで給紙することが可能となっているが、本形態では、中央基準で給紙するものとする。給紙装置１００は、シート材２を中央基準で給紙するか、片側基準で給紙するか、及びシート材２のサイズを検知するようになっており、これらの情報を制御部に送信する。
【００４１】
図２に示すように、定着装置３８は、シート材２を加熱するとともに図示しない駆動源としてのモータにより矢印Ｂ方向に回転駆動され回転によりシート材２を搬送する定着ローラとしての加熱ローラ６１と、加熱ローラ６１に圧接され加熱ローラ６１に従動して矢印Ｃ方向に回転し回転により加熱ローラ６１とともにシート材２を搬送する加圧ローラ６２と、加熱ローラ６１の内部に配設された第１の発熱手段としての主発熱体であるヒータ６３および第２の発熱手段としての補助発熱体であるヒータ６４と、ヒータ６３、６４を一体に支持する支持板６０とを有している。
【００４２】
定着装置３８はまた、加熱ローラ６１と加圧ローラ６２とが圧接した部分であるニップ部８１にシート材２を案内する案内部材としてのガイド板６５と、加熱ローラ６１を覆うとともに支持板６０を支持した上カバー６６と、加圧ローラ６２を覆うとともにガイド板６５を支持した下カバー６７とを有している。
【００４３】
定着装置３８はまた、図３に示すように、ヒータ６３を発熱させるためにヒータ６３に電力供給を行う主電源としての主電源装置８２と、ヒータ６４を発熱させるためにヒータ６４に電力供給を行う、主電源装置８２によって充電される補助電源としての補助電源装置８３と、主電源装置８２からヒータ６３に電力供給を行うか否かを切り換えるためのリレー回路であるメインスイッチ８４とを有している。
【００４４】
定着装置３８はまた、主電源装置８２から電力供給され補助電源装置８３を充電するための充電手段としての充電器である充電装置８５と、充電装置８５によって補助電源装置８３を充電するか、補助電源装置８３によってヒータ６４に電力供給を行うかを切り換える切り換え手段としてのリレー回路であるスイッチ８６とを有している。
【００４５】
定着装置３８はまた、補助電源装置８３を制御する補助電源制御手段８７と、ヒータ６３、６４の温度を検知するために、シート材２を加熱する加熱部を構成する加熱ローラ６１の表面の温度を検知する温度検知手段８８とを有している。
【００４６】
加熱ローラ６１は、図示を省略するが、薄肉円筒状の芯金と、この芯金表面にＰＦＡまたはＰＴＦＥなどによって形成された離型層とを有する薄肉ローラである。加熱ローラ６１の芯金の径は１６ｍｍ以上４０ｍｍ以下、かつ同芯金の肉厚は０．２５ｍｍ以上０．６ｍｍ以下である。本形態において、加熱ローラ６１の芯金は、アルミニウム合金製であり、径を３０ｍｍ、肉厚を０．５ｍｍとされている。材質は、比熱が小さく、熱伝導率が大きいものが好ましく、アルミニウム合金の他にもＳＴＫＭ１１、ＳＴＫＭ１２等の鉄、銅、ステンレス、アルミニウム等の金属を使用することができる。
【００４７】
加圧ローラ６２は、図示を省略するが、その外径が２５ｍｍ以上３０ｍｍ以下、肉厚が５ｍｍ以上７ｍｍ以下の弾性層と、この弾性層上に３０μｍ以上８０μｍ以下の厚さのフッ素樹脂製のチューブを被覆した層とを有している。本形態において、かかる弾性層は熱容量の小さいスポンジタイムのゴムを用いた、外径２５ｍｍ、厚さ５ｍｍのスポンジ層とし、フッ素樹脂層の厚さは５０μｍとした。
【００４８】
このように、加熱ローラ６１と加圧ローラ６２とは、それぞれ低熱容量化によるウォームアップタイムすなわち電源投入時の立ち上がり時間または省エネモード下の待機状態から復帰までの時間の短縮化が図られている。
【００４９】
シート材２は、図２において、紙面右方から左方に向けて移動する際に、ニップ部８１において、表面に担持したトナーによって構成された画像すなわちトナー像を定着される。このとき、図２における紙面に垂直な方向を、シート材２の幅方向という。以下、シート材２の幅方向を、単に、幅方向、という。
【００５０】
加熱ローラ６１及び加圧ローラ６２は、幅方向に長い形状をなしており、幅方向において、画像形成装置３０に使用可能なシート材２の幅よりも大きな幅を有している。シート材２は中央基準で給紙されるので、幅方向におけるシート材２の中心と加熱ローラ６１及び加圧ローラ６２の中心とは一致する。なお、片側基準で給紙される場合には、シート材２の一方の端縁が、加熱ローラ６１及び加圧ローラ６２の端部近傍の定位置を通過する。
【００５１】
図示しないが、ヒータ６３、６４は、幅方向において、加熱ローラ６１の幅より長く、加熱ローラ６１を貫く態様で配設されている。支持板６０は、幅方向において加熱ローラ６１が延在している領域の、加熱ローラ６１のそれぞれの端部の外側に配設されており、この位置でヒータ６３、６４の各端部を支持している。ヒータ６３、６４は上下方向に並んだ状態で配設され、ヒータ６３は上側、ヒータ６４は下側に位置する。したがって、ヒータ６４は、ヒータ６３よりも、シート材２の通過位置であるニップ部８１に近い位置に配設されている。
【００５２】
なお本形態において、ヒータ６３、６４は赤外線ヒータであり、加熱ローラ６１内側に備えられているが、ヒータ６３、６４は、加熱ローラ６１と一体の面状発熱体であっても良いしＩＨ方式の発熱体であっても良い。外部加熱方式であっても良い。
【００５３】
主電源装置８２は、商用電源から電力供給を受けるものであり、周知の構成であって、例えばコンセント等から供給される電力を、ヒータ６３、充電装置８５等に応じた適切な電圧に調整する等の機能を有する。
【００５４】
補助電源装置８３は、充放電可能なキャパシタを内蔵している。このキャパシタは、電気二重層キャパシタ等によって構成されており、二次電池とは異なり、化学反応を伴わないために優れた特徴を有する。すなわち、補助電源装置８３に、二次電池として一般的なニッケル−カドミウム電池等を用いると、急速充電を行っても数十分から数時間という長い時間を要するが、本形態のように、補助電源装置８３にキャパシタを用いると、数分程度の急速な充電が可能である。
【００５５】
よって、キャパシタを用いることで、待機状態と加熱状態すなわち電力供給状態とを繰り返した場合であっても、電力供給時に確実に補助電源装置８３から電力を供給することができ、加熱ローラ６１を短時間で所定の温度に立ち上げることができる。
【００５６】
また、ニッケル−カドミウム電池は充放電の許容繰り返し回数が５００回から１０００回程度であるため、加熱ローラ６１を加熱するための補助電源装置８３に用いるには寿命が短く、交換の手間やコストが問題となるが、補助電源装置８３では、電気二重層キャパシタを用いることで、充放電の許容繰り返し回数が数１００万回以上であると共に、充放電の繰り返しによる劣化も少なく、さらに、鉛蓄電池のように液交換や補充なども必要がないため、メンテナンスをほとんど必要とせず、長期間安定して使用することができる。
【００５７】
なお電気二重層キャパシタは、誘電体がなく、個体電極と溶液界面にできるイオンまたは溶媒分子の電荷が集中した電気二重層のイオン吸着層の吸、脱着反応（充、放電）を利用するもので、繰り返し充放電に強くて寿命が長く、メンテナンスの必要がなく、環境にやさしく、しかも充放電効率が高い等の優れた特徴を有し、最近では静電容量が数万Ｆ、エネルギー密度が数十ｗｈ／ｋｇという大容量のものも開発され、一層の大容量化が図られつつあるものである。
【００５８】
メインスイッチ８４は、主電源装置８２からヒータ６３に供給する電力をオン／オフするものである。
充電装置８５は、主電源装置８２から供給される電力で補助電源装置８３に応じた電圧に調整しかつ交流から直流へ整流する等の機能を有し、キャパシタを充電する。
【００５９】
温度検知手段８８は、加熱ローラ６１の表面に接触あるいは非接触で配設され、検知信号を制御部に出力する。温度検知手段８８には、加熱ローラ６１に接触するタイプのサーミスタ、加熱ローラ６１に擦過傷を形成することのない非接触のタイプのサーミスタ、同じく非接触のタイプのサーモパイルが適宜選択され、用いられる。例えば温度検知手段８８がサーミスタの場合には、その出力値が制御部において温度に換算される。
【００６０】
補助電源制御手段８７は、制御部の一部によって構成されており、温度検知手段８８が検知した温度に基づいてヒータ６４への電力供給を制御する。制御部は、温度検知手段８８が検知した温度に基づいて主電源装置８２やメインスイッチ８４の駆動を行ってヒータ６３、６４への電力供給を制御する。制御部は、ＣＰＵと、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリと、タイマとを有するものであり、ＲＯＭには、温度検知手段８８によって検知されるべき目標の検知温度すなわち設定温度が記憶されている。温度検知手段８８によって検知された実際の検知温度は設定温度と比較され、これに基づいて、後述するようにヒータ６３、６４のオン／オフ制御等がなされる。
【００６１】
定着装置３８の基本的な動作を説明する。
待機時には、スイッチ８６により充電装置８５を補助電源装置８３に接続し、補助電源装置８３のキャパシタを充電しておく。
【００６２】
加熱ローラ６１を昇温させるときは、メインスイッチ８４をオンにして主電源装置８２からヒータ６３に電力を供給し、同時にスイッチ８６を切り替えて補助電源装置８３からヒータ６４に電力を供給し、加熱ローラ６１に大容量の電力を供給する。このように加熱ローラ６１の加熱を開始するときには、主電源装置８２と補助電源装置８３との両方から大容量の電力を加熱ローラ６１に供給するから、加熱ローラ６１が短時間で所定の温度に立ち上がる。
【００６３】
補助電源装置８３でヒータ６４に電力を供給して加熱を開始してから予め定めた所定の時間が経過したことが制御部のタイマによって検知されたときに、補助電源制御手段８７は補助電源装置８３からヒータ６４に供給している電力を遮断して加熱ローラ６１の過熱を防止して所定の温度に維持する。補助電源装置８３からヒータ６４に供給する電力は、図４に示した放電特性と同様に、供給を開始してから時間が経過するにつれて減少する。
【００６４】
この供給電力の減少量に応じて、補助電源装置８３からヒータ６４に供給している電力を遮断する時間を定め、供給電力がある程度減少したときに補助電源装置８３からヒータ６４に供給している電力を遮断する。よって大電力を供給している状態で遮断するときに発生する周囲回路の各部品の劣化や電磁ノイズが防止される。なお、図４において、横軸は時間、縦軸は電力量あるいは電圧をそれぞれ示している。
【００６５】
トナー像が転写されたシート材２は、ニップ部８１に搬送され、ヒータ６３、６４によって一定温度に加熱された加熱ローラ６１によりトナーを加熱溶融し、シート材２にトナー像を定着させる。そのためヒータ６３、６４にはそれぞれ主電源装置８２、補助電源装置８３から電力を供給し、加熱ローラ６１の温度を上昇させる。なお一定温度とは、定着に適した所定幅の温度範囲を含むものである。
【００６６】
このとき、補助電源制御手段８７が、上述の時間や、温度検知手段８８によって検知された温度に基づいて、補助電源装置８３からの電力供給をオン／オフ制御することにより、加熱ローラ６１の温度が高くなりすぎることを防止して、定着温度すなわち加熱ローラ６１の温度を一定温度に保ち、または所要の温度変化を示すように制御する。これにより、トナーを安定して加熱溶融され、良質なトナー像がシート材２上に定着される。
【００６７】
またこのとき、加熱ローラ６１に内蔵したヒータ６３、６４に主電源装置８２、補助電源装置８３から電力を供給して加熱ローラ６１の温度を上昇させるので、加熱ローラ６１の表面温度が所定の定着温度まで迅速に上昇する。
【００６８】
画像形成装置３０は以上のような構成であるから、原稿読み取り部３２により読み取った画像データ等を基にして、書き込み装置３３が、帯電装置５６によって帯電された感光体ドラム３５上に、走査光Ｌを照射して潜像を形成し、その潜像を現像装置３６がトナーにより可視像とする。
【００６９】
シート材２がカセット１１から給送ローラ４により給送され、分離部材８との共働によりシート材２は１枚ずつ良好に分離され、１枚のシート材２のみが搬送ローラ対７によって搬送路３７を通して画像形成部３４に搬送され、レジストローラ６によってタイミングを取られたうえで感光体ドラム３５と転写装置５９との間に送り出され、感光体ドラム３５上の可視像すなわちトナー像が転写装置５９によりそのシート材２上に転写される。転写後の感光体ドラム３５はクリーニング装置５０によりクリーニングされ、再度、帯電装置５６による帯電に供される。
【００７０】
感光体ドラム３５に密着した状態でトナー像を転写されたシート材２は感光体ドラム３５の曲率により感光体ドラム３５から分離され、定着装置３８に搬送されて定着が行われ、排紙分岐爪５１を経て排紙ローラ対３９に搬送されたときには排紙ローラ対３９により外部の排紙トレイ４０に排出される。
【００７１】
両面画像形成時であって片面にのみ画像が形成された場合には、シート材２は排紙分岐爪５１により反転搬送路４１から両面装置４２へ向けて搬送され、両面トレイ４３に一旦格納された後に進行方向を逆転し、両面搬送路４４から再び画像形成部３４に送り込まれて裏面に画像が形成され、定着装置３８、排紙分岐爪５１、排紙ローラ対３９を通って排紙トレイ４０上に排出される。
【００７２】
定着装置３８は、主電源装置８２、補助電源装置８３からヒータ６３、６４に電力供給を行うことで、かかる画像形成時において、ウォームアップ時には、定着装置３８はヒータ６３、６４の点灯により速やかにウォームアップが終了し、また、定着を行う場合、ヒータ６３、６４の点灯が適宜行われることで、加熱ローラ６１の温度が定着に適した温度に常に良好に維持され、良好な定着が行われる。またこれにより画像形成装置３０による画像形成は良好に行われる。
【００７３】
このような定着装置３８における定着動作、及びこれによる画像形成装置３０における画像形成動作をより良好に行うため、定着装置３８において、図５に示すように、ヒータ６３は、幅方向において互いに異なる発熱分布を有する複数の発熱部６３ａ、６３ｂを有しており、ヒータ６４は、幅方向において互いに異なる発熱分布を有する複数の発熱部６４ａ、６４ｂを有している。
【００７４】
発熱部６３ａ、６４ａは、幅方向の中央部に偏った発熱分布を有する中央発熱部として機能し、発熱部６３ｂ、６４ｂは、幅方向の両端部に偏った発熱分布を有する両端部発熱部として機能するものである。制御部は、図示しないリレー回路のオン／オフにより、発熱部６３ａ、発熱部６４ａ、発熱部６３ｂ、発熱部６４ｂをそれぞれ独立して発熱させることができるようになっている。
【００７５】
ヒータ６３、６４を構成する複数の発熱部は、発熱部６３ａ、６３ｂ、発熱部６４ａ、６４ｂのように２つでなく、３つ以上であっても良い。例えば、発熱部６３ｂ、６４ｂをそれぞれ、幅方向の各端部に偏った発熱分布を有する２つの端部発熱部に分離して構成しても良い。
【００７６】
また、本形態では中央基準で通紙を行うことを重視して、複数の発熱部を中央発熱部と端部発熱部とによって構成したが、片側基準で通紙を行うことを重視する場合には、基準となる側の端部に偏った発熱分布を有する発熱部と、他方の端部及び中央部に偏った発熱分布を有する発熱部とによって複数の発熱部を構成しても良い。
【００７７】
発熱分布に偏りを有する発熱部とともに、通紙領域全体にわたってフラットな発熱分布を有する発熱部を用いても良い。
このように、複数の発熱部の発熱分布を種々組み合わせることで、シート材２の幅方向における大きさすなわちシート幅、シート材２の種類等の様々な条件に適応可能となる。
【００７８】
温度検知手段８８は、幅方向における発熱部６３ａ、６３ｂ、発熱部６４ａ、６４ｂの発熱分布に対応して、幅方向において互いに異なる位置すなわち幅方向における中央部、端部にそれぞれ、中央温度検知手段８８ａ、端部温度検知手段８８ｂを有している。
【００７９】
中央温度検知手段８８ａ、端部温度検知手段８８ｂによる検知信号は制御部に送信される。制御部のＲＯＭには、シート材２がニップ部８１を通過するタイミングを含む通紙時に、中央温度検知手段８８ａ、端部温度検知手段８８ｂのそれぞれによって検知されるべき目標の検知温度が記憶されている。制御部は、中央温度検知手段８８ａによって検知された実際の検知温度が目標の検知温度に達するまで発熱部６３ａ、６４ａを発熱させ、端部温度検知手段８８ｂによって検知された実際の検知温度が目標の検知温度に達するまで発熱部６３ｂ、６４ｂを発熱させる。
【００８０】
このように、温度検知手段８８を幅方向において互いに異なる位置に複数配設することで、加熱ローラ６１の幅方向における温度分布がより詳細把握しより高精度に検知される。また、かかる互いに異なる位置が、ヒータ６３、６４を構成する複数の発熱部６３ａ、６３ｂ、発熱部６４ａ、６４ｂの配設位置に対応しているので、発熱部６３ａ、６３ｂ、発熱部６４ａ、６４ｂの制御が適切に行われ高精度の定着及びこれによる高精度の画像形成が行われるとともに、無駄な電力消費を抑制して省エネルギー効果が得られる。
【００８１】
ここで、幅方向においてヒータ６３、ヒータ６４が配設され加熱ローラ６１を加熱することが可能な最大幅よりも、シート材２の幅である通紙幅が小さい場合すなわち例えばハガキ、Ａ５縦幅、Ｂ５縦幅の通紙を行った場合に、図６（ａ）に示すように、かりに発熱部６３ａ、６３ｂ、発熱部６４ａ、６４ｂのすべてを発熱させるとすると、中央部の通紙幅においてはシート材２が熱を奪うために適正温度に保たれるが、両端部においては温度が過剰となり、端部温度上昇状態が生じる。
【００８２】
よって、制御部は、給紙装置１００から送信された、中央基準、片側基準の何れの給紙か、及びシート材２のサイズの情報に応じ、発熱部６３ａ、６３ｂ、発熱部６４ａ、６４ｂの何れを発熱させるかを決定するようになっており、この場合には、同図（ｂ）に示すように、発熱部６３ａ、発熱部６４ａのみを発熱させる。
【００８３】
このように、シート材２の幅がヒータ６３、６４の幅よりも小さいときには、制御部が、これらに備えられた複数の発熱部６３ａ、６３ｂ、発熱部６４ａ、６４ｂのうち、シート材２の通過領域に対応した発熱部のみに電力供給を行い発熱させることで、同図（ｃ）に示されているように、加熱ローラ６１の温度分布が幅方向全体において均一且つ適正に保たれる。
【００８４】
なお、このような制御は、通紙を行っているときに行うものであり、待機時のような非通紙時には、加熱ローラ６１の温度分布を幅方向全体において均一に保つように、発熱部６３ａ、６３ｂ及び／又は発熱部６４ａ、６４ｂのすべてを同時に発熱させるか、発熱部６３ａ、６４ａと発熱部６３ｂ、６４ｂとを交互に発熱させる。
【００８５】
補助電源制御手段８７は、通紙時に、補助電源装置８３からの、ヒータ６４に備えられた発熱部６４ａ、６４ｂのそれぞれへの電力供給の割合を、中央温度検知手段８８ａにおける目標の検知温度と実際の検知温度との差と、端部温度検知手段８８ｂにおける目標の検知温度と実際の検知温度との差との比率に応じて変化させるようになっている。
【００８６】
例えば、通紙時に、図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、発熱部６４ａ、６４ｂのそれぞれへの電力供給の割合すなわち配電量を５０％ずつとしたときに、同図（ａ）に示すように、幅方向における中央部の温度は目標の検知温度に達しているが、同方向における両端部の温度は目標の検知温度に達しておらず、端部温度落ち込み状態が発生しているとする。
【００８７】
このときには、シート材２の両端部において定着がうまく行われないなど、定着品質が確保されない場合がる。このような場合には、図８（ｂ）、（ｃ）に示すように、発熱部６４ａへの電力供給の割合を５０％から２５％に減らし、発熱部６４ｂへの電力供給の割合を５０％から７５％に増加させることで同図（ａ）に示すように、加熱ローラ６１の温度分布が幅方向全体において均一且つ適正になるようにする。なおこれら２５％、７５％という値は例示であって、加熱ローラ６１の温度分布を幅方向全体において均一且つ適正とするように適宜変化されるが、総和は１００％となるように調整される。
【００８８】
制御部のＲＯＭには、ヒータ６３における目標の検知温度Ｔａと、ヒータ６４における目標の検知温度Ｔｂとが互いに異なる値として記憶されている。具体的には、前者の検知温度Ｔａの方が高い。これらの検知温度Ｔａ、Ｔｂは、少なくとも通紙時に用いられるものである。
【００８９】
図９に示すように、待機時には、同図の例においては、ヒータ６３への給電を適時切り換えるとともに、ヒータ６４への給電を停止状態に維持することで、加熱ローラ６１の温度をかかる目標の検知温度Ｔａと目標の検知温度Ｔｂとの間に保つ。
【００９０】
通紙が開始されると、ヒータ６４への給電を開始するが、実際の検知温度が目標の検知温度Ｔｂに達すると、ヒータ６４への給電を停止する。なおこの場合は上述の所定の時間の経過以前に実際の検知温度が目標の検知温度Ｔｂに達したものとする。その後は実際の検知温度がＴｂ以上であるときにはヒータ６３への給電をオン／オフすることで加熱ローラ６１の温度を目標の検知温度Ｔａと目標の検知温度Ｔｂとの間に保ち、実際の検知温度がＴｂを下回ったときのみ、ヒータ６４への給電を行う。
【００９１】
このように、通紙初期における加熱ローラ６１の温度の低下が著しい時にはヒータ６４による電力補助を行って加熱ローラ６１の温度低下を回避・抑制し、加熱ローラ６１の温度上昇をアシストする。加熱ローラ６１の温度が復帰してきた後は基本的にヒータ６３のみへの給電で加熱ローラ６１の温度を制御するので、補助電源装置８３に蓄えられた電力を無駄に浪費しないため、省エネルギー効果が得られて好ましい。なお、待機時においても、目標の検知温度Ｔａ、Ｔｂを用いてヒータ６３の制御を行っても良いし、通紙時と同様にヒータ６３、６４の制御を行っても良い。
【００９２】
以上本発明の好ましい実施の形態として、本発明を適用した定着装置、この定着装置を備えた画像形成装置、定着方法及びこれらを用いた画像形成方法について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００９３】
例えば、定着装置は、ローラ対タイプの定着装置でなく、ベルトタイプの定着装置であっても良い。ベルトタイプの定着装置としては、図１０に示すように、トナーを定着されるシート材２を搬送するための無端の定着ベルト９１と、定着ベルト９１を巻き掛けられた加熱ローラ６１及び定着ローラ９２と、定着ベルト９１を介して定着ローラ９２に対向して配置された加圧ローラ６２と、加熱ローラ６１の内部に配設されたヒータ６３、６４とを有する定着装置９４が挙げられる。
【００９４】
この定着装置９４においては、定着ベルト９１と加圧ローラ６２とが当接するニップ部９３において、シート材２は、その表面に担持したトナー像を定着される。この定着装置９４は、その余の部分では定着装置３８と同様に構成されている。このようなベルトタイプの定着装置９４およびこれを備えた画像形成装置３０、定着方法及びこれらを用いた画像形成方法によっても、定着装置３８およびこれを備えた画像形成装置３０、定着方法及びこれらを用いた画像形成方法と同様の作用効果が奏される。
【００９５】
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明を適用した定着装置及びこれを有する画像形成装置の概略正面図である。
【図２】図１に示した定着装置の拡大概略正面図である。
【図３】図１に示した定着装置の概略的な回路ブロック図である。
【図４】図２に示した定着装置に備えられた補助電源の放電の様子を表す、時間との相関図である。
【図５】図２に示した定着装置の要部の回路ブロック図である。
【図６】シートの幅方向における温度分布を均一且つ適正にするための１つの条件を示す概念図である。
【図７】シートの幅方向における温度分布を均一且つ適正にするための他の条件を説明するために図８と比較して用いる概念図である。
【図８】シートの幅方向における温度分布を均一且つ適正にするための他の条件を示す概念図である。
【図９】第１、第２の発熱手段の目標の検知温度が互いに異なることによる、これら発熱手段への給電の態様及び実際の検知温度の推移の一例を示す概念図である。
【図１０】本発明を適用した他の構成の定着装置の概略図である。
【符号の説明】
【００９７】
２    シート
３０    画像形成装置
３８    定着装置
６３    第１の発熱手段
６３ａ    中央発熱部
６３ｂ    端部発熱部
６３ａ、６３ｂ    第１の発熱手段に備えられた複数の発熱部
６４    第２の発熱手段
６４ａ    中央発熱部
６４ｂ    端部発熱部
６４ａ、６４ｂ    第２の発熱手段に備えられた複数の発熱部
８３    補助電源
８７    制御手段（一部）
８８    温度検知手段
８８ａ    中央温度検知手段
８８ｂ    端部温度検知手段
８８ａ、８８ｂ    複数の温度検知手段
９４    定着装置
Ｔａ    第１の発熱手段における目標の検知温度
Ｔｂ    第２の発熱手段における目標の検知温度
【図１】
2008310051.tif 000003
【図２】
2008310051.tif 000004
【図３】
2008310051.tif 000005
【図４】
2008310051.tif 000006
【図５】
2008310051.tif 000007
【図６】
2008310051.tif 000008
【図７】
2008310051.tif 000009
【図８】
2008310051.tif 000010
【図９】
2008310051.tif 000011
【図１０】
2008310051.tif 000012