(57)【要約】【課題】定着保証温度を確保しつつ、所定電力内で最大の生産性を実現することができる定着装置を提供する。【解決手段】片面画像形成モードと両面画像形成モードでヒータ５及びヒータ６への供給電力量を変化させることにより、最も定着ローラ２の表面温度降下が大きい片面画像形成モード中に所定本体電力を維持しつつ最大量の電力を定着装置１に供給することが可能となる。その結果、定着装置１に備わるヒータ５，６が最大発熱量を発揮することが可能となり、所定本体電力内で高生産性を実現できる定着装置１を実現することができた。【選択図】  図２
2004226809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートを挟持搬送する一対の回転体と、
該一対の回転体の少なくとも一方の内部に配置された第１発熱体と、
前記一対の回転体の少なくとも一方の表面に圧接されながら回転する第２回転体と、
該第２回転体の内部に配置された第２発熱体と、
を備え、
前記一対の回転体での挟持搬送時にシートを加熱加圧してシートに画像形成された画像を定着させる定着装置において、
前記第１発熱体と前記第２発熱体の発熱量を独立に変化させる発熱量制御手段を設け、
シートに画像を形成する際の画像形成モードに応じて前記第１発熱体と前記第２発熱体の発熱量を独立に変化させることを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば複写機及びプリンタなどの電子写真式画像形成装置に関し、特に画像形成装置内に用いられる定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真方式を用いた定着装置は、転写材と、静電的に転写材に担持された樹脂、磁性体、着色料等からなるトナーとを、互いに圧接・回転している定着ローラと加圧ローラの圧接部で挟持搬送しながら熱と圧力を加えることなどで溶融定着させる熱ローラ方式が主流である。
【０００３】
この種の定着装置においては、画像品質（定着性と光沢感など）を良好に保つために定着ローラの表面には、シリコーンゴム等の耐熱弾性層を被覆したものが用いられることが多い。また、その上にパーテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）やパーフロロアルコキシ（ＰＦＡ）等からなる耐熱性離型層樹脂を被覆することで良好な離型性を保っている。
【０００４】
加圧ローラも、両面画像品質を考慮してシリコーンゴム等の耐熱弾性層を被覆したものが用いられることが多い。また、その上にパーテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）やパーフロロアルコキシ（ＰＦＡ）等からなる耐熱性離型層樹脂を被覆することで良好な離型性を保っている。
【０００５】
このような熱ローラ方式の定着装置は、従来、定着ローラや加圧ローラのシリンダ内部に例えばハロゲンランプなどの熱源を設け、ハロゲンランプの点灯することによりローラ加熱（内面加熱方式）を行っている。
【０００６】
この内面加熱方式の場合には、定着ローラの表面に設けられる耐熱弾性層の熱伝導性が悪いため、定着ローラの表面温度を検知する温度検知センサが、未定着トナー像を担持した転写材の連続通紙などによる定着ローラ表面の温度低下を検知し、定着ローラの内部に設けられたハロゲンランプを点灯させても、ハロゲンランプからの熱がローラ表面に到達するまでに多くの時間を必要とする。このため定着ローラの表面温度は、ハロゲンランプからの熱がローラ表面に伝達されるまで低下しつづけ、最低定着保証温度を下回り定着不良が発生してしまう虞れがあった。
【０００７】
そこで、上記定着不良を防止する対策として、熱源を内蔵し熱伝導率の高い物質を用いたローラ（外部加熱ローラ）を弾性層が設けられている定着ローラの表面に圧接させて、外部加熱ローラを定着ローラに圧接させながら回転させることにより定着ローラを表面から直接加熱する方式（外部加熱方式）が用いられている。
【０００８】
外部加熱方式では、外部加熱ローラ表面を定着ローラ表面より高い温度に制御し、外部加熱ローラと定着ローラの圧接部（ニップ）で外部加熱ローラから定着ローラ表面へ直接伝熱にするため、上記内面加熱方式に比べ定着ローラの温度低下を効果的に防止できる利点がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような外部加熱方式の場合には、下記のような問題が生じていた。
【００１０】
上述したとおり、外部加熱方式では外部加熱ローラの表面温度を定着ローラ温度より高く維持しなければならず、従来の定着装置より外部加熱ローラからの放熱量の分だけ画像形成時に多くの電力が必要であった。
【００１１】
その結果、例えば、電源規格１００Ｖ／１５Ａ仕様といった所定電力内で、そもそも多くの定着装置の使用電力が必要である高速機に外部加熱方式の定着装置を採用することは困難であった。
【００１２】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、定着保証温度を確保しつつ、所定電力内で最大の生産性を実現することができる定着装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の定着装置にあっては、
シートを挟持搬送する一対の回転体と、
該一対の回転体の少なくとも一方の内部に配置された第１発熱体と、
前記一対の回転体の少なくとも一方の表面に圧接されながら回転する第２回転体と、
該第２回転体の内部に配置された第２発熱体と、
を備え、
前記一対の回転体での挟持搬送時にシートを加熱加圧してシートに画像形成された画像を定着させる定着装置において、
前記第１発熱体と前記第２発熱体の発熱量を独立に変化させる発熱量制御手段を設け、
シートに画像を形成する際の画像形成モードに応じて前記第１発熱体と前記第２発熱体の発熱量を独立に変化させることを特徴とする。
【００１４】
前記画像形成モードには、片面画像形成モードと両面画像形成モードがあり、
片面画像形成モードの前記第１発熱体と前記第２発熱体の総発熱量を、両面画像形成モードの前記第１発熱体と前記第２発熱体の総発熱量よりも大きくすることが好適である。
【００１５】
両面画像形成モードは、シートの一面目の画像形成と二面目の画像形成が交互に行われるモードであることが好適である。
【００１６】
前記発熱量制御手段は、前記第１発熱体と前記第２発熱体への供給電力量を変更して発熱量を変化させる供給電力制御手段であることが好適である。
【００１７】
前記発熱量制御手段は、前記第１発熱体と前記第２発熱体の単位時間あたりに点灯する比率を変更して発熱量を変化させる点灯比率制御手段であることが好適である。
【００１８】
シートを挟持搬送する一対の回転体と、
該一対の回転体の少なくとも一方の内部に配置された第１発熱体と、
前記一対の回転体の少なくとも一方の表面に圧接されながら回転する第２回転体と、
該第２回転体の内部に配置された第２発熱体と、
を備え、
前記一対の回転体での挟持搬送時にシートを加熱加圧してシートに画像形成された画像を定着させる定着装置において、
前記第１発熱体として、発熱量の異なる２つの発熱体を有し、
シートに画像を形成する際の画像形成モードに応じて２つの前記第１発熱体のうちどちらか一方と前記第２発熱体とを用いた加熱制御を行うことを特徴とする。
【００１９】
前記画像形成モードには、片面画像形成モードと両面画像形成モードがあり、
２つの前記第１発熱体の内の一方と前記第２発熱体の総発熱量は、前記第１発熱体の他方と前記第２発熱体の総熱量よりも発熱量が大きいものであり、
片面画像形成モードでは前記第１発熱体の一方と前記第２発熱体を用いた加熱制御を行い、両面画像形成モードでは前記第１発熱体の他方と前記第２発熱体を用いた加熱制御を行うことが好適である。
【００２０】
両面画像形成モードは、シートの一面目の画像形成と二面目の画像形成が交互に行われるモードであることが好適である。
【００２１】
本発明の画像形成装置にあっては、
上記の定着装置と、
該定着装置へ搬送されるシートに画像を形成する画像形成部と、
を備えたことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２３】
（第１の実施の形態）
図１〜図２を参照して、第１の実施の形態について説明する。
【００２４】
まず、図１を用いて画像形成装置の全体構成及び動作を説明する。図１は画像形成装置の概略構成断面図を示す。
【００２５】
画像形成装置本体４０の上面には、自動原稿読み取り部４１が位置している。自動原稿読み取り部４１は、原稿の両面を反転し、プラテンガラス上に自動給送し、ＣＣＤ等の受光素子によってプラテンガラス上の原稿の画像情報を読み取り、画像信号として出力する。
【００２６】
次に、不図示の画像処理部で自動原稿読み取り部４１より出力する画像信号を、レーザ記録に適した記録信号に変換、処理を行う。
【００２７】
レーザ光学系４２は、記録信号によって発光し、回転する感光体ドラム４３上に光走査を行い、一次帯電器４５によって帯電された感光体ドラム４３上に潜像を形成する。
【００２８】
ここで、感光体ドラム４３とその周辺部に設けた一次帯電器４５、表面電位計５０、現像器４６、ポスト帯電器４７、転写帯電器５１、分離帯電器５２、クリーナ４８、前露光ランプ４９とから画像形成部４４が構成されている。
【００２９】
画像形成部４４は、感光体ドラム４３上の潜像を現像してトナー像とする。その後、トナー像は、感光体ドラム４３上から給紙部９ａ〜９ｄのいずれかから同期して給紙されるシートとしての転写材Ｐ上に転写される。
【００３０】
片面画像形成モード時は、転写後のトナー像Ｔを保持した転写材Ｐは搬送ベルト５３で搬送され定着装置１で定着された後、排紙部５６より排出される。
【００３１】
なお、排紙部５６には、図示されていないが、ステープル等の仕上げを可能とするフィニッシャが設けられていて、排紙された複数枚の転写材Ｐ毎にステープル処理がなされる。
【００３２】
両面画像形成モード時は、定着装置１によって転写材Ｐの片面への画像定着を終了した片面画像形成済みの転写材Ｐは、反転搬送部６０へ搬送され、反転部３１で反転された後、反転された転写材Ｐを搬送する反転搬送路を通過して画像形成部４４へ再送され、転写材Ｐの裏面へのトナー像Ｔの転写が行われる。
【００３３】
反転搬送部６０は、片面画像形成済みの転写材Ｐをスタック内に集積してこの集積後に排出する方式と異なり、スタックを設けない片面画像形成済みの転写材Ｐを直ちに画像形成部４４へ搬送する“ノンスタック方式”の反転搬送部である。この種のノンスタック方式の反転搬送部は、スタック部分でのロスをなくす効果を有している。
【００３４】
また、スタック方式の反転搬送部では、転写材Ｐをスタック内に集積して一次載置を行うため、転写材Ｐがどのローラにもニップされない状態が生じ、定着直後の片面画像形成済みの転写材Ｐに必ず発生するカールによりスタック等の載置部でのジャムや重送等の発生が非常に多かった。しかし、ノンスタック方式の反転搬送部では、常に転写材Ｐはローラにニップされているため、スタック方式での給送信頼性低下の要因は大幅に低減される。
【００３５】
本実施の形態では、ノンスタック方式の両面画像形成の生産性を向上させるために、転写材Ｐの１面目の画像形成と２面目の画像形成とを交互に行う方法を採用している。
【００３６】
次に図２に基づいて第１の実施の形態に係る定着装置１について説明する。
【００３７】
定着装置１は、互いに表面で圧接されるとともに回転自在に配置された弾性層を有する一対の回転体としての定着ローラ２および加圧ローラ３と、定着ローラ２表面に圧接されるとともに回転自在に配置された第２回転体としての外部加熱ローラ４と、を備える。
【００３８】
また、定着ローラ２と外部加熱ローラ４のシリンダ内の中心部で回転軸の軸方向に沿って内蔵されるハロゲンランプなどの第１発熱体としてのヒータ５と第２発熱体としてのヒータ６とが設けられている。
【００３９】
また、ヒータ５およびヒータ６への供給電力量を変化させるインバータなどの不図示の供給電力量制御手段が設けられている。
【００４０】
外部加熱ローラ４は、不図示の当接−離間制御機構により定着ローラ２に当接及び離間が可能となっている。
【００４１】
また、定着ローラ２と外部加熱ローラ４との表面に当接するようにして配置されてローラの表面温度を検出する温度検出手段として設けられた第１温度センサ７と第２温度センサ８や、未定着のトナー像Ｔを担持しながら搬送される転写材Ｐを定着ローラ２と加圧ローラ３との圧接部（ニップ部）へ案内する搬送ガイド５４や、加圧ローラ３の表面に当接または近接して転写材Ｐを分離させる分離爪９などを備えた構成である。
【００４２】
上記構成を用いて、加熱されている外部加熱ローラ４を定着ローラ２表面に接触回転させることにより、定着ローラ２の表面の直接加熱を可能にしている。
【００４３】
定着ローラ２は、例えば外径は５０ｍｍで厚さ３ｍｍのアルミニウム製シリンダの表面に、厚さ３ｍｍでＪＩＳ−Ａ硬度３０〜６０度のシリコーンゴムが被服されて形成されている。また表面の離型性を高めるために、例えば、厚さ２０〜７０μｍのＰＴＦＥや厚さ５０〜１００μｍのＰＦＡ等のフッ素樹脂層を設けるようにしてもよい。
【００４４】
加圧ローラ３は、例えば外径は３８ｍｍで厚さ２ｍｍのアルミニウム製シリンダで、厚さ２ｍｍでＪＩＳ−Ａ硬度４０〜７０度のシリコーンゴムが被服されて形成されている。また表面の離型性を高めるために、例えば、厚さ２０〜７０μｍのＰＴＦＥや厚さ５０〜１００μｍのＰＦＡ等のフッ素樹脂層を設けるようにしてもよい。
【００４５】
外部加熱ローラ４は、外径３０ｍｍで厚さ３ｍｍのアルミニウム製シリンダもしくは鉄製シリンダが用いられている。シリンダ表層には離型性を高めるためにフッ素樹脂をコーティングしている。熱抵抗を小さくするためにフッ素樹脂層は薄くしたほうが好ましく、耐摩耗性も考慮して厚さ２０μｍ〜５０μｍ程度を採用している。フッ素樹脂に熱伝導率を向上させるためにカーボンフィラーなどを分散させたものを用いてもよい。また、外部加熱ローラ４のシリンダ内面には、熱吸収率をあげるため黒塗り塗装がされている。
【００４６】
上記定着ローラ２に内蔵するヒータ５として、電圧１００Ｖ／電力３５０Ｗ仕様のハロゲンランプ用いている。
【００４７】
また、外部加熱ローラ４に内蔵するヒータ６として、電圧１００Ｖ／電力３５０Ｗ仕様のハロゲンランプを用いている。
【００４８】
次に第１の実施の形態の特徴部分について説明する。
【００４９】
従来は、画像形成中に定着装置が使用可能な電力は、本体許容電力から画像形成中に定着装置以外で最も消費される電力を引いた電力値以下に設定されていた。そのため、例えば、片面画像形成モードにおいても、両面搬送駆動など両面画像形成モード中にのみ消費する電力も含めて本体許容電力から差し引いた電力のみしか定着装置に供給できないことになる。
【００５０】
しかし、第１の実施の形態では、片面画像形成モード中と両面画像形成モード中で定着装置１に供給する電力を可変制御する供給電力量制御手段を有しているので、片面画像形成モードにおいても本体許容電力を維持しつつ最大電力を定着装置１に供給することが可能となっている。
【００５１】
以下に具体的な例を挙げて説明する。第１の実施の形態では、１００Ｖ／１５Ａ電源対応の複写機であり、片面画像形成モード中に定着装置１が使用できうる最大電力を７００Ｗとした。複写機の残りの８００Ｗは片面画像形成モード中に前露光ランプ４９など定着装置１以外で消費されるものであって、両面画像形成モード中にのみ必要な両面搬送駆動や反転搬送部ファンなどに消費される電力は含んでいない。
【００５２】
よって、片面画像形成モード中に定着装置１に１００Ｖの電圧を印加させることにより３５０Ｗ（ヒータ５）＋３５０Ｗ（ヒータ６）＝総電力量７００Ｗでハロゲンランプが発熱し定着ローラ２と外部加熱ローラ４が加熱されるようになっている。なお、２本のヒータ５，６の合計電力７００Ｗは上述したとおり片面画像形成モードで未定着のトナー像Ｔの転写材Ｐへの定着が可能な許容電力内である。
【００５３】
一方、両面画像形成モード中では、片面画像形成モード中に定着装置１が使用できうる最大電力７００Ｗから両面搬送駆動や反転搬送部ファンなど両面画像形成モード中にのみ消費される電力分として７０Ｗをさらに差し引いた６３０Ｗしか定着装置１で使用することができない。
【００５４】
そのため、両面画像形成モード中では、電圧１００Ｖ／電力３５０Ｗ仕様のハロゲンランプであるヒータ５、ヒータ６に印加する電圧を不図示のインバータを用いて電圧を９４Ｖに変換することにより、それぞれ約３１５Ｗ＋約３１５Ｗ＝約６３０Ｗの電力量でハロゲンランプが発熱し定着ローラ２と外部加熱ローラ４が加熱されるようになっている。勿論のこと、２本のヒータ５，６の合計電力６３０Ｗは上述したとおり両面画像形成モードで未定着のトナー像Ｔの転写材Ｐへの定着が可能な許容電力内である。
【００５５】
なお、ハロゲンランプの電力−電圧特性は（Ｗ／Ｗ０）＝（Ｖ／Ｖ０）１．５４の関係にあり、上記数値はこの計算式に基づいたものである。
【００５６】
上記構成を用いて、
（１）片面画像形成モード（４０ｃｐｍ（ｃｏｐｙ／ｍｉｎｕｔ）、紙サイズＡ４、連続通紙５００枚）、
（２）両面画像形成モード（２０ｃｐｍ、紙サイズＡ４、連続通紙５００枚）、
（３）従来比較例（４０ｃｐｍ、紙サイズＡ４、連続通紙５００枚）、
でそれぞれ定着ローラ２の表面温度推移をモニターしつつ定着性評価を行った。
【００５７】
ここでは、スタンバイ時の定着ローラ２の表面温度を１９０℃に設定し、外部加熱ローラ４の表面温度を２２０℃に設定した。スタンバイ時は、上述した当接−離間制御機構により外部加熱ローラ４は定着ローラ２から離間している。画像形成時には、当接−離間制御機構により外部加熱ローラ４は定着ローラ２に当接して、定着ローラ２が回転することにより外部加熱ローラ４が従動回転をしながら定着ローラ２の表面を直接加熱する。
【００５８】
以下にこれらの定着性評価の結果を示す。
【００５９】
（１）片面画像形成モード（４０ｃｐｍ、紙サイズＡ４、連続通紙５００枚）の場合、画像形成を開始すると、転写材Ｐが定着ローラ２と加圧ローラ３のニップ部で連続して熱を奪うために起きる定着ローラ２の表面温度が下がりはじめる。一方、定着ローラ２内部のヒータ５（３５０Ｗ）を用いて加熱し、更に外部加熱ローラ４内部のヒータ６（３５０Ｗ）を用いて加熱し、加熱された外部加熱ローラ４を定着ローラ２に当接回転させることにより、定着ローラ２の表面温度は約１７０℃で平衡状態となった。定着性を評価したところ１〜５００枚目まで問題なく、４０ｃｐｍの高生産性においても良好な定着性が得られた。
【００６０】
（２）両面画像形成モード（２０ｃｐｍ、紙サイズＡ４、連続通紙５００枚）の場合、片面画像形成モード時と同様に、定着ローラ２と加圧ローラ３のニップ部で転写材Ｐが熱を奪うために定着ローラ２の表面温度が降下する。但し、片面画像形成モードと異なり両面画像形成モードでは、転写材Ｐの１面目の画像形成と２面目の画像形成を交互に行うノンスタック方式を採用しているために、定着装置１には一枚間隔で一度定着され暖められた転写材Ｐが再度、ニップ部に至る。そのため、片面画像形成モード時に比べて定着ローラ２の表面から転写材Ｐが奪う熱量は少なかった。したがって、片面画像形成モード時に比べて７０Ｗ電力が少ない状況において定着ローラ２の内部のヒータ５に３１５Ｗを印加して加熱し更に外部加熱ローラ４の内部のヒータ６に３１５Ｗを印加して加熱し、加熱された外部加熱ローラ４を定着ローラ２に接触回転させることにより定着ローラ表面温度は約１７０℃で平衡状態となり良好な定着性が得られた。
【００６１】
なお、本実施の形態では、両面画像形成モードとして生産性を向上させるために、転写材Ｐの１面目の画像形成と２面目の画像形成を交互に行うノンスタック方式を採用して説明したが、転写材Ｐの１面目の定着終了後に中間トレイのようなスタックの積載部に一時積載し、その後２面目の画像形成及び定着を連続して行なう方式（スタック方式）においても、本実施の形態の構成を用いて同様に良好な定着性が得られた。
【００６２】
このスタック方式での中間トレイ容量は本体スペース関係上約５０枚程度であり、当然のことながら連続通紙５０枚までは片面画像形成モードと同様の定着ローラ２の温度降下を示すが、連続通紙５０枚までは定着保証温度を確保でき良好な定着性が得られた。その後は、連続して一面目定着終了後の暖められた転写材Ｐがニップ部に至るために、２面目の定着過程ではむしろ定着ローラ２の温度は増加傾向にあったために良好な定着性が得られたことは言うまでもない。
【００６３】
（３）従来比較例（片面画像形成モード４０ｃｐｍ、紙サイズＡ４、連続通紙５００枚）の場合、（両面画像形成モード２０ｃｐｍ、紙サイズＡ４、連続通紙５００枚）の場合、従来の定着装置では、片面画像形成モードと両面画像形成モードで定着装置に供給する電力量を切り替えていなかったため、最も本体電力を消費する両面画像形成モードを定着装置で使用できうる最大電力（６３０Ｗ）を用いて片面画像形成モード中も定着動作していた。その結果、片面画像形成モードでは、電力不足により定着ローラの表面温度降下が顕著となり約１００枚目以降から定着不良が発生した。それを回避するためには本体使用電力規格を変更し定着装置への供給電力を増加するか、単位時間当たりの生産性を落とさなければならなかった。
【００６４】
なお、従来技術で触れたとおり外部加熱ローラがない内面加熱方式では定着ローラの弾性層の熱抵抗が大きいため、上記実験（４０ｃｐｍ、紙サイズＡ４、連続通紙５００枚）を同様に行うと電力の大小問わず最初の数枚目〜十数枚目で定着不良が起きてしまう。
【００６５】
このように、第１の実施の形態では、片面画像形成モードと両面画像形成モードでヒータ５及びヒータ６への供給電力量を変化させることにより、最も定着ローラ２の表面温度降下が大きい片面画像形成モード中に所定本体電力を維持しつつ最大量の電力を定着装置１に供給することが可能となる。その結果、定着装置１に備わるヒータ５，６が最大発熱量を発揮することが可能となり、所定本体電力内で高生産性を実現できる定着装置１を実現することができた。
【００６６】
なお、第１の実施の形態では、定着ローラ２と外部加熱ローラ４に内蔵するヒータ５とヒータ６の両ヒータへの印加電圧をインバータなどを用いて変化させることにより、片面画像形成モードと両面画像形成モードでヒータ５及びヒータ６の総発熱量を切り替えていたが、一方のヒータのみをインバータなどをもちいて印加電圧を変化させ発熱量を変化させることにより、片面画像形成モードと両面画像形成モードでヒータ５及びヒータ６の総発熱量を切り替えても勿論よい。
【００６７】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、ヒータ５，６への供給電力量を変更することにより、片面画像形成モードと両面画像形成モードでヒータ５，６の発熱量を切り替えていた。しかし、第２の実施の形態では、点灯比率制御手段を用いてヒータ５，６の単位時間当たりの点灯比率を制御することによって、片面画像形成モードと両面画像形成モードでヒータ５，６の平均発熱量を切り替えることを可能とし、インバータなど供給電力制御手段を用いない簡易な構成で第１の実施の形態と同様の効果が得る。
【００６８】
ここで、第２の実施の形態での定着装置１は、第１の実施の形態で説明した図２に示すものと同様である。
【００６９】
なお、第１、第２の実施の形態に限られず、供給電力制御手段や点灯比率制御手段の他にも片面画像形成モードと両面画像形成モードでヒータ５，６の発熱量を変化させる発熱量制御手段を設けることができればそれは本発明の範疇である。
【００７０】
（第３の実施の形態）
第１の実施の形態では、ヒータ５，６への印加電圧をインバータなどの供給電力制御手段を用いて変化させることにより、片面画像形成モードと両面画像形成モードで定着装置１の使用電力を変化させていた。しかし、第３の実施の形態では、定着ローラ２の内部に異なる電力のヒータ５ａ，５ｂを２本具備させ、片面画像形成モードと両面画像形成モードで２本のヒータ５ａ，５ｂを使い分けることにより定着装置１への使用電力を変化させることにより、第１、第２の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００７１】
以下に図３に基づいて第３の実施の形態を詳しく述べる。定着装置１は、互いに表面で圧接されるとともに回転自在に配置された弾性層を有する一対の回転体としての定着ローラ２および加圧ローラ３と、定着ローラ２表面に圧接されるとともに回転自在に配置された第２回転体としての外部加熱ローラ４と、を備える。
【００７２】
また、定着ローラ２と外部加熱ローラ４のシリンダ内の中心部で回転軸の軸方向に沿って内蔵されるハロゲンランプなどの２つの第１発熱体としてのヒータ５ａ，５ｂと第２発熱体としてのヒータ６とが設けられている。
【００７３】
また、ヒータ５ａ，５ｂおよびヒータ６への供給電力量を変化させるインバータなどの不図示の供給電力量制御手段が設けられている。
【００７４】
外部加熱ローラ４は、不図示の当接−離間制御機構により定着ローラ２に当接及び離間が可能となっている。
【００７５】
また、定着ローラ２と外部加熱ローラ４との表面に当接するようにして配置されてローラの表面温度を検出する温度検出手段として設けられた第１温度センサ７と第２温度センサ８や、未定着のトナー像Ｔを担持しながら搬送される転写材Ｐを定着ローラ２と加圧ローラ３との圧接部（ニップ部）へ案内する搬送ガイド５４や、加圧ローラ３の表面に当接または近接して転写材Ｐを分離させる分離爪９などを備えた構成である。
【００７６】
上記構成を用いて、加熱されている外部加熱ローラ４を定着ローラ２の表面に接触回転させることにより、定着ローラ２の表面を直接加熱することを可能にしている。
【００７７】
定着ローラ２に内蔵するヒータ５ａは電圧１００Ｖ／電力３５０Ｗ仕様のハロゲンランプとし、ヒータ５ｂは電圧１００Ｖ／電力３３０Ｗ仕様のハロゲンランプとする。外部加熱ローラ４に内蔵するヒータ６は電圧１００Ｗ／電力２８０Ｗ仕様のハロゲンランプとする。
【００７８】
第３の実施形態では、１００Ｖ／１５Ａ電源対応の複写機であり、片面画像形成モード中に定着装置１が使用できうる最大電力を７００Ｗとする。複写機の残りの８００Ｗは片面画像形成モード中に前露光ランプ４９など定着装置１以外で消費されるものであって、両面画像形成モード中にのみ必要な両面搬送駆動や反転搬送部ファンなどに消費される電力は含んでいない。
【００７９】
片面画像形成モード中は定着ローラ２内蔵のヒータ５ａ（電力３５０Ｗ）と外部加熱ローラ内蔵のヒータ６（３５０Ｗ）＝定着総電力量７００Ｗでハロゲンランプが発熱し定着ローラ２と外部加熱ローラ４が加熱されるようになっている。なお、２本のヒータ５ａ，６の合計電力７００Ｗは上述したとおり片面画像形成モードで未定着のトナー像Ｔの転写材Ｐへの定着が可能な許容電力内である。
【００８０】
一方、両面画像形成モード中では片面画像形成モード中に定着装置１が使用できうる最大電力７００Ｗから両面搬送駆動や反転搬送部ファンなど両面画像形成モード中にのみ消費される電力分として７０Ｗを差し引いた６３０Ｗしか定着装置１で使用できない。
【００８１】
よって、両面画像形成モード中は、定着ローラ２内蔵のヒータ５ｂ（電力２８０Ｗ）と外部加熱ローラ４内蔵のヒータ６（３５０Ｗ）＝定着総電力量６３０Ｗでハロゲンランプが発熱し定着ローラ２と外部加熱ローラ４が加熱されるようになっている。
【００８２】
上記構成を用いて、第１の実施形態と同様に、
（１）片面画像形成モード（４０ｃｐｍ、紙サイズＡ４、連続通紙５００枚）、
（２）両面画像形成モード（２０ｃｐｍ、紙サイズＡ４、連続通紙５００枚）、
（３）従来比較例（４０ｃｐｍ、紙サイズＡ４、連続通紙５００枚）、
でそれぞれ定着ローラ２の表面温度推移をモニターしつつ定着性評価を行った。
【００８３】
スタンバイ時の定着ローラ２の表面温度を１９０℃に設定し、外部加熱ローラ４の表面温度を２２０℃に設定した。スタンバイ時は、上記した当接−離間制御機構により外部加熱ローラ４は定着ローラ２から離間している。コピー動作開始すると、同様に当接離間制御機構により外部加熱ローラ４は定着ローラ２に当接して、定着ローラ２が回転することにより外部加熱ローラ４従動回転をしながら定着ローラ２の表面を直接加熱する。
【００８４】
以下にこれらの定着性評価の結果を示す。
【００８５】
（１）片面画像形成モード（４０ｃｐｍ、紙サイズＡ４、連続通紙５００枚）の場合、画像形成を開始すると、転写材Ｐが定着ローラ２と加圧ローラ３のニップ部で連続して熱を奪うために起きる定着ローラ２の表面温度が下がりはじめる。一方で定着ローラ２の内部のヒータ５ａ（電力３５０Ｗ）で加熱し、更に外部加熱ローラ４内部のヒータ６（電力３５０Ｗ）を用いて加熱し、加熱された外部加熱ローラ４を定着ローラ２に当接回転させることにより、定着ローラ２の表面温度は約１７０℃で平衡状態となった。定着性を評価したところ１〜５００枚目まで問題なく、４０ｃｐｍの高生産性においても良好な定着性が得られた。
【００８６】
（２）両面画像形成モード（２０ｃｐｍ、紙サイズＡ４、連続通紙５００枚）の場合、片面画像形成モード時と同様に、定着ローラ２と加圧ローラ３のニップ部で転写材Ｐが熱を奪うために定着ローラ２の表面温度が降下する。但し、片面画像形成モードと異なり両面画像形成モードでは、転写材Ｐの１面目の画像形成と２面目の画像形成を交互に行うノンスタック方式を採用しているために、定着装置１には一枚間隔で一度定着され暖められた転写材Ｐが再度、ニップ部に至る。そのため、片面画像形成モード時に比べて定着ローラ２の表面から転写材Ｐが奪う熱量は少なかった。したがって、片面画像形成モードに比べて７０Ｗ電力が少ない状況において定着ローラ２内部のヒータ５ｂ（電力２８０Ｗ）を用いて加熱し更に外部加熱ローラ４内部のヒータ６（電力３５０Ｗ）を用いて加熱し、加熱された外部加熱ローラ４を定着ローラ２に接触回転させることにより定着ローラ２の表面温度は約１７０℃で平衡状態となり良好な定着性が得られた。
【００８７】
なお、第１の実施の形態と同様に、両面画像形成モードとして生産性を向上させるために、転写材Ｐの１面目の画像形成と２面目の画像形成を交互に行うノンスタック方式を採用して説明したが、転写材Ｐの１面目の定着終了後に中間トレイのようなスタックの積載部に一時積載し、その後２面目の画像形成及び定着を連続して行う方式（スタック方式）においても、本実施の形態の構成を用いて同様に良好な定着性が得られた。
【００８８】
このスタック方式での中間トレイ容量は本体スペース関係上約５０枚程度であり、当然のことながら連続通紙５０枚までは片面画像形成モードと同様の定着ローラ２の温度降下を示すが、連続通紙５０枚までは定着保証温度を確保でき良好な定着性が得られた。その後は、連続して一面目定着終了後の暖められた転写材Ｐがニップ部に至るために、２面目の定着過程ではむしろ定着ローラ２の温度は増加傾向にあったために良好な定着性が得られたことは言うまでもない。
【００８９】
（３）従来比較例（４０ｃｐｍ、紙サイズＡ４、連続通紙５００枚）の場合、従来の定着装置では、片面画像形成モードと両面画像形成モードで、定着ローラ内部の発熱量が異なる２本のヒータを使い分けていなかった。そのため、片面画像形成モードと両面画像形成モードで定着使用電力を切り替えることができず、最も本体電力を消費する両面画像形成モード中に定着装置で使用できうる最大電力（上記例では６３０Ｗ）を用いて片面画像形成モード中も定着動作していた。その結果、片面画像形成モードでは電力不足により定着ローラの表面温度降下が顕著となり約１００枚目以降から定着不良が発生した。それを回避するためには本体使用電力規格を変更し定着装置への供給電力を増加するか、単位時間当たりの生産性を落とさなければならなかった。
【００９０】
なお、従来技術で触れたとおり外部加熱ローラがない内面加熱方式では定着ローラの弾性層の熱抵抗が大きいため、上記実験（４０ｃｐｍ、紙サイズＡ４、連続通紙５００枚）を同様に行うと電力の大小問わず最初の数枚〜十数枚目で定着不良が起きてしまう。
【００９１】
このように、第３の実施の形態では、片面画像形成モードと両面画像形成モードで定着ローラ２の内部の発熱量が異なる２本のヒータ５ａ，５ｂを使い分けることにより、最も定着ローラ２の表面温度降下が大きい片面画像形成モード中に所定本体電力を維持しつつ、定着装置１に備わるヒータ５ａ，５ｂ，６が最大発熱量を発揮することが可能となり、所定本体電力内で高生産性を実現できる定着装置１を実現することができた。
【００９２】
以下に本発明の実施態様を列挙する。
【００９３】
［実施態様１］
シートを挟持搬送する一対の回転体と、
該一対の回転体の少なくとも一方の内部に配置された第１発熱体と、
前記一対の回転体の少なくとも一方の表面に圧接されながら回転する第２回転体と、
該第２回転体の内部に配置された第２発熱体と、
を備え、
前記一対の回転体での挟持搬送時にシートを加熱加圧してシートに画像形成された画像を定着させる定着装置において、
前記第１発熱体と前記第２発熱体の発熱量を独立に変化させる発熱量制御手段を設け、
シートに画像を形成する際の画像形成モードに応じて前記第１発熱体と前記第２発熱体の発熱量を独立に変化させることを特徴とする定着装置。
【００９４】
［実施態様２］
前記画像形成モードには、片面画像形成モードと両面画像形成モードがあり、
片面画像形成モードの前記第１発熱体と前記第２発熱体の総発熱量を、両面画像形成モードの前記第１発熱体と前記第２発熱体の総発熱量よりも大きくすることを特徴とする実施態様１に記載の定着装置。
【００９５】
［実施態様３］
両面画像形成モードは、シートの一面目の画像形成と二面目の画像形成が交互に行われるモードであることを特徴とする実施態様２に記載の定着装置。
【００９６】
［実施態様４］
前記発熱量制御手段は、前記第１発熱体と前記第２発熱体への供給電力量を変更して発熱量を変化させる供給電力制御手段であることを特徴とする実施態様１、２又は３に記載の定着装置。
【００９７】
［実施態様５］
前記発熱量制御手段は、前記第１発熱体と前記第２発熱体の単位時間あたりに点灯する比率を変更して発熱量を変化させる点灯比率制御手段であることを特徴とする実施態様１、２又は３に記載の定着装置。
【００９８】
［実施態様６］
シートを挟持搬送する一対の回転体と、
該一対の回転体の少なくとも一方の内部に配置された第１発熱体と、
前記一対の回転体の少なくとも一方の表面に圧接されながら回転する第２回転体と、
該第２回転体の内部に配置された第２発熱体と、
を備え、
前記一対の回転体での挟持搬送時にシートを加熱加圧してシートに画像形成された画像を定着させる定着装置において、
前記第１発熱体として、発熱量の異なる２つの発熱体を有し、
シートに画像を形成する際の画像形成モードに応じて２つの前記第１発熱体のうちどちらか一方と前記第２発熱体とを用いた加熱制御を行うことを特徴とする定着装置。
【００９９】
［実施態様７］
前記画像形成モードには、片面画像形成モードと両面画像形成モードがあり、
２つの前記第１発熱体の内の一方と前記第２発熱体の総発熱量は、前記第１発熱体の他方と前記第２発熱体の総熱量よりも発熱量が大きいものであり、
片面画像形成モードでは前記第１発熱体の一方と前記第２発熱体を用いた加熱制御を行い、両面画像形成モードでは前記第１発熱体の他方と前記第２発熱体を用いた加熱制御を行うことを特徴とする実施態様６に記載の定着装置。
【０１００】
［実施態様８］
両面画像形成モードは、シートの一面目の画像形成と二面目の画像形成が交互に行われるモードであることを特徴とする実施態様７に記載の定着装置。
【０１０１】
［実施態様９］
実施態様１乃至８のいずれか１項に記載の定着装置と、
該定着装置へ搬送されるシートに画像を形成する画像形成部と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、弾性層を有する一対の回転体の一方を用いて良好な画像品質を保ち、一対の回転体の一方の表面を第２回転体によって直接加熱することで一対の回転体の一方の表面温度降下を抑制して定着保証温度を確保しつつ、所定電力内で最大の生産性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成断面図である。
【図２】第１、第２の実施の形態に係る定着装置の概略断面図である。
【図３】第３の実施の形態に係る定着装置の概略断面図である。
【符号の説明】
１  定着装置
２  定着ローラ
３  加圧ローラ
４  外部加熱ローラ
５，５ａ，５ｂ，６  ヒータ
７  第１温度センサ
８  第２温度センサ
９  分離爪
９ａ〜９ｄ  給紙部
３１  反転部
４０  画像形成装置本体
４１  自動原稿読み取り部
４２  レーザ光学系
４３  感光体ドラム
４４  画像形成部
４５  一次帯電器
４６  現像器
４７  ポスト帯電器
４８  クリーナ
４９  前露光ランプ
５０  表面電位計
５１  転写帯電器
５２  分離帯電器
５３  搬送ベルト
５４  搬送ガイド
５６  排紙部
６０  反転搬送部
【図１】
2004226809.tif 000003
【図２】
2004226809.tif 000004
【図３】
2004226809.tif 000005