(57)【要約】【課題】カラー画像形成時のローラ端部温度降下を生ぜず、単位時間あたりの転写材通過枚数が多い単色画像形成時に非通紙部での過昇温を惹起することのない定着装置を提供する。【解決手段】画像形成装置がフルカラーモードであるか単色モードであるかを確認し、単色モードの場合は第１ヒータ１３を定着温度センサ１５の出力に応じ点灯させ、フルカラーモードの場合は第２ヒータ１４を定着温度センサ１５の出力に応じ点灯させ、定着ローラの目標温度である１７０℃を目指し各ヒータ１３，１４のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フルカラー画像を形成するカラーモードと単色画像を形成する単色モードとを有する画像形成手段によって得られた転写材上の未定着の画像を定着する定着装置において、
カラーモードと単色モードとのどちらで画像が形成されたかに応じていずれか一つが用いられる複数の加熱手段を備えた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、画像形成装置に用いられる転写材上の画像を定着する定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複写機等の電子写真方式を利用したカラー画像形成装置においては、トナー像を転写材に定着させるために、効率の良い熱ローラ定着装置を用いる例が多い。
【０００３】
従来のカラー用熱ローラ定着装置は、図４にその一例が示されるように、ハロゲンランプ等の加熱源１０３を内包し外周に弾性層を有する定着ローラ１０１と、これに圧接する弾性層を有した加圧ローラ１０２とから成り、加熱源１０３からの熱を定着ローラ１０１を介して転写材Ｐに付与し、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２とで転写材Ｐを挟持搬送してトナー像Ｔを転写材Ｐに加圧、加熱することにより定着を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような、従来の熱ローラ定着装置においては、極力定着ローラの長手方向における温度分布を均一にすることが望ましいが、実際にそのような温度分布を均一にする制御は難しい。
【０００５】
例えば、加熱源を内包する定着ローラの両端部は開口をもつため、熱が開口から逃げてしまいローラ両端の温度が低くなりがちである。このため定着性がローラ両端にて不十分となる。
【０００６】
特にカラー画像の定着はトナー量も多いので、定着性が不十分な場合、各色のトナー混色が損なわれて画質劣化へとつながる。
【０００７】
また、装置に通紙される転写材のサイズがローラ長に対し小さいと、転写材が通過しないローラ面（非通紙部）は熱がローラに蓄積されてしまいローラ温度が異常に昇温する（以下「非通紙部昇温」と呼ぶ）。このため、非通紙部のローラが熱膨張し、定着ローラと加圧ローラの圧接部（以下「ニップ」と呼ぶ）の形状が中央より端部が異常に大きくなり、ニップ部により搬送、定着される転写材の搬送挙動が安定せず、画像不良を引き起こすこととなる。
【０００８】
このような非通紙部昇温は、単位時間当たりの転写材通過枚数が多くなると更に顕著になる。
【０００９】
その理由としては、まず単位時間当たりに転写材が定着ローラから奪う熱量が増えるため、連続的に画像形成を行った場合に定着ローラ温度を必要最低限保つためには定着ローラ内に設置するハロゲンヒータの発熱量を上げなければならない。それにともない非通紙部に与える熱量も増えてしまうために、通紙部と非通紙部における定着ローラの温度差が大きくなるため、よりニップの長手均一性が損なわれる。
【００１０】
通常このような場合、加熱源の長手方向の発熱量分布を端部より中央部が大きくなるように設定して非通紙部昇温を緩和させることが可能であるが、一方でスタンバイ中にローラ端部の温度低下とつながる。
【００１１】
特にカラー画像形成が可能な装置で単色画像形成がカラー画像形成よりも定着装置を通過する転写材の枚数が単位時間あたり多い場合、単色画像を連続的に画像形成したときに定着ローラ温度を必要最低限保つための熱源の発熱量では非通紙部昇温の緩和手段として上述の方法を用いるとカラー画像の定着の際、端部の定着不良となるため有効とはならなくなる。
【００１２】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、カラー画像形成時のローラ端部温度降下を生ぜず、単位時間あたりの転写材通過枚数が多い単色画像形成時に非通紙部での過昇温を惹起することのない定着装置を提供することにある。
【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、
フルカラー画像を形成するカラーモードと単色画像を形成する単色モードとを有する画像形成手段によって得られた転写材上の未定着の画像を定着する定着装置において、
カラーモードと単色モードとのどちらで画像が形成されたかに応じていずれか一つが用いられる複数の加熱手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
互いに圧接されながら回転自在に配設された一対の回転体を備え、
該一対の回転体のどちらか一方の内部に前記複数の加熱手段を配設したことが好適である。
【００１５】
前記複数の加熱手段は、カラーモード時に用いられる第１加熱手段と、単色モード時に用いられる第２加熱手段と、を含み、
前記第１、第２加熱手段の長手方向での配熱分布が異なることが好適である。
【００１６】
前記第１加熱手段は、長手方向での両端部が他の部位に比べて単位長さ当たりの配熱量が大きい分布を有しており、
前記第２加熱手段は、長手方向で略均一の配熱分布を有するか、又は長手方向での少なくとも両端部が他の部位に比べて単位長さ当たりの配熱量が小さい分布を有することが好適である。
【００１７】
前記第１加熱手段の発熱量と前記第２加熱手段の発熱量とが異なることが好適である。
【００１８】
本発明の画像形成装置にあっては、
上記の定着装置と、
フルカラー画像を形成するカラーモードと単色画像を形成する単色モードとを有し、前記定着装置に搬送される転写材上に画像を形成する画像形成手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１９】
単色モードはカラーモードよりも単位時間当たりの画像形成回数が多いことが好適である。
【００２０】
上記構成の本発明では、かかる加熱手段を用いて制御することにより、単色画像形成では第２加熱手段の長手方向での配熱分布が中央近傍が端部より高いため、非通紙部昇温が軽減され転写材の通紙の挙動の安定性が確保される。また、カラー画像形成中ではローラ温度は第１加熱手段である中央部より端部の配熱量が高い加熱手段で制御されるので、ローラ端部の温度の温度降下も問題にならないレベルに抑えられている。
【００２１】
ここで、加熱手段や定着ローラの長手方向とは、転写材の搬送方向に垂直な方向、あるいは搬送される転写材の幅方向を意味する。
【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３を参照して、第１の実施の形態について説明する。
【００２４】
図１は第１の実施の形態を示す１例としての１ドラム系フルカラー画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【００２５】
この画像形成装置４０を複写機として使用する場合、不図示のコントロール部により、単色モード（白黒、シアン、マゼンタ、イエローのいずれか）、フルカラーモード、オートカラー選択モードとがある。
【００２６】
オートカラー選択モードの場合は、リーダー部において原稿台ガラス３１に置かれた原稿３０の画像がフルカラー画像か単色画像（特にこのときは白黒画像）かを判断し、画像形成装置４０に原稿３０の画像に合わせて単色モード、フルカラーモードのいずれを用いるか決定された画像形成モードが記憶される。
【００２７】
また、単色モードやフルカラーモードが選択されている場合は、リーダー部で原稿３０を読み込む前に、予め画像形成装置４０に単色モード、フルカラーモードのいずれを用いるか決定された画像形成モードが記憶される。
【００２８】
また、画像形成装置４０をパソコン等の外部より画像信号を取得しプリンタとして使用する場合、不図示のコントローラにより、画像信号がフルカラー画像か単色画像かを判断し、その結果を同様に画像形成装置４０に単色モード、フルカラーモードのいずれを用いるか決定された画像形成モードが記憶されることとなる。
【００２９】
次にプリンタ部について説明する。プリンタ部は、矢印Ｒ１方向に回転駆動される像担持体としての感光ドラム１を有する。感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿って順に、一次帯電器（帯電手段）２、露光手段３、現像装置（現像手段）４、転写装置５、クリーニング器６、前露光ランプ７等が配置されている。
【００３０】
これら感光ドラム１、一次帯電器２、露光手段３、現像装置４、転写装置５、クリーニング器６、前露光ランプ７等によって画像形成手段が構成されている。
【００３１】
上記画像形成装置４０にカラーモードが記憶されている場合、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの順に４色フルカラーの画像を形成する。
【００３２】
まず、リーダー部において、原稿台ガラス３１に載置された原稿３０の画像は、露光ランプ３２によって照射され、色分解されてまずイエローの画像がフルカラーセンサ３４によって読み取られ、所定の処理を施され画像信号としてプリンタ部に送られる。
【００３３】
プリンタ部では、感光ドラム１が矢印Ｒ１方向に回転駆動され、一次帯電器２によって表面が均一に帯電される。
【００３４】
上述のリーダー部から送られてきた画像信号に基づいて、露光手段３のレーザ出力部からレーザ光が照射され、ポリゴンミラー３ａ等を介して帯電済の感光ドラム１表面を光像Ｅによって露光する。感光ドラム１表面の露光を受けた部分は、電荷が除去され、これによりイエローに対応した静電潜像が形成される。
【００３５】
現像装置４は、イエローの現像器４ｙ、シアンの現像器４ｃ、マゼンタの現像器４ｍ、ブラックの現像器４ｂｋを備えている。この現像装置４においては、イエローの現像器４ｙが所定の現像位置に配置される。一方、その他の現像器４ｃ、４ｍ、４ｂｋはで現像位置から退避し停止している。感光ドラム１上の静電潜像は、現像器４ｙによってイエローのトナーが付着され、顕像化されてトナー像となる。
【００３６】
この感光ドラム１上のイエローのトナー像は、下流の転写装置５に対向する位置に運ばれ、転写ドラム８の表面に巻き付くように吸着されて矢印方向に回転担持された転写材Ｐに転写される。
【００３７】
トナー像転写後の感光ドラム１は、クリーニング器６によって表面の残留トナーが除去され、さらに前露光ランプ７によって不要な電荷が除去され、一次帯電から始まる次の画像形成に供される。
【００３８】
以上の原稿画像の読み取りから転写ドラム８上の転写材Ｐに対するトナー像の転写、さらには感光ドラム１の清掃、除電に至る各プロセスが、イエロー以外の他の色、すなわちシアン、マゼンタ、ブラックについても同様に行われ、転写ドラム８上の転写材Ｐには、４色のトナー像が重なるようにして転写される。
【００３９】
４色のトナー像の転写を受けた転写材Ｐは、転写ドラム８から分離後、定着装置１０に搬送され、定着装置１０を通過しコピー画像を得る。
【００４０】
一方、画像形成装置４０に単色モードが記録されている場合、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのどれか１色の画像を形成する。
【００４１】
この場合、上記したイエローの画像形成制御が所望の色のトナーで同様に行われ、単色のトナー像が得られた時点で転写材Ｐは転写ドラム８から分離され、定着装置１０に搬送され、定着装置１０を通過しコピー画像を得る。
【００４２】
次に、このような画像形成装置４０に用いられる定着装置１０の説明を図２を用いて説明する。
【００４３】
互いに圧接しながら回転自在に配設された一対の回転体としての定着ローラ１１及び加圧ローラ１２と、定着ローラ１１の内部で定着ローラ１１を加熱する加熱手段としての第１ヒータ（第２加熱手段）１３及び第２ヒータ（第１加熱手段）１４と、ローラの表面温度を検知する定着温度センサ１５から構成される。
【００４４】
また、本実施の形態では、トナーとしてワックスを内添した重合トナーを用いた。
【００４５】
定着ローラ１１は、厚さ５［ｍｍ］の鉄製の芯金シリンダに厚さ６［ｍｍ］でＪＩＳ−Ａ硬度３０〜６０度のＨＴＶシリコーンゴムを被服し、外径は５０［ｍｍ］である。また表面の離型性を高めるために例えばＰＴＦＥ２０〜７０［μｍ］やＰＦＡ５０〜１００［μｍ］の層を設けても良い。
【００４６】
加圧ローラ１２は、外径５０［ｍｍ］、厚さ２［ｍｍ］のアルミニウム製シリンダで、表層に離型性を高めるためにフッ素樹脂をコーティングしたものを用いる。
【００４７】
第１ヒータ１３及び第２ヒータ１４は、定着ローラ１１の内の中心部近傍で回転軸方向に沿って配設されたハロゲンランプである。
【００４８】
定着温度センサ１５は定着ローラ１１の回転軸方向に沿った中央部で、定着ローラ１１表面に当接され、センサの検出情報は不図示の温度制御装置に入力される。
【００４９】
各々のヒータ１３，１４へ供給される最大電力は合計４００〜２０００［Ｗ］であって、本実施の形態では第１ヒータ１３の出力ワッテージを６００Ｗ、第２ヒータ１４の出力ワッテージを６００Ｗとした。その電力供給は、定着温度センサ１５の検出信号をもとに、定着ローラ１１の表面が所定の一定温度（本実施の形態では定着ローラ１１の表面温度１７０℃に設定）になるように自動制御される。なお、定着温度センサ１５としてサーミスタまたは熱電対などの素子を用いることができる。
【００５０】
また、第１、第２ヒータ１３，１４の配光分布は、図３に示すようにそれぞれ異なっている。第１ヒータ１３は、図３（ａ）に示すように端部のヒータ光量を１とすると中央部は１．３倍としたものである。また、第２ヒータ１４は、図３（ｂ）に示すように中央部のヒータ光量を１とすると端部は１．５倍としたものである。
【００５１】
ここで、定着装置１０には、搬送ガイド１６が設けられている。搬送ガイド１６は、トナー像Ｔによる未定着トナー画像を担持しながら搬送される転写材Ｐを定着ローラ１１と加圧ローラ１２との圧接部（ニップ部）へ案内する位置に配置される。
【００５２】
各ローラ１１，１２は、回転自在に支持されていて、定着ローラ１１を駆動する構成になっている。
【００５３】
加圧ローラ１２は、定着ローラ１１の表面に圧接していて、圧接部（ニップ部）での摩擦力で従動回転する様に配置してある。加圧ローラ１２は、定着ローラ１１の回転軸方向にバネなどを用いた不図示の機構によって加圧されている。加圧ローラ１２は、約１４０［ｋｇ重］で荷重されており、その場合圧接部の幅（ニップ幅）は約７．５［ｍｍ］となる。しかし都合によっては荷重を変化させてニップ幅を変えても良い。もちろん、定着ローラ１１のゴムの厚みや硬度によりこの値が変わることはいうまでもない。
【００５４】
次に、特徴である定着装置１０内のヒータ制御について説明する。
【００５５】
画像形成装置４０が動作を始めると、温度制御装置は画像形成装置４０がフルカラーモードであるか単色モードであるかを確認し、単色モードの場合は第１ヒータ１３を定着温度センサ１５の出力に応じ点灯させ、フルカラーモードの場合は第２ヒータ１４を定着温度センサ１５の出力に応じ点灯させ、定着ローラの目標温度である１７０℃を目指し各ヒータ１３，１４のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。
【００５６】
すなわち、単色モードの場合は第１ヒータ１３を点灯させるので、第１ヒータ１３が端部のヒータ光量を１とすると中央部は１．３倍としたものであることから、ローラ端の昇温を防ぐことができ、単色モード時の連続通紙によっても非通紙部昇温を抑制できる。
【００５７】
また、フルカラーモードの場合は第２ヒータ１４を点灯させるので、第２ヒータ１４が中央部のヒータ光量を１とすると端部は１．５倍としたものであることから、ローラ端に高熱を発することができ、定着ローラ１１の両端部に開口があり、熱が開口から逃げてもローラ両端の温度が低くなることが抑制され、定着性がローラ両端にても良好となる。特にカラー画像の定着で定着させるトナー量が多くても定着性を十分発揮することができる。
【００５８】
以上説明したしたように、画像形成モードがフルカラーモードか単色モードかにより、定着装置１０内の２本のヒータ１３，１４を使い分け、各画像形成モードに最適なヒータ配熱量分布のヒータを用いることで、過剰な非通紙部昇温を抑制し、かつ、良好なフルカラー画像を得ることが可能となる。
【００５９】
また、本実施の形態では、１ドラム系のフルカラー画像形成装置を１例として上げているが所望の各トナーごとに画像形成部をもつ複数ドラム系フルカラー画像形成装置においても、同様の効果が得られることは言うまでもなく、更に、複数ドラム系フルカラー画像形成装置において、単色モードがカラーモードより単位時間当たりの転写材通通過枚数が多い場合特に効果的である。
【００６０】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態の特徴は、第１ヒータ１３と第２ヒータ１４の発熱量が異なることである。その他の構成および作用については第１の実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００６１】
単色モード時に用いられる第１ヒータ１３は中央部の発熱量が端部より大きくなる様に設定されている。単色モードは単位時間における転写材Ｐの通過枚数が多いため通紙部の温度低下が大きく非通紙部昇温が顕著になる。そのため、端部の発熱量を抑えて非通紙部昇温を緩和させ、かつ、通紙部の定着ローラ温度を必要最低限以上に保つためのヒータ発熱量を設定する。
【００６２】
そのため、単色モードでは、ローラ端部の温度が多少下がってもトナーののり量がカラー画像に比べ少ないため、極端な定着不良とはならない。
【００６３】
一方、フルカラーモード時に用いられる第２ヒータ１４はヒータ端部の発熱量がヒータ中央部より大きくなる用に設定されている。かつ、フルカラーモードは単位時間における転写材Ｐの通過枚数が少ないためローラ温度を維持するために必要な発熱量も単色モードより小さく設定できる。その結果、画像形成中、過剰に非通紙部に熱を与える事も無く、定着ローラ端部の温度降下も押さえることが可能となる。
【００６４】
このため、第２ヒータ１４の発熱量を第１ヒータ１３の発熱量よりも小さく設定した。
【００６５】
以上に説明したように、画像形成がフルカラーモードか単色モードかにより、２本のヒータ１３，１４を使い分け最適な配熱分布で且つ適切な発熱量のヒータを用いることで、過剰な非通紙部昇温を抑制し、且つ、特にカラーモード時に定着ローラ端部の温度低下を押さえることで画像不良ない、良好な画像を得ることが可能となる。
【００６６】
以下に本発明の実施態様を述べる。
【００６７】
［実施態様１］
フルカラー画像を形成するカラーモードと単色画像を形成する単色モードとを有する画像形成手段によって得られた転写材上の未定着の画像を定着する定着装置において、
カラーモードと単色モードとのどちらで画像が形成されたかに応じていずれか一つが用いられる複数の加熱手段を備えたことを特徴とする定着装置。
【００６８】
［実施態様２］
互いに圧接されながら回転自在に配設された一対の回転体を備え、
該一対の回転体のどちらか一方の内部に前記複数の加熱手段を配設したことを特徴とする実施態様１に記載の定着装置。
【００６９】
［実施態様３］
前記複数の加熱手段は、カラーモード時に用いられる第１加熱手段と、単色モード時に用いられる第２加熱手段と、を含み、
前記第１、第２加熱手段の長手方向での配熱分布が異なることを特徴とする実施態様１又は２に記載の定着装置。
【００７０】
［実施態様４］
前記第１加熱手段は、長手方向での両端部が他の部位に比べて単位長さ当たりの配熱量が大きい分布を有しており、
前記第２加熱手段は、長手方向で略均一の配熱分布を有するか、又は長手方向での少なくとも両端部が他の部位に比べて単位長さ当たりの配熱量が小さい分布を有することを特徴とする実施態様３に記載の定着装置。
【００７１】
［実施態様５］
前記第１加熱手段の発熱量と前記第２加熱手段の発熱量とが異なることを特徴とする実施態様３又は４に記載の定着装置。
【００７２】
［実施態様６］
実施態様１乃至５のいずれか１項に記載の定着装置と、
フルカラー画像を形成するカラーモードと単色画像を形成する単色モードとを有し、前記定着装置に搬送される転写材上に画像を形成する画像形成手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【００７３】
［実施態様７］
単色モードはカラーモードよりも単位時間当たりの画像形成回数が多いことを特徴とする実施態様６に記載の画像形成装置。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、単色モード中では加熱手段の長手方向での配熱分布を中央近傍が端部より高いものしたため、非通紙部昇温が軽減され通紙の挙動の安定性が確保される。また、フルカラーモード中では定着温度は単色モードと異なる加熱手段つまり長手方向で中央部より端部の配熱量が高い加熱手段で制御されるので、端部の温度の温度降下も問題にならないレベルに抑えられて良好な画像を形成することができる。
【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を示す概略断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る定着装置を示す概略断面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る各ヒータの配光分布を示すグラフである。
【図４】従来技術の定着装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１  感光ドラム
２  一次帯電器
３  露光手段
４  現像装置
５  転写装置
６  クリーニング器
７  前露光ランプ
８  転写ドラム
１０  定着装置
１１  定着ローラ
１２  加圧ローラ
１３  第１ヒータ
１４  第２ヒータ
１５  定着温度センサ
１６  搬送ガイド
３０  原稿
３１  原稿台ガラス
３２  露光ランプ
３４  フルカラーセンサ
４０  画像形成装置
【図１】
2004226810.tif 000003
【図２】
2004226810.tif 000004
【図３】
2004226810.tif 000005
【図４】
2004226810.tif 000006