(57)【要約】【課題】回転負荷が小さくなった状態でウォームアップ回転動作を開始することで確実に始動できるようにした定着装置を提供する。【解決手段】定着装置１０は、ヒータランプ１６を有する回転可能な定着ローラ１２と、定着ローラ１２に圧接された回転可能な加圧ローラ１４と、定着ローラ１２の中央領域と端部領域とに配置された２つのサーミスタ２２，２４とを備え、定着ローラ１２の端部領域に配置されたサーミスタ２４の検出温度が所定値になったときに各ローラ１２，１４のウォームアップ回転動作を開始するようにした。【選択図】図３
2005321445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱源を有する回転可能な定着ローラと、前記定着ローラに圧接された回転可能な加圧ローラと、前記定着ローラの中央領域と端部領域とに配置された少なくとも２つの温度検知手段とを備え、
前記定着ローラの端部領域に配置された前記温度検知手段の検出温度が所定値になったときに前記各ローラのウォームアップ回転動作を開始するようにしたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
加熱源を有する回転可能な加熱ローラと前記加熱ローラから離れて平行に配置された定着部材とに巻き掛けられた無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記定着部材に圧接された回転可能な加圧ローラと、前記加熱ローラの中央領域と端部領域とに配置された少なくとも２つの温度検知手段とを備え、前記加熱ローラの端部領域に配置された前記温度検知手段の検出温度が所定値になったときに前記各ローラおよび前記定着ベルトのウォームアップ回転動作を開始するようにしたことを特徴とする定着装置。
【請求項３】
前記定着部材が回転可能なローラであることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記定着部材が回転不能に固定配置された固定部材であることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項５】
前記中央領域に配置された前記温度検知手段の検出温度が所定値になったときに前記ウォームアップ回転動作を停止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６】
前記加熱源が、前記中央領域用の加熱源と前記端部領域用の加熱源とに分かれてい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７】
前記中央領域用の加熱源が前記端部領域用の加熱源よりも先に加熱を開始することを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
【請求項８】
請求項１または２に記載の定着装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、または、これらの複合機に用いられる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば下記特許文献１には、ヒータを有する定着ローラと、これに圧接された加圧ローラと、定着ローラの外周面の温度を検知するサーミスタとを備えた定着装置において、サーミスタによる検出温度が１９５℃に達したときにウォームアップの予備回転動作を開始して、この予備回転動作は、前記検出温度が２００℃に達した後も１分間経過するまで継続されるように設定されている定着装置が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２６５１５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の定着装置において、ヒータを有する定着ローラの端部温度が十分に昇温していない状態では、定着ローラの端部を回転可能に支持するベアリング内のグリスの粘度が大きいために、ウォームアップ予備回転の始動時の回転負荷が通常動作時よりも大きくなる。このため、一般的にモータは始動時のトルクが小さいことから前記ウォームアップ予備回転を開始できない場合が発生し得るという課題があった。
【０００５】
そこで、前記課題を解決するために本発明は、回転負荷が小さくなった状態でウォームアップ回転動作を開始することで確実に始動できるようにした定着装置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】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明の第１態様の定着装置は、加熱源を有する回転可能な定着ローラと、前記定着ローラに圧接された回転可能な加圧ローラと、前記定着ローラの中央領域と端部領域とに配置された少なくとも２つの温度検知手段とを備え、
前記定着ローラの端部領域に配置された前記温度検知手段の検出温度が所定値になったときに前記各ローラのウォームアップ回転動作を開始するようにしたことを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の第２態様の定着装置は、加熱源を有する回転可能な加熱ローラと前記加熱ローラから離れて平行に配置された定着部材とに巻き掛けられた無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記定着部材に圧接された回転可能な加圧ローラと、前記加熱ローラの中央領域と端部領域とに配置された少なくとも２つの温度検知手段とを備え、前記加熱ローラの端部領域に配置された前記温度検知手段の検出温度が所定値になったときに前記各ローラおよび前記定着ベルトのウォームアップ回転動作を開始するようにしたことを特徴とするものである。
ここで、前記定着部材は、回転可能なローラであってもよいし、または、回転不能に固定配置された固定部材であってもよい。
【０００８】
本発明の定着装置では、前記中央領域に配置された前記温度検出手段の検出温度が所定値になったときに前記ウォームアップ回転動作を停止してもよい。
【０００９】
また、本発明の定着装置では、前記加熱源が、前記中央領域用の加熱源と前記端部領域用の加熱源とに分かれていてもよい。
【００１０】
また、本発明の定着装置では、前記中央領域用の加熱源が前記端部領域用の加熱源よりも先に加熱を開始してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の定着装置によれば、端部領域の温度検知手段の検出温度が所定値になったときにウォームアップ回転動作を開始するようにしたことで、各ローラの回転動作始動時の回転負荷が小さくなった状態で回転動作を開始できる。そのため、必要最小限の出力のモータでウォームアップ回転動作を確実に開始することができる。また、必要最小限の出力のモータを選定できることで、定着装置およびこれを用いた画像形成装置の小型化および静音化にも寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態である定着装置１０を用いた画像形成装置１００の概略図である。画像形成装置１００は、３つのローラ１０２，１０４，１０６によって支持されて矢印Ｘ方向に回転駆動される中間転写ベルト１０８を備えている。
【００１３】
中間転写ベルト１０８の下には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色トナーに対応する作像ユニット１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋが並べて配置されている。これらの作像ユニット１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋによって中間転写ベルト１０８上に４色のトナー画像が重ねて形成できるようになっている。
【００１４】
前記ローラ１０６によって支持されて中間転写ベルト１０８の部分には、転写ローラ１１２が接触配置されている。この転写ローラ１１２と中間転写ベルト１０８との間が転写領域１１４になっている。
【００１５】
画像形成装置１００の下部には、用紙Ｓを収容する給紙カセット１１６が配置されている。給紙カセット１１６に収容された用紙Ｓは、給紙ローラ１１８によって１枚ずつ送り出されるようになっている。
【００１６】
給紙カセット１１６から送り出された用紙Ｓは、用紙搬送ユニット１２０等によって略垂直な縦方向に搬送されるようになっている。その搬送過程において、用紙Ｓが転写領域１１４を通過する際に中間転写ベルト１０８から用紙Ｓ上にトナー画像が転写され、その後、トナー画像を担持した用紙Ｓは定着装置１０を通過する際にトナー画像が定着され、そして、トナー画像が定着された用紙Ｓは画像形成装置１００の上部に設けられた排紙トレイ１２２に排出されるようになっている。
【００１７】
次に、前記定着装置１０について詳細に説明する。
図２は定着装置１０の側面図、図３は定着装置１０の上面図である。定着装置１０は、例えば金属円筒からなる定着ローラ１２と、定着ローラ１２に圧接された加圧ローラ１４とを備えている。定着ローラ１２および加圧ローラ１４の各外径は例えば４０ｍｍで、各ローラ１２，１４間の圧接力は例えば７００Ｎに設定されている。定着ローラ１２には、加熱源であるヒータランプ１６が内蔵されている。また、定着ローラ１２は、両端部が図示しないベアリングによって回転可能に支持されている。
【００１８】
なお、ヒータランプ１６は、定着ローラ１２の全体を同時加熱するものであってもよいが、図４に示すように、定着ローラ１２の中央領域加熱用のヒータランプ１６ａと、定着ローラ１２の端部領域加熱用のヒータランプ１６ｂとに分かれていてもよい。この場合、ヒータランプ１６ａ，１６ｂはそれぞれ独立して点灯可能であるため、定着ローラ１２の加熱時にはヒータランプ１６ａをヒータランプ１６ｂよりも先に点灯して、定着ローラ１２の中央領域の加熱を先行開始してもよい。
【００１９】
加圧ローラ１４は、金属棒からなる芯金１８の周囲に例えばゴムからなる弾性体２０が設けられて構成されている。また、加圧ローラ１４は、両端部が図示しないベアリングによって回転可能に支持されている。さらに、加圧ローラ１４は、図示しないモータによって矢印Ａ方向に回転駆動されるようになっている。
【００２０】
図３に示すように、定着ローラ１２の長手方向中央領域の外周面には、温度検知手段であるサーミスタ（以下、「中央サーミスタ」という。）２２が接触配置されている。また、定着ローラ１２の長手方向端部領域の外周面には、温度検知手段であるもう１つのサーミスタ（以下、「端部サーミスタ」という。）２４が接触配置されている。なお、サーミスタは３つ以上設けられてもよい。
【００２１】
前記構成からなる定着装置１０では、ウォームアップ時に、モータによって加圧ローラ１４が矢印Ａ方向に回転駆動され、これに伴って定着ローラ１２が矢印Ｂ方向に回転する。そして、ヒータランプ１６によって定着ローラ１２が所定の定着温度（例えば１８０℃）に加熱されたことが中央サーミスタ２２で検知されると、各ローラ１２，１４のウォームアップ回転動作を停止する。これにより、ウォームアップ動作が完了する。その後、プリント信号を受信することで各ローラ１２，１４が再び回転駆動され、定着ローラ１２と加圧ローラ１４との接触部である定着ニップ２６に、表面にトナー画像Ｔを担持した用紙Ｓがトナー画像面を定着ローラ１２側に向けた状態で導入される。用紙Ｓが定着ニップ２６を通過する間にトナー画像Ｔが加熱溶融して定着される。
【００２２】
前記定着装置１０において、定着ローラ１２の端部温度と定着装置１０のモータにかかるトルクとの間に図５に示すような相関関係があることを本願発明者らは見出した。図５から明らかなように、定着ローラ１２の端部温度が上昇するにつれてトルクが小さくなる傾向にある。これは、定着ローラ１２の端部温度が上昇すると加圧ローラ１４の端部温度も上昇し、これにより各ローラ１２，１４の両端部を回転可能に支持するベアリング内に封入されたグリスの粘度が小さくなり、その結果、回転負荷が小さくなるためである。
【００２３】
そこで、このような本願発明者らの知見に基づいて、本実施形態の定着装置１０では、ウォームアップ回転動作の始動時を次のように制御する。
【００２４】
ウォームアップ時、まず、ヒータランプ１６を点灯して、定着ローラ１２の加熱を開始する。そして、端部サーミスタ２４の検出温度が例えば１２０℃になったときに、モータにより加圧ローラ１４の回転駆動を開始する。図４に示すように、端部温度が１２０℃のときのトルクは０．４５Ｎｍである。したがって、前記モータとしては、始動トルクが０．４５Ｎｍを少し上回る程度の小出力のモータを選定することができる。
【００２５】
このように、本実施形態の定着装置１０によれば、端部サーミスタ２４の検出温度が例えば１２０℃になったときにウォームアップ回転動作を開始するようにしたことで、回転動作始動時の回転負荷が小さくなった状態で回転動作を開始できる。そのため、必要最小限の出力のモータでウォームアップ回転動作を確実に開始することができる。また、必要最小限の出力のモータを選定できることで、定着装置１０およびこれを用いた画像形成装置１００の小型化および静音化にも寄与することができる。
【００２６】
なお、従来の定着装置では、定着ローラの中央部の温度でウォームアップ回転動作の始動時を決定していたが、図６に示すように、定着ローラの中央温度と端部とでは約２０℃の温度差がある。この温度差は、ウォームアップ回転動作開始時の周辺温度や定着温度等で大きく変わるため、ウォームアップ回転動作開始時にモータにかかる始動トルクも大きく変化する。特に、冬場の低温環境下でのウォームアップ時には前記温度差が大きくなり、定着ローラの中央温度が通常環境時と同じでも端部温度がかなり低いために始動トルクが非常に大きくなって始動できなくなるという不具合が発生する可能性もある。そのような始動トルクのばらつきを考慮して、これまでは最大トルクに合わせた大出力のモータを選定する必要があった。大出力のモータを使用すると、スペースを取り画像形成装置のサイズが大きくなる、騒音が大きくなる、画像形成装置の消費電力が大きくなる、画像形成装置の消費電力が大きくなることで定着に回せる電力が少なくなるためにウォームアップ時間が長くなる等の不具合が発生することになる。
これに対し、上述したように本実施形態の定着装置１０では、必要最小限の出力のモータを使用できるので、そのような不具合を解消できる。
【００２７】
ところで、本発明は、上述したローラ対型の定着装置１０に限らず、ベルト式の定着装置にも適用可能である。
図７，８に示すベルト定着装置３０は、ヒータランプ１６を内蔵する回転可能な加熱ローラ３２と、加熱ローラ３２から離れて平行に配置された回転可能な定着ローラ（定着部材）３４とに巻き掛けられた無端フィルム状の定着ベルト３６と、定着ベルト３６を介して定着ローラ３４に圧接された加圧ローラ１４と、加熱ローラ３２の中央領域外周面と端部領域外周面とそれぞれ接触配置された中央サーミスタ２２および端部サーミスタ２４と備えており、加圧ローラ１４が図示しないモータによって矢印Ｃ方向に回転駆動されることにより定着ベルト３６が矢印Ｄ方向に回転するようになっている。なお、前記定着装置１０と同じ構成部材については同一符号を付して構成および動作についての説明を省略する。
【００２８】
ベルト定着装置３０においても、前記定着装置１０と同様に制御する。すなわち、端部サーミスタ２４の検出温度が所定値（例えば１２０℃）になったときにモータを駆動して各ローラ１４，３２，３４および定着ベルト３６のウォームアップ回転動作を開始する。このようにすることで、回転動作始動時の回転負荷が小さくなった状態で回転動作を開始できる。そのため、必要最小限の出力のモータでウォームアップ回転動作を確実に開始することができる。また、必要最小限の出力のモータを選定できることで、定着装置３０およびこれを用いた画像形成装置１００の小型化および静音化にも寄与することができる。
【００２９】
なお、本発明を適用したベルト定着装置において、前記定着ローラ３４に代えて、図９に示すベルト定着装置４０のように、回転不能に固定配置されたニップ形成部材（固定部材）４２を定着部材として用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】画像形成装置の全体構成図。
【図２】定着装置の側面図。
【図３】図２の定着装置の上面図。
【図４】ヒータランプの変形例を示す図。
【図５】定着ローラの端部温度と駆動トルクとの関係を示すグラフ。
【図６】定着ローラにおける中央温度と端部温度との違いを示すグラフ。
【図７】ベルト定着装置の側面図。
【図８】図７のベルト定着装置の上面図。
【図９】固定配置の定着部材を用いたベルト定着装置の側面図。
【符号の説明】
【００３１】
１０…定着装置
１２…定着ローラ
１４…加圧ローラ
１６…ヒータランプ（加熱源）
２２…中央サーミスタ（温度検知手段）
２４…端部サーミスタ（温度検知手段）
３０，４０…ベルト定着装置
３２…加熱ローラ
３４…定着ローラ（定着部材）
３６…定着ベルト
４２…ニップ形成部材（定着部材）
１００…画像形成装置
【図１】
2005321445.tif 000003
【図２】
2005321445.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005321445.tif 000006
【図５】
2005321445.tif 000007
【図６】
2005321445.tif 000008
【図７】
2005321445.tif 000009
【図８】
2005321445.tif 000010
【図９】
2005321445.tif 000011