(57)【要約】【課題】  電源保護回路を設けることなくフリッカーの発生を防止するとともに、立ち上がり時間の短い定着装置を提供する。【解決手段】  定着ローラ１０の内部に、負の温度―電気抵抗特性を有する第１の加熱手段１３ａと、正の温度電気抵抗特性を有し、かつ、消費電力が所定の閾値よりも小さい第２の加熱手段１３ｂとを設けておく。電源から供給された電力の通電制御を行う制御部６０は、上記第２の加熱手段１３ｂを通電させて上記第１の加熱手段１３ａを加熱し余熱させた後に、この第１の加熱手段１３ａを通電させるようにする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラと、該定着ローラに向かって付勢された付勢部材とを備え、トナー画像が転写された記録材を該定着ローラと該付勢部材との間を通過させて、該トナー画像を該記録材へ定着させる定着装置において、
前記定着ローラを加熱するための第１の加熱手段であって、温度が高いほど電気抵抗が小さくなる電気抵抗特性を有する第１の加熱手段と、
前記第１の加熱手段を加熱するために前記第１の加熱手段の近傍に設けられた第２の加熱手段であって、温度が高いほど電気抵抗が大きくなる電気抵抗特性を有し、かつ、その消費電力がフリッカーを生じさせない範囲内である第２の加熱手段と、
前記第１および第２の加熱手段への通電制御を行う制御手段であって、初期通電時には、前記第２の加熱手段のみを通電させ前記第１の加熱手段を予め加熱した後に、前記第１の加熱手段を通電させる制御手段と
を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記第１の加熱手段は、炭素系発熱素子を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記制御手段は、常に、前記第２の加熱手段を通電させ、前記第１の加熱手段の温度が所定の温度に保たれるようにする
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記第２の加熱手段は、前記第１の加熱手段を加熱するとともに前記定着ローラを加熱する
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項５】
前記第１の加熱手段は、前記第２の加熱手段よりも前記定着ローラの広い範囲を加熱し、
前記制御手段は、トナー画像を定着させる記録材の大きさに応じて、前記第１の加熱手段または前記第２の加熱手段のいずれを通電させるかを決定する
ことを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１に記載の定着装置を有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録材に転写されたトナー画像をその記録材に定着させるための定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ装置等の画像形成装置は、紙やＯＨＰ（Ｏｖｅｒ  Ｈｅａｄ  Ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ）シートなどの記録材に転写したトナー画像をその記録材へ定着させるための定着装置を有している。図４は、係る定着装置の側断面図の一例を示す図である。図４に示されるように、この定着装置は、定着ローラ１０とこの定着ローラ１０に向かって付勢される付勢部材２０とを有している。定着ローラ１０は、円筒状をなす定着ローラコア１１の外周に、シリコンゴムからなる弾性体層１２を被覆して構成されており、定着ローラコア１１の内部には、タングステンなどの金属系発熱素子を有するハロゲンランプヒータが加熱手段１３として設けられている。この加熱手段１３は、図示せぬ電源から電力の供給を受けて発熱し、定着ローラ１０をその内部から加熱し、定着ローラ１０の外周面の温度が、例えばトナーの融解温度などの所定の温度になるようにするためのものである。この定着ローラ１０は、図示せぬ回転駆動機構によって、図中矢印Ｘで示す方向に回転するようになっている。一方、付勢部材２０は、例えば、図示せぬバネなどにより定着ローラ１０に向かって付勢されるロール状部材であって、定着ローラ１０の回転に追従して回転するようになっている。そして、図４に示される定着装置は、トナー画像３０が転写された記録材４０を定着ローラ１０と付勢部材２０との間を通過させる際に、そのトナー画像３０を形成するトナー粉を加熱し加圧して記録材４０へ定着させている。
【０００３】
図４に示す定着装置においては、定着ローラ１０の表面温度を上記所定の温度に維持するために、加熱手段１３への通電／停止が繰り返し実行されるようになっている。具体的には、制御部６０は、温度センサ５０によって検出された定着ローラ１０の外周面の温度が上記所定の温度よりも低い場合には、加熱手段１３を通電させ、逆に、その温度が上記所定の温度以上である場合には、加熱手段１３への通電を停止させている。一般に、加熱手段１３への通電を開始する際には大きな電力が必要であり、大きな初期電流（以下、「突入電流」）が流れてしまう。例えば、加熱手段１３の消費電力が７５０Ｗ程度である場合には、突入電流の大きさは９０Ａ程度になり、一時的に電源電圧を低下させる場合がある。このような電源電圧の低下が生じると、同一の電源から電力の供給を受けている室内照明（例えば、蛍光灯）などが点滅してしまうことがある。以下では、このような現象を「フリッカー」と呼ぶ。
【０００４】
このようなフリッカーが引き起こされてしまうことを回避するための技術としては、以下に述べる位相制御回路やパワーサーミスタなどの電源保護回路を設けておくことが挙げられる。具体的には、加熱手段１３への通電／停止の切り換えを行うトライアックのゲートに位相制御回路を設け、通電初期時から序々にゲート信号の位相角を大きくし、電源から加熱手段１３へ供給される電流を序々に増加させ、突入電流による電源電圧の低下を回避することができる。また、パワーサーミスタは、その温度が上昇するほど電気抵抗が小さくなる特性（以下、「負の温度−電気抵抗特性」）を有しているため、このパワーサーミスタを介して電源と加熱手段１３とを直列に接続しておくことによって、上記問題点を解決することができる。これは、パワーサーミスタを介して加熱手段１３へ電力を供給するようにすると、初期通電時点では、パワーサーミスタの温度が低いため、パワーサーミスタの電気抵抗は大きい状態であり、大きな突入電流が加熱手段１３へ流れることが防止されるからである。
【０００５】
しかしながら、位相制御回路を用いてトライアックへ出力するゲート信号の位相角を序々に大きくする場合には、位相角の制御のために位相制御回路から高周波の制御信号が出力され、この制御信号がノイズとして画像形成装置内の他の回路や機器に悪影響を及ぼしてしまうといった問題点がある。また、パワーサーミスタを用いる場合には、パワーサーミスタ自身が低温である時、すなわち、加熱手段１３への初期通電時には効果が大きいが、パワーサーミスタ自身の温度がある程度上昇した後、すなわち、定着ローラ１０の表面温度を維持制御する際には効果が小さくなってしまう。加えて、パワーサーミスタの温度を上昇させるために電力が無駄に消費されてしまうといった問題点もある。
【０００６】
このように、位相制御回路やパワーサーミスタなどの電源保護回路を設けることによって、フリッカーの発生を防止したとしても、新たな問題が発生してしまい好ましくない。そこで、電源保護回路を設けることなく、上記突入電流の発生を回避する技術が提案されている。具体的には、定着ローラ１０を加熱するための加熱手段として、特許文献１に開示されているヒータを用いることや、特許文献２〜１２に開示されているカーボンランプヒータを用いることが提案されている。
【０００７】
特許文献１に開示されたヒータには、その内部に２本の抵抗線が並列に配設されており、これら２本の抵抗線の接続構成を切替えることによって、その電気抵抗を変化させることができる。このようなヒータを用いることによって、ヒータへの初期通電時には、その電気抵抗が大きくなるように上記２本の抵抗線の接続構成を切替え、突入電流の発生を回避することが可能になる。
【０００８】
特許文献２〜１２に開示されているカーボンランプヒータは、金属系発熱素子に替えて炭素系発熱素子を有していることを特徴としている。炭素系発熱素子は、金属系発熱素子に比較して、発熱効率および遠赤外線の発生効率が良いなどの優れた特徴を有していることに加え、上述した負の温度―電気抵抗特性を有している。このため、係るカーボンランプヒータを用いて定着ローラ１０を加熱するようにすれば、電源保護回路を別途設けることなく突入電流の発生を回避することができる。
【０００９】
【特許文献１】特開平５−３２４１０１号公報
【特許文献２】特開２００３−０５１３７０号公報
【特許文献３】特開２００３−０４５６２２号公報
【特許文献４】特開２００２−３６７５６８号公報
【特許文献５】特開２００２−１８４５６１号公報
【特許文献６】特開２００２−１７０６５４号公報
【特許文献７】特開２００２−０１５８４２号公報
【特許文献８】特開２００１−３５１７６２号公報
【特許文献９】特開２００１−１５５８４４号公報
【特許文献１０】特開２００１−１５５６９２号公報
【特許文献１１】特開２０００−３１５５６９号公報
【特許文献１２】特開２０００−２２３２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載されたヒータは、その構造が複雑であり、作製が困難であるといった問題点がある。一方、特許文献２〜１２に記載されたカーボンランプヒータを用いて定着ローラ１０を加熱する場合には、その負の電気抵抗特性のために、上述したハロゲンランプヒータなどを用いる場合に比較して、定着ローラ１０の外周面の温度が所定の温度に到達するまでの時間（以下、「立ち上がり時間」）が長くなるといった問題点がある。
【００１１】
本発明は上記課題を鑑みて為されたものであり、電源保護回路を設けることなくフリッカーの発生を防止するとともに、立ち上がり時間の短い画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明は、定着ローラと、該定着ローラに向かって付勢された付勢部材とを備え、トナー画像が転写された記録材を該定着ローラと該付勢部材との間を通過させて、該トナー画像を該記録材へ定着させる定着装置において、前記定着ローラを加熱するための第１の加熱手段であって、温度が高いほど電気抵抗が小さくなる電気抵抗特性を有する第１の加熱手段と、前記第１の加熱手段を加熱するために前記第１の加熱手段の近傍に設けられた第２の加熱手段であって、温度が高いほど電気抵抗が大きくなる電気抵抗特性を有し、かつ、その消費電力がフリッカーを生じさせない範囲内である第２の加熱手段と、前記第１および第２の加熱手段への通電制御を行う制御手段であって、初期通電時には、前記第２の加熱手段のみを通電させ前記第１の加熱手段を予め加熱した後に、前記第１の加熱手段を通電させる制御手段とを有することを特徴とする定着装置を提供する。
また、上記課題を解決するために、本発明は、上記定着装置を有する画像形成装置を提供する。
このような定着装置によれば、上記第１の加熱手段を通電させることに先立って、まず、上記第２の加熱手段への通電が開始され、この第２の加熱手段によって上記第１の加熱手段が予め加熱される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、第２の加熱手段は、その消費電力がフリッカーを引き起こさない範囲のものであるため、このような第２の加熱手段への通電を開始させたとしても、フリッカーが引き起こされることはない。また、第１の加熱手段への通電が開始される時点では、この第１の加熱手段は第２の加熱手段によって加熱され電気抵抗が小さい状態になっているため、画像形成装置の立ち上がり時間を早くすることが可能になるといった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施する際の最良の形態について図面を参照しつつ説明する。
［Ａ．構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る定着装置を示す側断面図である。図１に示す定着装置が図４に示す定着装置と異なっている点は、加熱手段１３に替えて、第１の加熱手段１３ａと、この第１の加熱手段１３ａとは異なる電気抵抗特性を有する第２の加熱手段１３ｂとを有している点である。本実施形態においては、第１の加熱手段１３ａは、例えばカーボンランプヒータであり、負の温度―電気抵抗特性を有している。一方、第２の加熱手段１３ｂは、例えばハロゲンランプヒータであり、温度が高くなる程電気抵抗が大きくなる特性（以下、「正の温度−電気抵抗特性」と呼ぶ）を有している。図１に示されているように、この第１の加熱手段１３ａと第２の加熱手段１３ｂとは、ともに、定着ローラコア１１の内部に互いに近接する位置に設けられている。なお、本実施形態では、第１の加熱手段がカーボンランプヒータである場合について説明するが、係る第１の加熱手段はカーボンランプヒータに限定されるものではない。要は、負の温度―電気抵抗特性を有するヒータであれば良い。また、本実施形態では、第２の加熱手段がハロゲンランプヒータである場合について説明するが、シーズヒータであっても良いことは勿論である。要は、正の温度―電気抵抗特性を有するヒータであれば良い。
【００１５】
図１に示される定着装置においては、第１の加熱手段１３ａと第２の加熱手段１３ｂとは、定着ローラ１０の回転軸方向の長さが互いに異なっている。具体的には、図２に示されるように、第１の加熱手段１３ａは、Ａ３版の記録材の短辺と同一の長さを有しており、第２の加熱手段１３ｂは、Ｂ５版の記録材の短辺と同一の長さを有している。つまり、第１の加熱手段１３ａは、Ａ３版の記録材に転写されたトナー画像の定着を行う際に定着ローラ１０を加熱するためのものであり、第２の加熱手段１３ｂは、Ｂ５版の記録材に転写されたトナー画像の定着を行う際に定着ローラ１０を加熱するためのものである。このように、第１の加熱手段１３ａは、第２の加熱手段１３ｂよりも定着ローラ１０の広い部分を加熱するためのものであるため、第２の加熱手段１３ｂよりも消費する電力が大きくなっている。具体的には、本実施形態においては、第１の加熱手段１３ａの消費電力は７５０Ｗであり、第２の加熱手段１３ｂの消費電力は６５０Ｗである。ここで、６５０Ｗという消費電力は、第２の加熱手段１３ｂへの通電を開始させた場合に、上述したフリッカーが発生しない上限値である。なお、本実施形態では、第２の加熱手段１３ｂの消費電力が、上記上限値である場合について説明するが、上記上限値よりも小さい場合であっても良いことは勿論である。要は、フリッカーが発生しない範囲内の消費電力であれば良い。
【００１６】
図１に示す定着装置の制御部６０は、上記第１の加熱手段１３ａおよび第２の加熱手段１３ｂへの通電を開始させる際に、本発明に係る定着装置に特有な制御を行う。具体的には、制御部６０は、まず、第２の加熱手段１３ｂのみを通電させる。前述したように、第２の加熱手段１３ｂは、その消費電力がフリッカーを引き起こさない範囲内のものであるから、この第２の加熱手段１３ｂへの通電を開始したとしても、フリッカーが引き起こされることはない。
【００１７】
そして、制御部６０は、トナー画像を定着させる記録材の大きさを検出し、記録材の大きさが所定の用紙サイズ（本実施形態では、Ｂ５版）よりも大きい場合には、第２の加熱手段１３ｂに替えて第１の加熱手段１３ａを通電させる。前述したように、第１の加熱手段１３ａは、負の温度―電気抵抗特性を有しているが、その近傍に配設された第２の加熱手段１３ｂのより加熱され、その電気抵抗が小さい状態になっている。このため、第１の加熱手段１３ａによって加熱される定着ローラ１０の表面温度が所定の温度に達するまでの時間を短くすることが可能になる。
【００１８】
以上に説明したように、本実施形態に係る定着装置によれば、位相制御回路やパワーサーミスタなどの電源保護回路を設けることなくフリッカーの発生を防止するとともに、立ち上がり時間を早くすることが可能になるといった効果を奏する。加えて、本実施形態によれば、トナー画像を定着させる記録材の大きさに応じて、定着ローラの外周面の熱量分布を制御することが可能になるといった効果を奏する。
【００１９】
［Ｂ．変形例］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、係る実施形態を以下に述べるように変形しても良いことは勿論である。
【００２０】
（Ｂ−１：変形例１）
上述した実施形態では、付勢部材２０がロール状部材である場合について説明した。しかしながら、係る付勢部材は、ロール状部材に限定されるものではなく、複数のロールにより張架される無端ベルトであっても良いことは勿論である。
【００２１】
（Ｂ−２：変形例２）
上述した実施形態では、定着ローラ１０を加熱するための第１の加熱手段１３ａおよび第２の加熱手段１３ｂが、定着ローラ１０の内部に設けられている場合について説明した。しかしながら、これら第１および第２の加熱手段が配設される位置は、定着ローラ１０の内部に限定されるものではなく、図３に示されるように定着ローラ１０に接するように配設された加熱ローラ７０の内部であっても良いことは言うまでもない。要は、第２の加熱手段は、第１の加熱手段の近傍に配設されていればよく、第１の加熱手段が設置される位置は、定着ローラ１０の内部または外部のいずれであっても良い。
【００２２】
（Ｂ−３：変形例３）
上述した実施形態では、第１の加熱手段が定着ローラを加熱する範囲が、第２の加熱手段が定着ローラを加熱する範囲よりも広い場合について説明した。しかしながら、第１の加熱手段が定着ローラを加熱する範囲が、第２の加熱手段が定着ローラを加熱する範囲よりも狭い場合であってもよく、また、両者が同一であっても良い。また、上述した実施形態では、第２の加熱手段によって定着ローラと第１の加熱手段とが加熱される場合について説明したが、この第２の加熱手段は、第１の加熱手段のみを加熱するものであっても勿論良い。また、このような態様においては、第１の加熱手段の温度が所定の温度に保たれるように、常時、第２の加熱手段を通電させておくとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る定着装置の側断面図である。
【図２】同定着装置の有する第１の加熱手段１３ａと第２の加熱手段１３ｂの配設位置と、トナー画像３０を定着させる記録材４０の大きさとの関係を説明するための図である。
【図３】変形例２に係る定着装置の側断面図である。
【図４】従来の定着装置の側断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０…定着ローラ、１１…定着ローラコア、１２…弾性体部材、１３…加熱手段、１３ａ…第１の加熱手段、１３ｂ…第２の加熱手段、２０…付勢部材、３０…トナー画像、４０…記録材、５０…温度センサ、６０…制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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