(57)【要約】【課題】ウォームアップ時間を短縮すること。【解決手段】定着ローラ２と圧ローラ４とを備えている定着装置。ベルト支持ローラ６及び８と、ベルト支持ローラ６及び８に巻き掛けられかつ外周面の一部領域が定着ローラ２の外周面の一部領域に圧接されている無端ベルト１０と、ベルト支持ローラ６加熱する主加熱手段６０Ｈと、無端ベルト１０の表面を加熱する補助加熱手段６２Ｈと、サーミスタＳ１及びＳ２と、コントローラ３０とを備えている。【選択図】  図１
2005258246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラと、定着ローラに圧接された圧ローラとを備えている定着装置において、
相互に間隔をおいて配置された複数のベルト支持ローラと、ベルト支持ローラの各々間に巻き掛けられた無端ベルトであって外周面の一部領域が定着ローラの外周面の一部領域に圧接されている無端ベルトと、少なくとも1個のベルト支持ローラを加熱する主加熱手段と、無端ベルトの表面を加熱する補助加熱手段と、定着ローラ表面温度検出手段と、無端ベルト表面温度検出手段と、定着装置を制御するコントローラとを備えている、
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
コントローラは、定着ローラ、圧ローラ、無端ベルト及びベルト支持ローラを回転させた状態で主加熱手段による加熱を開始し、無端ベルト表面温度検出手段により検出された無端ベルトの表面温度が設定値に達した後は、定着ローラ表面温度検出手段により検出された定着ローラの表面温度が定着待機温度に達するまでの間、主加熱手段による加熱停止及び加熱を繰り返すことにより、無端ベルトの表面温度を所定の上下許容範囲内で該設定値に維持すると共に主加熱手段による加熱を停止した後に補助加熱手段による加熱を開始し、少なくとも主加熱手段による加熱を停止している間は、補助加熱手段による加熱を継続する、請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
コントローラは、定着ローラ表面温度検出手段により検出された定着ローラの表面温度が定着待機温度に達すると、無端ベルトの表面温度の如何にかかわらず、補助加熱手段による加熱を停止する、請求項２記載の定着装置。
【請求項４】
コントローラは、無端ベルトの表面温度が、該設定値を上方に越えた最大値から下降し始めてから補助加熱手段による加熱を開始し、無端ベルトの表面温度が、該設定値を下方に越えた最小値から上昇し始めたときに補助加熱手段による加熱を停止する、請求項２又は請求項３記載の定着装置。
【請求項５】
コントローラは、無端ベルトの表面温度が、該設定値を上方に越えてから最大値に達する前に主加熱手段による加熱を停止し、かつ該設定値を下方に越えてから最小値に達する前に主加熱手段による加熱を開始する、請求項２〜４のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項６】
1個のベルト支持ローラは、主加熱手段により加熱されるヒートローラから構成され、ヒートローラと、他の１個のベルト支持ローラとは、それぞれ定着ローラの回転方向上流側及び下流側において定着ローラの外周面の外側に間隔をおいて配置され、無端ベルトの外周面の該一部領域が定着ローラの外周面の一部領域に圧接されることにより形成されるニップ領域は、ヒートローラ及び該他の１個のベルト支持ローラ間に配置され、無端ベルト表面温度検出手段は、無端ベルトの、ヒートローラに巻き掛けられた領域よりも、無端ベルトの回転方向下流側の位置であり、かつ該ニップ領域よりも上流側の位置における表面の温度を検出しうるよう配設され、補助加熱手段は、無端ベルト表面温度検出手段と該ニップ領域との間における無端ベルトの表面温度を検出しうるよう配置されている、請求項２〜５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項７】
定着ローラ表面温度検出手段は、定着ローラの、該ニップ領域よりも、定着ローラの回転方向下流側であり、かつ圧ローラとのニップ領域よりも上流側の位置における表面の温度を検出しうるよう配設されている、請求項６記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に装着されて、用紙上の未定着トナーを用紙に溶融定着させる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
定着ローラを内部からではなく、外部から加熱するよう構成された定着装置はすでに知られている。この種の定着装置の一つの典型例は、定着ローラと、定着ローラに圧接された圧ローラと、定着ローラに圧接されかつ加熱手段を内蔵した複数の熱ローラとを備えている（特許文献１参照）。定着ローラは、鉄製の中空管からなる心金と、心金の周囲を被覆するシリコンゴムから構成されている。また熱ローラの各々は、表面をフッ素樹脂でコーティングしたアルミニウム製の中空管から構成されている。
【０００３】
上記定着装置は、定着ローラの表面を直接加熱するので、定着ローラの昇温時間を短縮でき、したがってウォームアップ時間を短縮できる。しかしながら、複数の熱ローラによる定着ローラへの熱の供給は、熱ローラの各々と定着ローラとの間のわずかなニップ幅に限定されるので、熱の供給量が制限される。その結果、定着ローラの昇温時間を更に短縮したい場合には、該ニップ幅を広げる必要があるが、該ニップ幅を広げた場合には、定着ローラに対する局部的な負荷が増加するので、定着ローラの駆動トルクが増加し、駆動系を強化する必要が生ずる。また、定着ローラのシリコンゴムの損傷を早めて耐久性を損なうおそれがある。
【０００４】
上記問題を解決することができる定着装置は、本出願人である京セラミタ株式会社によって既に出願されている。この定着装置の一例は、図３に示されているように、定着ローラ２と、定着ローラ２に対し下方から圧接された圧ローラ４と、相互に間隔を置いて配置された複数の、実施形態においては２個のベルト支持ローラ６及び８と、ベルト支持ローラ６及び８の各々間に巻き掛けられた無端ベルト１０とを備えている。無端ベルト１０の外周面の一部領域は定着ローラ２の外周面の一部領域に圧接されている。1個のベルト支持ローラ６は、加熱手段６Ｈが内蔵されたヒートローラから構成されている。すなわち、ベルト支持ローラ６は、内側に配設された加熱手段６Ｈにより加熱されるよう構成されている。ヒートローラであるベルト支持ローラ６と、他の１個のベルト支持ローラ８とは、それぞれ定着ローラ２の回転方向上流側（図３において左側）及び下流側（図３において右側）において定着ローラ２の外周面の外側に間隔をおいて配置されている。無端ベルト１０の外周面の一部領域が定着ローラ２の外周面の一部領域に圧接されるよう構成されている。すなわち、定着ローラ２の外周面の一部領域に沿って、柔軟性のある無端ベルト１０が圧接されてニップ領域１０Ｎを形成するので、定着ローラ２を加熱するためのニップ幅を従来よりも大幅に増加することができる。その結果、定着ローラ２に対する局部的な負荷を増加することなく、しかも定着ローラ２の耐久性を損なうことなく、定着ローラ２の昇温時間を短縮して定着装置のウォームアップ時間を短縮することを可能にする。
【０００５】
しかしながら、上記定着装置には、更に、次のような解決すべき技術的課題が存在することが判明した。すなわち、定着ローラ２の外周面を加熱する熱伝導手段として無端ベルト１０が使用されるが、無端ベルト１０の耐熱性を考慮した温度を基準として加熱手段６Ｈを制御する必要がある。無端ベルト１０の材料は、熱容量と熱伝導率との最適性を考慮して、合成樹脂を基本として選定するのが一般的といえる。この場合、無端ベルト１０の耐熱性の関係から、無端ベルト１０のピーク温度を、例えば約２３０°Ｃとして加熱手段６ＨのＯＮ−ＯＦＦ制御を行うが、加熱手段６ＨがＯＦＦされている間は無端ベルト１０の温度が下降するので、その間、無端ベルト１０から定着ローラ２への熱の移動量が低下し、定着装置のウォームアップ時間が長くなってしまう。
【０００６】
以下、図３及び図４を参照して更に具体的に説明する。定着装置にはまた、定着ローラ２の表面温度を検出するための定着ローラ表面温度検出手段であるサーミスタＳ１と、無端ベルト１０の外表面温度を検出するための無端ベルト外表面温度検出手段であるサーミスタＳ２とを備えている。サーミスタＳ１は、定着ローラ２の、ニップ領域１０Ｎよりも、定着ローラ２の回転方向（図３において時計方向）の下流側であり、かつ圧ローラ４とのニップ領域よりも上流側の位置における表面の温度を検出しうるよう、定着ローラ２の外周面（表面）に接触して、又は非接触の状態で配設されている。サーミスタＳ２は、無端ベルト１０の、ヒートローラであるベルト支持ローラ６の外周面の一部領域に巻き掛けられた領域よりも、無端ベルト１０の回転方向下流側の位置であり、かつニップ領域１０Ｎよりも上流側の位置における表面（無端ベルト１０の半径方向外側の表面、すなわち定着ローラ２の表面に接触する外側の面）の温度を検出しうるよう、該表面に接触して、又は該表面に非接触の状態で配置されている。用紙Ｐは、図３において右から左へほぼ水平に搬送される。
【０００７】
定着装置は、相互に間隔をおいては配設された一対の側壁を含むハウジングを備えており（いずれも不図示）、定着ローラ２、圧ローラ４、ベルト支持ローラ６及び８は、側壁の各々間に回転自在にかつ相互に平行に支持されている。サーミスタＳ１及びＳ２は、側壁の各々間を延在するよう配設された図示しない支持フレームに取り付けられている。ベルト支持ローラ６及び８は、定着ローラ２の回転方向上流側（図１において左側）及び下流側（図１において右側）において定着ローラ２の外周面の外側に間隔をおいて配置されている。定着ローラ２の外周面の一部領域に圧接される無端ベルト１０の外周面の該一部領域は、２個のベルト支持ローラ６及び８間に配置される。
【０００８】
定着ローラ２を軸方向に見て（図３において紙面を表から裏に見て）、定着ローラ２の軸心を通る仮想水平線をｘ軸、定着ローラ２の軸心を通ってｘ軸に直交する仮想鉛直線をｙ軸としたとき、ベルト支持ローラ６は、定着ローラ２の外周面に対し、第２象限において定着ローラ２の外側に配置されている。他方、ベルト支持ローラ８は、ベルト支持ローラ６に対し定着ローラ２の回転方向下流側であり、かつ用紙Ｐの搬送方向上流側において、定着ローラ２の外周面の外側に間隔をおいて配置されている（定着ローラ２の外周面に対し、第１象限における周方向のほぼ中間位置に配置されている）。加熱手段６Ｈは、ヒートローラであるベルト支持ローラ６の中心領域において、上記側壁の各々間に静止状態で支持されている。
【０００９】
定着ローラ２は、駆動源である電動モータＭに駆動結合されている。ベルト支持ローラ８は、図示しないギヤを介して定着ローラ２と駆動結合され、定着ローラ２によって回転駆動されるよう構成されている。
【００１０】
定着ローラ２及び圧ローラ４は、金属、例えばＳＵＳあるいは鉄製の心金と、心金を覆う弾性部材であるソリッドのシリコンゴムあるいは発泡シリコンゴムと、シリコンゴムあるいは発泡シリコンゴムを被覆するＰＦＡチューブとから構成することができる。シリコンゴムあるいは発泡シリコンゴムの外周面をＰＦＡチューブにより被覆する構成に代えて、シリコンゴムあるいは発泡シリコンゴムの外周面を、トナーの離型層であるフッ素樹脂をコートする構成もある。ベルト支持ローラ６及び８は、ＳＵＳあるいはアルミニウムなどの金属製の中空管から形成することができるが、図示の例ではアルミニウム製の中空管から形成されている。無端ベルト１０は、ポリイミド樹脂などの合成樹脂、ＮｉあるいはＳＵＳ等の金属から形成することができるが、図示の例ではポリイミド樹脂から形成されている。加熱手段６Ｈはハロゲンヒータから構成されているが、他の加熱手段、例えば、電磁誘導加熱用の励磁コイル（ＩＨコイル）から構成することもできる。加熱手段をＩＨコイルから構成した場合には、ＩＨコイルを、ベルト支持ローラ６の外周面又は内周面の一部領域に対し、それぞれ外側又は内側から、それぞれ隙間を置いて対向するよう配置する構成もある。
【００１１】
上記定着装置は、定着装置の作動を制御するコントローラ２０を備えている。コントローラ２０は、マイクロコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）、制御プログラムを格納するＲＯＭ、演算結果等を格納する読み書き可能なＲＡＭ、タイマ、カウンタ、入力インターフェース及び出力インターフェースなどを備えている。このように構成されたコントローラ２０の入力インターフェースには、サーミスタＳ１及びＳ２、その他の検出器、スイッチなどからの検出信号が入力され、出力インターフェースから電動モータＭ、加熱手段６Ｈなどに制御信号を出力する。
【００１２】
コントローラ２０は、図示しない画像形成機の電源スイッチがＯＮされてから（すなわち、電源が投入されてから）、電動モータＭを回転駆動させることにより、定着ローラ２、圧ローラ４、ベルト支持ローラ８、無端ベルト１０及びベルト支持ローラ６を回転駆動すると共に、これらを回転させた状態で加熱手段６Ｈによる加熱（ＯＮ）を開始することにより定着装置のウォームアップを開始する（図４において時間ｔ０）。加熱手段６Ｈにより加熱されたベルト支持ローラ６の熱は、無端ベルト１０を介して定着ローラ２及び圧ローラ４に伝達される。そして、コントローラ２０は、サーミスタＳ２により検出された無端ベルト１０の表面温度が設定値Ｔ２に達した後は、サーミスタＳ１により検出された定着ローラ２の表面温度が定着待機温度Ｔ１に達するまでの間、加熱手段６Ｈによる加熱停止（ＯＦＦ）及び加熱（ＯＮ）を繰り返すことにより、無端ベルト１０の表面温度を所定の上下許容範囲内で設定値Ｔ２に維持するよう制御する。図４において、符号Ｔ２ｍａｘは、無端ベルト１０の表面温度の設定値Ｔ２が、上許容範囲内で上方に越えた最大値を示し、符号Ｔ２ｍｉｎは、無端ベルト１０の表面温度の設定値Ｔ２が、下許容範囲内で下方に越えた最小値を示している。また、符号Ｔ０は、雰囲気温度に対応した、無端ベルト１０及び定着ローラ２の表面温度を示している。
【００１３】
更に具体的に説明すると、定着装置が、上記したとおりにしてウォームアップを開始すると、無端ベルト１０及び定着ローラ２の表面温度が上昇し始める。図４に示されている無端ベルト１０の温度の、単位時間当たりの上昇率は、定着ローラ２のそれよりも当然高い。無端ベルト１０の表面温度が設定値Ｔ２に達し、更に上方に越えた後、無端ベルト１０の表面温度が、設定値Ｔ２を上方に越えた最大値Ｔ２ｍａｘに達する直前に、コントローラ２０は加熱手段６ＨをＯＦＦする。加熱手段６Ｈによるベルト支持ローラ６の加熱が停止される。無端ベルト１０の表面温度は、加熱手段６ＨがＯＦＦされてから若干遅れて設定値Ｔ２を上方に越えた最大値Ｔ２ｍａｘに達した後、下降し始める。無端ベルト１０の表面温度は、更に設定値Ｔ２まで下降し、更に設定値Ｔ２を下方に越えた最小値Ｔ２ｍｉｎに向って下降する。コントローラ２０は、無端ベルト１０の表面温度が、設定値Ｔ２を下方に越えた最小値Ｔ２ｍｉｎに達する直前に加熱手段６Ｈを再びＯＮする。加熱手段６Ｈによるベルト支持ローラ６の加熱が再び開始される。無端ベルト１０の表面温度は、最小値Ｔ２ｍｉｎに達した後、再び上昇し始める。最大値Ｔ２ｍａｘに向って上昇し始める。先に述べたように、コントローラ２０は、無端ベルト１０の表面温度が設定値Ｔ２に達した後は、定着ローラ２の表面温度が定着待機温度Ｔ１に達するまでの間、上記したような、加熱手段６Ｈによる加熱停止（ＯＦＦ）及び加熱（ＯＮ）を繰り返すことにより、無端ベルト１０の表面温度を所定の上下許容範囲内で設定値Ｔ２に維持するよう制御する。
【００１４】
定着ローラ２の表面温度は、ウォームアップが開始され、無端ベルト１０の表面温度の上昇にほぼ比例した比較的高い上昇率で徐々に上昇する。しかしながら、加熱手段６ＨがＯＦＦされて、無端ベルト１０の表面温度が最大値Ｔ２ｍａｘに達してから、ある時間（図４において時間ｘ１）遅れて、定着ローラ２の表面温度の上昇率が鈍化する。このような定着ローラ２の表面温度の上昇率の鈍化は、ほぼ、無端ベルト１０の表面温度が最大値Ｔ２ｍａｘに達してから最小値Ｔ２ｍｉｎに達するまでの時間（図４において時間ｙ１、加熱手段６ＨのＯＦＦ時間）、継続される。なお、上記時間（図４において時間ｘ１）の遅れ、すなわちタイムラグは、サーミスタＳ１の位置とサーミスタＳ２の位置が離れていることによる。
【００１５】
先に述べたように、加熱手段６ＨをＯＦＦした後、無端ベルト１０の表面温度が最小値Ｔ２ｍｉｎに達する直前に、コントローラ２０は加熱手段６ＨをＯＮする。無端ベルト１０の表面温度は、加熱手段６ＨがＯＦＦされてから若干遅れて最小値Ｔ２ｍｉｎまで下降し、再び最大値Ｔ２ｍａｘまで上昇させられる。これに対応して定着ローラ２の表面温度も比較的高い上昇率で徐々に上昇する。このような定着ローラ２の表面温度の比較的高い上昇率は、無端ベルト１０の表面温度が最小値Ｔ２ｍｉｎから最大値Ｔ２ｍａｘに達するまでの時間（図４において時間ｙ２）継続される。無端ベルト１０の表面温度が最大値Ｔ２ｍａｘに達する直前に、コントローラ２０は加熱手段６Ｈを再びＯＦＦする。加熱手段６ＨがＯＦＦされて、無端ベルト１０の表面温度が最大値Ｔ２ｍａｘに達してから、ある時間（図４において時間ｘ１）遅れて、定着ローラ２の表面温度の上昇率が鈍化する。このような定着ローラ２の表面温度の上昇率の鈍化は、先に生じたのと同様に、無端ベルト１０の表面温度が最大値Ｔ２ｍａｘに達してから最小値Ｔ２ｍｉｎに達するまでの時間（図４において時間ｙ１）継続される。上記したコントローラ２０の制御及び温度変化が繰り返される間、定着ローラ２の表面温度が定着待機温度Ｔ１に達すると、コントローラ２０は、電動モータＭの回転駆動を停止する（図４において時間ｔ２−ｔ０経過の時点）。電動モータＭの回転駆動停止により、定着ローラ２、圧ローラ４、ベルト支持ローラ８、無端ベルト１０及びベルト支持ローラ６の回転駆動が停止される。なお、ウォームアップ時間は図４において時間ｔ２−ｔ０である。
【００１６】
以上が、定着ローラ２の表面温度が環境に対応した温度から定着待機温度に達するまでの、すなわち定着装置のウォームアップにおけるコントローラ２０による制御である。上記制御においては、加熱手段６ＨがＯＦＦされて、無端ベルト１０の表面温度が最大値Ｔ２ｍａｘに達してから最小値Ｔ２ｍｉｎまで下降するまでの時間（図４において時間ｙ２）、定着ローラ２の温度上昇率が比較的大きく鈍化する。このような定着ローラ２の表面温度の上昇率の鈍化は、先に述べたように、無端ベルト１０の表面温度が最大値Ｔ２ｍａｘに達してから最小値Ｔ２ｍｉｎに達するまでの時間（図４において時間ｙ１）継続されるが、ウォームアップ時間の間に繰り返される回数が多いほどウォームアップ時間が長くなってしまう。このため、上記定着装置には更なる改善が要望されているところであった。
【特許文献１】特開平１１−８４９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、ウォームアップ時に発生する定着ローラの表面温度の上昇率の鈍化を防止することにより、ウォームアップ時間を短縮することを可能にする、新規な定着装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明によれば、
定着ローラと、定着ローラに圧接された圧ローラとを備えている定着装置において、
相互に間隔をおいて配置された複数のベルト支持ローラと、ベルト支持ローラの各々間に巻き掛けられた無端ベルトであって外周面の一部領域が定着ローラの外周面の一部領域に圧接されている無端ベルトと、少なくとも1個のベルト支持ローラを加熱する主加熱手段と、無端ベルトの表面を加熱する補助加熱手段と、定着ローラ表面温度検出手段と、無端ベルト表面温度検出手段と、定着装置を制御するコントローラとを備えている、
ことを特徴とする定着装置、が提供される。
コントローラは、定着ローラ、圧ローラ、無端ベルト及びベルト支持ローラを回転させた状態で主加熱手段による加熱を開始し、無端ベルト表面温度検出手段により検出された無端ベルトの表面温度が設定値に達した後は、定着ローラ表面温度検出手段により検出された定着ローラの表面温度が定着待機温度に達するまでの間、主加熱手段による加熱停止及び加熱を繰り返すことにより、無端ベルトの表面温度を所定の上下許容範囲内で該設定値に維持すると共に主加熱手段による加熱を停止した後に補助加熱手段による加熱を開始し、少なくとも主加熱手段による加熱を停止している間は、補助加熱手段による加熱を継続する、ことが好ましい。
コントローラは、定着ローラ表面温度検出手段により検出された定着ローラの表面温度が定着待機温度に達すると、無端ベルトの表面温度の如何にかかわらず、補助加熱手段による加熱を停止する、ことが好ましい。
コントローラは、無端ベルトの表面温度が、該設定値を上方に越えた最大値から下降し始めてから補助加熱手段による加熱を開始し、無端ベルトの表面温度が、該設定値を下方に越えた最小値から上昇し始めたときに補助加熱手段による加熱を停止する、ことが好ましい。
コントローラは、無端ベルトの表面温度が、該設定値を上方に越えてから最大値に達する前に主加熱手段による加熱を停止し、かつ該設定値を下方に越えてから最小値に達する前に主加熱手段による加熱を開始する、ことが好ましい。
1個のベルト支持ローラは、主加熱手段により加熱されるヒートローラから構成され、ヒートローラと、他の１個のベルト支持ローラとは、それぞれ定着ローラの回転方向上流側及び下流側において定着ローラの外周面の外側に間隔をおいて配置され、無端ベルトの外周面の該一部領域が定着ローラの外周面の一部領域に圧接されることにより形成されるニップ領域は、ヒートローラ及び該他の１個のベルト支持ローラ間に配置され、無端ベルト表面温度検出手段は、無端ベルトの、ヒートローラに巻き掛けられた領域よりも、無端ベルトの回転方向下流側の位置であり、かつ該ニップ領域よりも上流側の位置における表面の温度を検出しうるよう配設され、補助加熱手段は、無端ベルト表面温度検出手段と該ニップ領域との間における無端ベルトの表面温度を検出しうるよう配置されている、ことが好ましい。
定着ローラ表面温度検出手段は、定着ローラの、該ニップ領域よりも、定着ローラの回転方向下流側であり、かつ圧ローラとのニップ領域よりも上流側の位置における表面の温度を検出しうるよう配設されている、ことが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に従って構成された定着装置の好適な実施の形態を、図１及び図２を参照して詳細に説明する。なお、図１及び図２に示す定着装置及び線図において、図３及び図４に示す定着装置及び線図と、それぞれ実質的に同一部分は同一符号で示し、説明は省略する。
【００２０】
本発明による定着装置は、少なくとも１個のベルト支持ローラを加熱する主加熱手段６０Ｈ、実施形態においては１個のベルト支持ローラ６を加熱する主加熱手段６０Ｈと、無端ベルト１０の表面、実施形態においては、無端ベルト１０の外表面（半径方向外側の表面であって、定着ローラ２の表面に圧接される表面）を加熱する補助加熱手段６２Ｈと、補助加熱手段６２を含む定着装置を制御するコントローラ３０とを備えている。主加熱手段６０Ｈは、図３に示す加熱手段６Ｈと同じ構成でよい。ベルト支持ローラ６は、主加熱手段６０Ｈにより加熱され、ベルト支持ローラ６は、主加熱手段６０Ｈが内蔵されたヒートローラから構成される。ハロゲンヒータまたはＩＨコイルから構成することができる補助加熱手段６２Ｈは、サーミスタＳ２とニップ領域１０Ｎとの間における無端ベルト１０の表面温度を検出しうるよう配置されている。この構成は、無端ベルト１０へ伝達した熱を定着ローラ２へ最も迅速に伝達することを可能にする。コントローラ３０は、サーミスタＳ１及びＳ２などからの検出信号が入力され、電動モータＭ、主加熱手段６０Ｈ、補助加熱手段６２Ｈなどに制御信号を出力する。その他の構成は、図３に示す定着装置と実質的に同じであるので、更なる説明は省略する。
【００２１】
本発明による定着装置において、コントローラ３０は、定着ローラ２、圧ローラ４、無端ベルト１０及びベルト支持ローラ６及び８を回転させた状態で主加熱手段６０Ｈによる加熱を開始する。そして、サーミスタＳ２により検出された無端ベルト１０の表面温度が設定値Ｔ２に達した後は、サーミスタＳ１により検出された定着ローラ２の表面温度が定着待機温度Ｔ１に達するまでの間、主加熱手段６０Ｈによる加熱停止及び加熱を繰り返すことにより、無端ベルト１０の表面温度を所定の上下許容範囲内で設定値Ｔ２に維持すると共に、主加熱手段６０Ｈによる加熱を停止した後に補助加熱手段６２Ｈによる加熱を開始し、少なくとも主加熱手段６０Ｈによる加熱を停止している間は、補助加熱手段６２Ｈによる加熱を継続する。
【００２２】
コントローラ３０による、主加熱手段６０Ｈの上記制御は、図２と図４とを比較することにより容易に理解されるように、図３及び図４を参照して説明したコントローラ２０による制御と実質的に同じであるので、更なる説明は省略する。
【００２３】
本発明においては、上記したように、コントローラ３０は、主加熱手段６０Ｈによる加熱を停止した後に補助加熱手段６２Ｈによる加熱を開始し、少なくとも主加熱手段６０Ｈによる加熱を停止している間は、補助加熱手段６２Ｈによる加熱を継続することが重要である。更に具体的に説明すると、コントローラ３０は、主加熱手段６０ＨをＯＦＦした後、所定のタイミングで補助加熱手段６２ＨをＯＮして補助加熱手段６２Ｈによる加熱を開始する。補助加熱手段６２ＨをＯＮするタイミングは、補助加熱手段６２ＨとサーミスタＳ１との位置のずれを考慮して、先に述べた、定着ローラ２の表面温度における上昇率の鈍化が開始するタイミングに間に合うよう設定する。図２に示す実施形態においては、定着ローラ２の表面温度における上昇率の鈍化が開始する時点よりも、時間Ｚ１だけ早いタイミングで補助加熱手段６２ＨをＯＮするよう制御する。このタイミングは、サーミスタＳ２により無端ベルト１０の表面温度が最大値Ｔｍａｘから下降し始めたことを検知し、かつ上記位置の相違によるタイムラグを考慮した最適のタイミングとなるように設定する。
【００２４】
補助加熱手段６２ＨをＯＦＦするタイミングは、サーミスタＳ２により無端ベルト１０の表面温度が最小値Ｔｍｉｎから上昇し始めたことを検知し、かつ上記位置の相違によるタイムラグを考慮した最適のタイミングとなるように設定することが望ましい。補助加熱手段６２ＨがＯＮされてからＯＦＦされるまでの時間（図２において時間ｙ３）は、無端ベルト１０の表面温度が最大値Ｔｍａｘから最小値Ｔｍｉｎに下降するまでの時間（図２において時間ｙ２）、したがって定着ローラ２の表面温度における上昇率の鈍化時間（図２において時間ｙ２）とほぼ同じである。補助加熱手段６２Ｈをこのように制御することにより、定着ローラ２の表面温度における上昇率の鈍化が発生するタイミングに合せて、無端ベルト１０に補助加熱手段６２Ｈから熱が供給されるので、定着装置のウォームアップ時に発生する定着ローラ２の表面温度における上昇率の鈍化が防止され、ウォームアップ時間を短縮することができる。図２において、点線（図４に示すラインと実質的に同じライン）は、補助加熱手段６２Ｈを備えていない場合の定着ローラ２の表面温度の変化を示しているが、この場合におけるウォームアップ時間は、図２においてｔ１−ｔ２時間であるが、本発明によるウォームアップ時間は、図２においてｔ１−α時間であり、α時間だけウォームアップ時間が短縮されることになる。
【００２５】
上記定着装置において、コントローラ３０は、サーミスタＳ１により検出された定着ローラ２の表面温度が定着待機温度Ｔ１に達すると、無端ベルト１０の表面温度の如何にかかわらず、補助加熱手段６２Ｈによる加熱を停止する。このような制御は、定着ローラ２の表面温度の過剰な上昇を防止する。
【００２６】
上記定着装置において、コントローラ３０は、無端ベルト１０の表面温度が、設定値Ｔ２を上方に越えた最大値Ｔ２ｍａｘから下降し始めてから補助加熱手段６２Ｈによる加熱を開始し、無端ベルト１０の表面温度が、設定値Ｔ２を下方に越えた最小値Ｔ２ｍｉｎから上昇し始めたときに補助加熱手段６２Ｈによる加熱を停止する。このような制御は、無端ベルト１０の過剰な温度上昇を防止すると共に、上記した位置によるタイムラグを考慮したＯＮ−ＯＦＦタイミングが容易に可能になる。
【００２７】
上記定着装置において、コントローラ３０は、無端ベルト１０の表面温度が、設定値Ｔ２を上方に越えてから最大値Ｔ２ｍａｘに達する前に主加熱手段６０Ｈによる加熱を停止し、かつ設定値Ｔ２を下方に越えてから最小値Ｔ２ｍａｘに達する前に主加熱手段６２Ｈによる加熱を開始する。このような制御は、無端ベルト１０の表面温度が、上下許容範囲を越えるのを防止し、安定した設定温度に維持されることを可能にする。
【００２８】
上記定着装置において、1個のベルト支持ローラ６は、主加熱手段６０Ｈにより加熱されるヒートローラから構成され、ヒートローラ６と、他の１個のベルト支持ローラ８とは、それぞれ定着ローラ２の回転方向上流側及び下流側において定着ローラ２の外周面の外側に間隔をおいて配置されている。無端ベルト１０の外周面の該一部領域が定着ローラ２の外周面の一部領域に圧接されることにより形成されるニップ領域１０Ｎは、ヒートローラ６及び該他の１個のベルト支持ローラ８間に配置される。サーミスタＳ２は、無端ベルト１０の、ヒートローラ６に巻き掛けられた領域よりも、無端ベルト１０の回転方向下流側の位置であり、かつニップ領域１０Ｈよりも上流側の位置における表面の温度を検出しうるよう配設される。補助加熱手段６２Ｈは、サーミスタＳ２とニップ領域１０Ｎとの間における無端ベルト１０の表面温度を検出しうるよう配置されている。このような構成は、無端ベルト１０及び定着ローラ２の各々の表面温度を的確に検出して迅速かつ正確な温度制御を可能にする。
【００２９】
上記定着装置において、サーミスタＳ１は、定着ローラ２の、ニップ領域１０Ｎよりも、定着ローラ２の回転方向下流側であり、かつ圧ローラ４とのニップ領域よりも上流側の位置における表面の温度を検出しうるよう配設されている。このような構成は、定着ローラ２の表面温度を的確に検出して迅速かつ正確な温度制御を可能にする。
【００３０】
上記定着装置は、相互に間隔をおいて配置された複数のベルト支持ローラ６及び８と、ベルト支持ローラ６及び８に巻き掛けられた無端ベルト１０であって外周面の一部領域が定着ローラ２の外周面の一部領域に圧接されている無端ベルト１０と、少なくとも1個のベルト支持ローラ６を加熱する主加熱手段６０Ｈと、無端ベルト１０の表面を加熱する補助加熱手段６２Ｈと、サーミスタＳ１と、サーミスタＳ２と、定着装置を制御するコントローラ３０とを備えている。そしてコントローラ３０は、ベルト支持ローラ６及び無端ベルト１０の表面を、主加熱手段６０Ｈと補助加熱手段６２Ｈとにより、それぞれ適宜のタイミングで実質的に交互に加熱することができるので、無端ベルト１０から定着ローラ２への熱の伝達を効率的にしかも連続的に行うことが可能になる。その結果、ウォームアップ時に発生する定着ローラ２の表面温度の上昇率の鈍化を防止することにより、ウォームアップ時間を短縮することを可能にするのである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】先に提案された定着装置の一例を示す構成概略図である。
【図２】図１に示す定着装置に備えられたコントローラによる定着装置の制御を模式的に示す線図であって、ウォームアップ時間と、無端ベルト及び定着ローラの表面温度との関係を示す線図である。
【図３】本発明による定着装置の実施形態を示す構成概略図である。
【図４】図３に示す定着装置に備えられたコントローラによる定着装置の制御を模式的に示す線図であって、ウォームアップ時間と、無端ベルト及び定着ローラの表面温度との関係を示す線図である。
【符号の説明】
【００３２】
２：定着ローラ
４：圧ローラ
６、８：ベルト支持ローラ
１０：無端ベルト
２０、３０：コントローラ
６Ｈ：加熱手段（ハロゲンヒータ）
６０Ｈ：主加熱手段
６２Ｈ：補助加熱手段
Ｍ：電動モータ
Ｐ：用紙
Ｓ１、Ｓ２：サーミスタ
【図１】
2005258246.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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