(57)【要約】【課題】  通電初期時において、定着処理のための熱源をより少ない消費エネルギーで所定の温度まで速く上昇させる。【解決手段】  通電初期時には、ハロゲンランプ６４が商用電源１０５からドライバ１０３を介して供給される交流電流により駆動されるとともに、カーボンランプ６５が蓄電装置１０６から供給される直流電流によって駆動されるので、定着ロール６１の表面温度が設定温度まで急速に上昇する。そして、設定温度に達してからは、定着ロール６１の表面温度が設定温度に維持されるように、ＣＰＵ１０２はドライバ１０３を介してハロゲンランプ６４への通電を制御する。カーボンランプ６５は、定常時の色温度が２５００Ｋ未満（望ましくは１０００Ｋ〜１５００Ｋ）であるため、このカーボンランプ６５に供給される電気エネルギーは相当部分が熱エネルギーに変換される。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の熱源と、予め決められた定格電力が供給されたときの色温度が２５００Ｋ未満である第２の熱源とを少なくとも有し、記録材に形成された未定着像を加熱することによって該像を該記録材に定着させる定着部材と、
前記定着部材を決められた温度まで上昇させる時には、前記第１の熱源及び第２の熱源に電力を供給し、前記温度にまで上昇した後は、前記第１の熱源又は第２の熱源のいずれか一方に、或いは、前記第１の熱源及び第２の熱源の双方に電力を供給する電源と
を備えた定着装置。
【請求項２】
蓄電手段と、
電源から供給される電力を用いて前記蓄電手段を充電する充電手段と、
第１の熱源と、予め決められた定格電力が供給されたときの色温度が２５００Ｋ未満である第２の熱源とを有し、記録材に形成された未定着像を加熱することによって該像を該記録材に定着させる定着部材と、
前記定着部材を決められた温度まで上昇させる時には、前記電源から前記第１の熱源に電力を供給すると共に前記蓄電手段から前記第２の熱源に電力を供給し、前記温度にまで上昇した後は、前記電源から前記第１の熱源に電力を供給する通電制御手段と
を備えた定着装置。
【請求項３】
前記第２の熱源において前記定格電力が供給されたときの色温度が１０００Ｋ〜１５００Ｋである請求項１または２記載の定着装置。
【請求項４】
前記第２の熱源は炭素材を発熱体とするカーボンランプである請求項１又は２記載の定着装置。
【請求項５】
前記第２の熱源はニクロム線を発熱体とするニクロムヒータである請求項１又は２記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置と、
前記記録材を搬送する搬送手段と、
前記搬送手段により搬送される記録材に画像を形成する画像形成手段と
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、画像形成装置において未定着像を記録材に定着するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真複写機やレーザビームプリンタ或いはファクシミリ等の画像形成装置においては、感光体などの潜像担持体に静電潜像を形成し、その静電潜像をトナーによって現像してから記録材に転写し、さらに、この記録材に転写されたトナー像（未定着トナー像）を定着装置によって加熱し溶融させて記録材に定着させている。定着装置は例えば加熱ヒータを内蔵する定着ロールを備えており、ＣＰＵによってこの加熱ヒータへの通電制御が行われて定着ロールの温度がトナーが溶解し得る程度の温度に維持されるようになっている。この加熱ヒータの熱源には、高融点のタングステンをフィラメントとして用いたハロゲンランプが広く利用されている。
【０００３】
画像形成プロセスが開始されると、定着ロールの表面温度をトナーの融点を超えるような所定温度まで上昇させる必要があるが、装置の使いやすさを考慮すると、せいぜい１０秒以内の間に温度上昇を完了させることが望ましい。しかしながら、ハロゲンランプには通電初期時の温度上昇ペースが比較的遅いという特性があり、上記のような所定温度に上昇させるまでには相当の時間を要してしまう。この問題に対しては従来から様々な対策が提案されているが、例えば特許文献１においては、通常利用される第１ヒータに加えて温度上昇時にのみ利用される第２ヒータを備えた画像形成装置が開示されている。特に第２ヒータにおいては速熱性を最も優先して、フィラメントを細線化することによってその色温度が２５００Ｋ（ケルビン）以上になるようなハロゲンランプを用いることが提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３５７９６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
色温度が２５００Ｋ以上になるように細線化されたフィラメントを用いると、確かに、通電初期時の温度上昇ペースを速くすることができる。しかし、フィラメントの色温度が高くなればなるほど分光分布の放射強度ピークが短波長側（可視光側）に移動し、熱エネルギーよりも光エネルギーとしての出力が増加してしまう。即ち、電気エネルギーの相当部分が熱ではなく光に変換されてしまうことになるので、エネルギー効率が悪いという欠点がある。
【０００６】
本発明はこのような背景に鑑みてなされたものであり、その目的は、通電初期時において、定着処理のための熱源をより少ない消費エネルギーで所定の温度まで速く上昇させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、第１の熱源と、予め決められた定格電力が供給されたときの色温度が２５００Ｋ未満である第２の熱源とを少なくとも有し、記録材に形成された未定着像を加熱することによって該像を該記録材に定着させる定着部材と、前記定着部材を決められた温度まで上昇させる時には、前記第１の熱源及び第２の熱源に電力を供給し、前記温度にまで上昇した後は、前記第１の熱源又は第２の熱源のいずれか一方に、或いは、前記第１の熱源及び第２の熱源の双方に電力を供給する電源とを備えた定着装置を提供する。この定着装置によれば、定着部材を決められた温度まで上昇させる時には、第１の熱源に加えて第２の熱源に電力を供給するので、定着部材の温度をより速く上昇させることができる。また、色温度と分光分布の特性を考慮して、第２の熱源に定格電力が供給された時の色温度を２５００Ｋ未満としているから、第２の熱源に供給される電気エネルギーの相当部分が熱として利用されることになる。よって、エネルギー効率が従来よりも向上する。
【０００８】
また、本発明は、蓄電手段と、電源から供給される電力を用いて前記蓄電手段を充電する充電手段と、第１の熱源と、予め決められた定格電力が供給されたときの色温度が２５００Ｋ未満である第２の熱源とを有し、記録材に形成された未定着像を加熱することによって該像を該記録材に定着させる定着部材と、前記定着部材を決められた温度まで上昇させる時には、前記電源から前記第１の熱源に電力を供給すると共に前記蓄電手段から前記第２の熱源に電力を供給し、前記温度にまで上昇した後は、前記電源から前記第１の熱源に電力を供給する通電制御手段とを備えた定着装置を提供する。この定着装置によれば、定着部材を決められた温度まで上昇させる時には、第１の熱源に加えて第２の熱源に電力を供給するので、定着部材の温度をより速く上昇させることができる。また、色温度と分光分布の特性を考慮して、第２の熱源に定格電力が供給された時の色温度を２５００Ｋ未満としているから、第２の熱源に供給される電気エネルギーの相当部分が熱として利用されることになる。よって、エネルギー効率が従来よりも向上する。
【０００９】
本発明の好ましい態様においては、前記第２の熱源において前記定格電力が供給されたときの色温度が１０００Ｋ〜１５００Ｋの範囲内にあることが望ましい。この範囲よりも低い場合には第２の熱源によって必要な熱量が得られない場合があるし、この範囲を超えると第２の熱源の使用寿命が短くなってしまうことが懸念されるからである。また、別の好ましい態様においては、前記第２の熱源が、炭素材を発熱体とするカーボンランプであってもよいし、前記第２の熱源が、ニクロム線を発熱体とするニクロムヒータであってもよい。
【００１０】
また、本発明は、上記のような定着装置と、前記記録材を搬送する搬送手段と、前記搬送手段により搬送される記録材に画像を形成する画像形成手段とを備えた画像形成装置を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、実施形態に係る画像形成装置１００の全体構成を示した図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、光が照射されると導電性が変化する感光体ベルト１（潜像担持体）と、感光体ベルト１の表面を一様に帯電させる帯電ロール２と、感光体ベルト１に対し原稿Ｐsからの反射光を照射して感光体ベルト１の表面に静電潜像を形成する露光系部材３と、静電潜像が形成された感光体ベルト１にトナーを供給する現像装置４と、転写位置において感光体ベルト１に転写電圧を印加する転写ロール５と、用紙Ｐoに転写された未定着トナー像を加熱及び加圧することによって未定着トナー像を用紙Ｐoに定着させる定着装置６と、転写後の感光体ベルト１をクリーニングするクリーニング装置７と、クリーニング後の感光体ベルト１を除電するための除電ランプ８とを備えている。露光系部材３は、原稿Ｐsが載置されるプラテンガラス３ａと、原稿Ｐsに光を照射させながら移動する露光ランプ３ｂと、原稿Ｐsからの反射光によって表される像を感光体ベルト１の表面に結像させる光学素子３ｃとを備えている。
【００１２】
また、画像形成装置１００は、原稿トレイ９ａに載置された複数の原稿Ｐsをプラテンガラス３ａ上に供給する自動原稿送り装置９と、用紙Ｐoを収容する用紙トレイ１０とを備えている。用紙トレイ１０は、異なった種類やサイズの用紙Ｐoを収容できるように複数段に構成されている。また、画像形成装置１００は、用紙トレイ１０とは別のサイズや種類の用紙Ｐoを積載する場合等に用いられる手差しトレイ１１と、用紙トレイ１０や手差しトレイ１１から供給された用紙Ｐoを搬送する用紙搬送路１２とを備えている。用紙搬送路１２は、両面印刷時においては、定着装置６から排出された用紙Ｐoを反転させて搬送する反転搬送経路として機能する。
【００１３】
さらに、画像形成装置１００は、ユーザが各種の操作を行うためのユーザインタフェース装置１４を備えている。このユーザインタフェース装置１４は、タッチパネルとして機能する液晶ディスプレイを備えており、ユーザはこの液晶ディスプレイに触れることで各種操作を行うことができる。そして、画像形成装置１００は、トナー像が定着された用紙Ｐoに対して後処理を施す後処理装置１３を備えている。この後処理装置１３は、後処理を施さずに定着後の用紙Ｐoを出力するためのトップトレイ１３ａと、帳合やソートを実行するに際して２０ビンのソータを形成するビントレイ１３ｂと、用紙Ｐoをホチキス止めするステープラ１３ｃとを備えている。
【００１４】
次に、図２を参照しながら、定着装置６の構成について説明する。
図２に示すように、定着装置６は、定着ロール６１と、この定着ロール６１に対してバネ６２等の加圧手段により一定の加圧力で押し当てられた加圧ロール６３とを備えている。これらの定着ロール６１及び加圧ロール６３は図示しない駆動機構により、矢印ａ及びｂ方向に回転駆動される。トナーt（つまり未定着トナー像）を担持した用紙Ｐoは、定着ロール６１と加圧ロール６３とが接触する領域（ニップ領域）を矢印ｃ方向に向かって通過する際に、定着ロール６１によって加熱されるとともに、定着ロール６１と加圧ロール６３によって圧力が加えられる。これによって、トナーtが溶解して用紙Ｐoに定着させられる。
【００１５】
加圧ロール６３は、芯金である金属シャフト６８の周囲にシリコンゴム等の弾性部材が被覆されて形成されている。一方、定着ロール６１は、例えば肉厚が約３ｍｍのアルミニウムで形成された円筒状のコア６７を備えており、このコア６７の周囲には耐熱性断熱体層や離型層(耐熱性樹脂層)が形成されている。このコア６７としては、アルミニウムの他にも、鉄やステンレス等の熱伝導率の高い金属性の円筒状の部材を使用することができ、使用する材質の強度や熱伝導率に応じて最適な寸法を適宜、決定すればよい。例えば鉄製のコアの場合には、外径２０〜３５ｍｍ程度で肉厚０.３〜０.５ｍｍ程度のものを使用すればよい。
【００１６】
コア６７の周囲に形成される耐熱性断熱体層としては、耐熱性の高い弾性体、例えばゴム強度２５〜４０°(ＪＩＳ−Ａ)程度のゴムやエラストマー等の弾性体を用いることができる。より具体的にはシリコーンゴムやフッ素ゴム等を用いることが可能である。また、耐熱性断熱体層の周囲に形成される離型層としては、離型性や磨耗性を考慮して、フッ素樹脂やシリコーン樹脂を用いればよい。なお、用紙Ｐoのシワの発生を抑制するとともに、光沢ムラ等の画質欠陥の発生を抑制する観点から、離型層は５〜３０μｍ、より好ましくは１０〜２０μｍの厚さで形成することが望ましい。
【００１７】
コア６７の内部には、第１の熱源であるハロゲンランプ６４と、第２の熱源であるカーボンランプ６５とが設けられている。このハロゲンランプ６４及びカーボンランプ６５は、電力が供給されることによって発熱し、定着ロール６１をその内側から加熱する。ハロゲンランプ６４は、ガラス管内に窒素やアルゴンなどの不活性ガスと共に微量のハロゲン化物(ヨウ素、臭素、塩素、フッ素)を封入した白熱電球であり、放射強度のピークが例えば波長１.７μｍ程度の近赤外線領域で現れる。
【００１８】
一方、カーボンランプ６５は、例えば透明石英管の内側に、両端をタングステンコイルにより支持された平角状の炭素材からなる発熱体が設けられて形成されている。黒体である炭素(炭)は遠赤外線の放射率が高いから、このカーボンランプ６５においては、放射強度のピークが例えば波長２．５〜８μｍ程度の遠赤外線領域で現れ、遠赤外線の放射量がハロゲンランプ６４に比べて例えば約３０％以上多い。さらに、このカーボンランプ６５においては定常時の色温度が２５００Ｋ未満となっている。従って、カーボンランプ６５に供給される電気エネルギーの相当部分が熱エネルギーに変換され、エネルギー効率がよいる。なお、このカーボンランプ６５において最も望ましい色温度の範囲は１０００Ｋ〜１５００Ｋである。色温度がこの範囲よりも低い場合には、カーボンランプ６５によって必要な熱量が得られない場合があるし、この範囲を超えるとカーボンランプ６５の使用寿命が短くなってしまうことが懸念されるからである。さらに、このカーボンランプ６５は、通電開始時の数秒後に最高温度に達するという速熱性を備えている。なお、ここでいう「定常時」とは、カーボンランプ６５に対して予め定められた定格電流ないし定格電圧（定格電力）が供給された場合を意味している。また、「赤外線」とは、可視光線の長波長端の０.７６〜０.８３μｍを下限とし、上限を１ｍｍくらいまでの電磁波であり、例えば波長２.５μｍ以下を近赤外線、２.５μｍ以上を遠赤外線と分類することができる。
【００１９】
さらに、図２に示すように、定着ロール６１の表面に接するようにして温度センサ６６が設けられている。定着ロール６１の表面温度（つまり定着温度）はこの温度センサ６６によって計測される。
【００２０】
次に、図３は定着装置６の電気的構成を示すブロック図である。
ＣＰＵ１０２は、温度センサ６６から出力された温度検知信号に基づいて、定着ロール６１の表面温度が一定となるように通電制御を行う手段である。蓄電装置１０６は、急速な充放電が可能な蓄電手段であり、例えば電気二重層のコンデンサである。温度センサ６６によって出力される温度検知信号は、入力回路１０１を経て、制御手段としてのＣＰＵ１０２に取り込まれる。ＣＰＵ１０２は、取り込んだ温度検知信号に基づいて、定着ロール６１の表面温度（定着温度）が予め決められた設定温度に維持されるように、ドライバ１０３を介してハロゲンランプ６４への通電を制御するとともに、スイッチ１０４を介してカーボンランプ６５の通電を制御する。
【００２１】
より具体的には、ハロゲンランプ６４はドライバ１０３を介して商用電源１０５に接続されており、ドライバ１０３がＣＰＵ１０２による制御の下で商用電源１０５からハロゲンランプ６４への通電を制御する。さらに、ＣＰＵ１０２は、定着装置６が非使用時であるか或いは使用時であるかに応じて、スイッチ１０４を充電器１０７側とカーボンランプ６５側のいずれかに切り換える。
【００２２】
例えば定着装置６が非使用時の場合には、ＣＰＵ１０２からの指示によってスイッチ１０４が蓄電装置１０６と充電器１０７とを接続する側（図中点線で示した位置）に切り換えられる。これによって、充電器１０７は、商用電源１０５から供給される交流電流を直流電流に変換し、これを蓄電装置１０６に供給することにより蓄電装置１０６を充電する。もちろん、このときはカーボンランプ６５に対して電力は供給されていないし、ＣＰＵ１０２はドライバ１０３に対してハロゲンランプ６４への電力供給を行わないように指示している。
【００２３】
これに対し、定着装置６の使用時においては次のような処理がなされる。
まず、定着装置６の温度を設定温度に上昇させるべく、ＣＰＵ１０２はドライバ１０３に対してハロゲンランプ６４への電力供給を行うように指示するとともに、スイッチ１０４に対し、蓄電装置１０６とカーボンランプ６５とを接続する側（図中実線で示した位置）に切り換えるよう指示する。これにより、商用電源１０５からハロゲンランプ６４への通電が開始されると共に、蓄電装置１０６からの放電が開始され、カーボンランプ６５に直流電流が供給されて発熱する。このように、定着ロール６１の温度を上昇させるとき（通電初期時）には、ハロゲンランプ６４が商用電源１０５からドライバ１０３を介して供給される交流電流により駆動されるとともに、カーボンランプ６５が蓄電装置１０６から供給される直流電流によって駆動されるので、定着ロール６１の表面温度が設定温度まで急速に上昇することになる。そして、設定温度に上昇した後は、定着ロール６１の表面温度が設定温度に維持されるように、ＣＰＵ１０２はドライバ１０３を介してハロゲンランプ６４への通電を制御する。
【００２４】
以上の実施形態によれば、定着装置６の温度上昇時には、ハロゲンランプ６４に加えて、速熱性に優れたカーボンランプ６５によって定着ロール６１を加熱するので、定着温度を予め決められた設定温度までより速く上昇させることができる。また、カーボンランプ６５は、定常時の色温度がほぼ１０００Ｋであり、このカーボンランプ６５に供給される電気エネルギーの相当部分が熱エネルギーに変換されるので、エネルギー効率がよい。
【００２５】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、以下に示されるような種々の変形が可能である。
定着部材及び加圧部材としては一般にロール形状の部材が用いられることが多いので、実施形態ではロールの例で示したが、いずれか一方又は両方がロール部材ではなく、例えば無端ベルトなどを用いた部材であってもよい。
【００２６】
実施形態においては、第２の熱源としてカーボンランプを利用したが、このほかにも、ニクロム線を発熱体とするニクロムヒータを利用してもよい。このニクロムヒータにおいても、カーボンランプ６５の場合と同様の理由により、その色温度が２５００Ｋ未満（望ましくは１０００Ｋ〜１５００Ｋ）であればよい。
【００２７】
また、実施形態において、設定温度に上昇した後は、第１の熱源であるハロゲンランプ６４のみを用いてその設定温度を維持するようにしていたが、必ずしもこれに限らない。例えば上記とは逆に、設定温度に上昇した後は、カーボンランプ６５や上記ニクロムヒータ等の第２の熱源のみを用いてもよい。また、第１の熱源に加えてカーボンランプ６５や上記ニクロムヒータ等の第２の熱源をも併用してもよい。なお、定着ロール６１を加熱する熱源は２つに限らず、３つ以上であってもよい。
【００２８】
実施形態においては、潜像担持体として感光体ベルトを用いた画像形成装置で説明したが、この他にも、例えばロータリー現像器を備えたいわゆるサイクル方式や、複数の感光体ドラムを中間転写ベルト上に直列に配置したいわゆるタンデム方式の画像形成装置であってもよい。また、画像形成装置はモノクロの画像を形成するものに限定されず、例えばＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色のカラー画像を形成する画像形成装置に対して本発明を適用することももちろん可能である。
【００２９】
なお、上述の説明においては、トナー像が転写される記録材の一例として用紙を挙げて説明したが、これ以外にも、例えばＯＨＰフィルム等のプラスティックや布などの種々の記録材を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】同画像形成装置の定着装置の構成を示す図である。
【図３】同定着装置の電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３１】
１００・・・画像形成装置、６１・・・定着ロール、６３・・・加圧ロール、６４・・・ハロゲンランプ、６５・・・カーボンランプ、６６・・・温度センサ、１０２・・・ＣＰＵ、１０３・・・ドライバ、１０４・・・スイッチ、１０５・・・商用電源、１０６・・・蓄電装置、１０７・・・充電器。
【図１】
2005258347.tif 000003
【図２】
2005258347.tif 000004
【図３】
2005258347.tif 000005