(57)【要約】【課題】ベルト定着方式の定着装置における立ち上げ時間を短くする。【解決手段】定着ローラ５０２と加熱ローラ５０６間に定着ベルト５０８が掛け回されており、定着ベルト５０８を介して定着ローラ５０２に加圧ローラ５１０が圧接されてニップＮが形成されている。定着ローラ５０２の加圧ローラ５１０と略対向する位置には定着ベルト５０８をクリーニングするクリーニングローラ５１８が設けられ、その内部には立ち上げ用熱源としてのハロゲンヒータ５２０が設けられている。立ち上げ時は、加熱ローラ５０６内の定着用熱源としてのハロゲンヒータ５０４とハロゲンヒータ５２０が同時に通電され、画像形成装置として許容される高出力で瞬時に立ち上げる。プリント時は定着可能な出力を有するハロゲンヒータ５０４のみ通電し、低電力定着を行う。【選択図】図１
2007058249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラと、定着用熱源を有する加熱ローラと、該定着ローラと加熱ローラ間に掛け回された無端状の定着ベルトと、該定着ベルトを介して上記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラを有し、画像を担持した記録材を上記定着ベルトと加圧ローラの間で挟持・搬送して定着を行う定着装置において、
装置の立ち上がり時のみ通電され、上記定着用熱源と共に立ち上がり時の昇温に寄与する立ち上げ用熱源が設けられていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１記載の定着装置において、
上記定着ベルトと加圧ローラのうち少なくとも一方にクリーニングローラが接触して設けられ、該クリーニングローラに上記立ち上げ用の熱源が設けられていることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１記載の定着装置において、
上記立ち上げ用熱源が、上記定着ベルトの内周面を加熱可能に設けられていることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１記載の定着装置において、
上記立ち上げ用熱源が、上記加熱ローラに設けられていることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１記載の定着装置において、
上記立ち上げ用熱源が、上記加圧ローラに設けられていることを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちの一つに記載の定着装置において、
上記定着用熱源と立ち上げ用熱源への通電開始時期を異ならせることを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられ、記録材を搬送しながら熱と圧力により定着を行う定着装置に関し、詳しくは、ベルト定着方式の定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置に用いられる定着装置としては、従来より、熱源を有する定着ローラに、加圧ローラを圧接して定着ニップ部を形成し、この定着ニップ部で記録材を挟持・搬送しながら熱と圧力により定着する熱ローラ定着方式が知られている。
熱ローラ定着方式では、その構成上、溶融したトナーが十分に冷却凝固しないうちに定着ローラと分離することを避けられないため、定着ローラの表面にトナーが付着するいわゆるオフセット現象が生じ易い等の問題がある。
そこで、近年においては、構成上、トナーの冷却工程を十分に得ることができるベルト定着方式が注目されてきており、種々の提案がなされている。
【０００３】
ベルト定着方式では、例えば特許文献１に記載されているように、無端状の定着ベルトを、内部にハロゲンヒータ等の熱源を有する加熱ローラと、定着ローラ間に掛け回して回転駆動し、定着ローラ側において定着ベルトの外から加圧ローラを圧接して該加圧ローラと定着ベルトとの間に定着ニップ部を形成する構成となっている。
加熱ローラにより加熱された定着ベルトの保持熱によりトナーが溶融し、加熱ローラよりも記録材の搬送方向下流側に位置する定着ニップ部で定着がなされるとともに、トナーの冷却が行われるものである。
【０００４】
特許文献２には、定着ベルトの外周面にその内方に向けて加熱ローラを圧接し、定着ベルトを加熱する構成が記載されている。
特許文献３には、定着ベルトの内周面を加熱する熱源と、定着ベルトの外周面を加熱する熱源を個別に設け、これらの熱源の総合熱量により立ち上げ時の昇温及びプリント時の定着温度を得る構成が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３１８００１号公報
【特許文献２】特開平９−１３８６００号公報
【特許文献３】特開平９−１３８５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の構成では、加熱ローラの内部に熱源を有するだけの構成であるため、立ち上がり後、定着ベルトが回転すると、加熱された定着ベルトの熱の一部はこれと接触する定着ローラや加圧ローラの内部に伝わって逃げるため、定着ベルトの温度は大きく降下する。このため、所定の定着温度まで回復するのに時間がかかり、結局、クイックスタートの観点から、満足できる立ち上げ時間を得ることができなかった。
【０００７】
特許文献２に記載の構成では、定着ベルトの外周面を加熱する方式であるので、定着ベルト全体の蓄熱量が少なく、熱供給不足になり易いため、特許文献１に記載の構成のように定着ベルトの内周面側から加熱する一般的構成に比べて、定着性が甘いという問題があった。
また、小サイズ用紙通紙時の非通紙域の温度上昇が極めて大きく、温度ムラによる定着不良を来し易いという問題もあった。
また、定着ベルトの表面（外周面）はヒータ（熱源）のオン・オフ制御による温度リップルの影響を受け易く、カラー画像の場合には温度ムラによる光沢ムラが発生し易いという問題があった。
【０００８】
特許文献３に記載の構成では、２つの熱源の総合熱量によりプリント時の定着温度も得るようにしているため、定着ベルトの外周面を加熱する熱源において特許文献２に記載の構成と同様の理由により熱供給不足になり易いことから、全体としての熱量が不足し易く、定着不良を来し易いという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、装置の立ち上げ時は大量の熱量を供給して立ち上げ時間を短くし、プリント時はこれに必要な熱量のみを供給して消費エネルギーの無駄を無くすことができる定着装置の提供を、その主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、定着ローラと、定着用熱源を有する加熱ローラと、該定着ローラと加熱ローラ間に掛け回された無端状の定着ベルトと、該定着ベルトを介して上記定着ローラに対向して設けられた加圧ローラを有し、画像を担持した記録材を上記定着ベルトと加圧ローラの間で挟持・搬送して定着を行う定着装置において、装置の立ち上がり時のみ通電され、上記定着用熱源と共に立ち上がり時の昇温に寄与する立ち上げ用熱源が設けられている、という構成を採っている。
【００１１】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の構成において、上記定着ベルトと加圧ローラのうち少なくとも一方にクリーニングローラが接触して設けられ、該クリーニングローラに上記立ち上げ用の熱源が設けられている、という構成を採っている。
【００１２】
請求項３記載の発明では、請求項１記載の構成において、上記立ち上げ用熱源が、上記定着ベルトの内周面を加熱可能に設けられている、という構成を採っている。
【００１３】
請求項４記載の発明では、請求項１記載の構成において、上記立ち上げ用熱源が、上記加熱ローラに設けられている、という構成を採っている。
【００１４】
請求項５記載の発明では、請求項１記載の構成において、上記立ち上げ用熱源が、上記加圧ローラに設けられている、という構成を採っている。
【００１５】
請求項６記載の発明では、請求項１乃至５のうちの一つに記載の構成において、上記定着用熱源と立ち上げ用熱源への通電開始時期を異ならせる、という構成を採っている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、立ち上げ時には定着用熱源と立ち上げ用熱源の２つの熱源により高出力で瞬時に立ち上げ、プリント開始後は定着可能な出力を有する定着用熱源のみで定着ベルトを加熱する構成としたので、立ち上げ時間を短縮できるとともに、カラー画像形成の場合にも光沢ムラのない安定した定着性能を得ることができる。プリント開始後は定着用熱源のみ通電されるので、ヒータのオン／オフによる温度リップルが小さく、安定した温度制御ができ、これによりノイズ発生と光沢ムラを防止することができる。
【００１７】
特に、請求項２記載の発明によれば、クリーニングローラに立ち上げ用の熱源が設けられている構成としたので、コンパクトな構成においてクリーニング機能と素早い立ち上げ機能を得ることができる。
【００１８】
特に、請求項６記載の発明によれば、定着用熱源と立ち上げ用熱源への通電開始時期を異ならせることとしたので、通電時の突入電流が過大になることによる不具合を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図に基づいて本発明の実施の形態（請求項１，２に対応）を説明する。
まず、図８に基づいて、画像形成装置としてのカラー複写機の全体構成及び機能について概略的に説明する。
露光手段としての書き込み光学ユニット４００は、カラースキャナ２００からのカラー画像データを光信号に変換して原稿画像に対応した光書き込みを行い、像担持体である感光体４０２上に静電潜像を形成する。該書き込み光学ユニット４００は、レーザーダイオード４０４、ポリゴンミラー４０６とその回転用モータ４０８、ｆ／θレンズ４１０や反射ミラー４１２等により構成されている。
感光体４０２は、矢印で示すように反時計回りの向きに回転され、その周囲には、感光体クリーニングユニット４１４、除電ランプ４１６、電位センサ４２０、回転式現像装置４２２のうちの選択された現像器（図８では現像器４３８）、現像濃度パターン検知器４２４、中間転写ベルト４２６等が配置されている。
【００２０】
回転式現像装置４２２は、ブラック用現像器４２８、シアン用現像器４３０、マゼンタ用現像器４３２、イエロー用現像器４３４と、角現像器を回転させる図示しない回転駆動部を有している。各現像器は、静電潜像を可視像化するために、現像剤の穂を感光体４０２の表面に接触させて回転する現像スリーブや、現像剤を汲み上げて攪拌するために回転する現像パドル等を有している。
待機状態では、回転式現像装置４２２は、ブラック現像の位置にセットされており、コピー動作が開始されると、カラースキャナ２００で所定のタイミングからブラック画像のデータの読み取りがスタートし、この画像データに基づいてレーザ光による光書き込み・静電潜像（ブラック潜像）の形成が始まる。
【００２１】
このブラック潜像の先端部から現像するために、ブラック用現像器４２８の現像位置に潜像先端部が到達する前に、現像スリーブを回転開始してブラック潜像をブラックトナーで現像する。
そして、以後、ブラック潜像領域の現像動作を続けるが、潜像後端部がブラック現像位置を通過した時点で、速やかにブラックのための現像位置から次の色の現像位置まで、回転式現像装置４２２が回転する。当該動作は、少なくとも、次の画像データによる潜像先端部が到達する前に完了させる。
像形成サイクルが開始されると、まず、感光体４０２は矢印で示すように反時計回りの向きに、中間転写ベルト４２６は時計回りの向きに、図示しない駆動モータによって回転させられる。中間転写ベルト４２６の回転に伴って、ブラックトナー像形成、シアントナー像形成、マゼンタトナー像形成、イエロートナー像形成が行われ、最終的にブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に、中間転写ベルト４２６上に重ねられ、トナー像が形成される。
【００２２】
中間転写ベルト４２６は、駆動ローラ４４４、転写対向ローラ４４６ａ、４４６ｂ、クリーニング対向ローラ４４８及び従動ローラ群に張架されており、図示しない駆動モータにより駆動制御されるようになっている。
感光体４０２に順次形成されるブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー像が中間転写ベルト４２６上で正確に順次位置合わせされ、これによって４色重ねのベルト転写画像が形成される。このベルト転写画像は転写コロナ放電器４５４により記録材（用紙）に一括転写される。
【００２３】
給紙バンク４５６内の各記録紙カセット４５８、４６０、４６２には装置本体内のカセット４６４に収容された用紙のサイズとは異なる各種サイズの用紙が収容されており、これらのうち、指定されたサイズ紙の収容カセットから、該指定された用紙が給紙コロ４６６によってレジストローラ対４７０方向に給紙・搬送される。図８において、符号４６８はＯＨＰ用紙や厚紙等のための手差し給紙トレイを示す。
像形成が開始される時期に、用紙は上記いずれかのカセットの給紙口から給送され、レジストローラ対４７０のニップ部で待機する。そして、コロナ放電器４５４に中間転写ベルト４２６上のトナー像の先端がさしかかるときに、丁度用紙先端がこの像先端に一致するようにレジストローラ対４７０が駆動され、用紙と像のレジスト合わせが行われる。
【００２４】
このようにして、用紙が中間転写ベルト４２６と重ねられて、正電位につながれたコロナ放電器４５４の上を通過する。このとき、コロナ放電電流で用紙が正電荷で荷電され、トナー画像が用紙に転写される。続いて、コロナ放電器４５４の図上左側に配置された図示しない除電ブラシの箇所を通過するときに用紙は除電され、中間転写ベルト４２６から剥離して紙搬送ベルト４７２に移る。
中間転写ベルト４２６から４色重ねトナー像を一括転写された用紙は、紙搬送ベルト４７２によりベルト定着方式の定着装置５００へ搬送され、この定着装置５００で熱と圧力によりトナー像を定着される。定着を終えた用紙は排出ローラ対４８０で機外へ排出され、図示しないトレイにスタックされる。これにより、フルカラーコピーが得られる。
【００２５】
次に、ベルト定着方式の定着装置５００について詳細に説明する。
図１に示すように、定着装置５００は、定着ローラ５０２と、内部に定着用熱源としてのハロゲンヒータ５０４を有する加熱ローラ５０６と、定着ローラ５０２と加熱ローラ５０６間に掛け回された無端状の定着ベルト５０８と、定着ベルト５０８を介して定着ローラ５０２に対向して設けられた加圧ローラ５１０を有している。
加圧ローラ５１０は、図示しない押圧機構により定着ローラ５０２に圧接されており、この圧接によって定着ローラ５０２と加圧ローラ５１０との間にニップ部Ｎが形成されている。トナー像５１２を担持した記録材としての用紙５１４が用紙搬送ガイド板５１６にガイドされてニップ部Ｎへ進入し、ここで熱と圧力によりトナー像５１２が用紙５１４に定着される。
【００２６】
定着ローラ５０２の加圧ローラ５１０と略対向する位置には、定着ベルト５０８上のオフセットトナーをクリーニングするクリーニングローラ５１８が定着ベルト５０８の外周面に当接して従動回転するようになっている。クリーニングローラ５１８は、アルミニウム、炭素鋼、ステンレス鋼等の金属製の円筒状の薄肉ローラからなり、その内部には立ち上げ用熱源としてのハロゲンヒータ５２０が設けられている。クリーニングローラ５１８の外周面には、スクレーパ５２２が当接しており、定着ベルト５０８からクリーニングローラ５１８上に移ったオフセットトナーをカウンタ方向に掻き落とすようになっている。
図示しないが、クリーニングローラ５１８はその表層に、フッ素系樹脂等の耐熱性離型層を有しており、オフセットトナーや紙粉などの付着物を取り除き易いようになっている。
クリーニングローラ５１８は内部のハロゲンヒータ５２０によって加熱されるので、クリーニングローラ５１８の外周面に付着したオフセットトナーはトナー軟化点温度以上に加熱される。このため、クリーニングローラ５１８と定着ベルト５０８がトナーを介して固着する不具合を解消できるとともに、定着ベルト５０８の表面をトナーで傷付ける不具合も解消できる。
【００２７】
クリーニングローラ５１８を、図示しない駆動源により定着ベルト５０８と連れ回りする方向に回転駆動する構成としてもよい。その場合、クリーニングローラ５１８の回転速度は、定着ベルト５０８の周速と同じか若しくは高速に回転するようにする。定着ベルト５０８との間に線速差を持たせればクリーニング性能を向上させることができる。
【００２８】
クリーニングローラ５１８の近傍には、定着ベルト５０８の外周面にシリコンオイル等の離型剤を塗布する離型剤塗布ローラ５２４が定着ベルト５０８に当接して回転するようになっている。
また、加熱ローラ５０６側における定着ベルト５０８の外周面には、定着ベルト５０８の温度を検知する手段としてのサーミスタ５２６が設けられており、サーミスタ５２６からの検知信号は図示しない制御手段に入力されるようになっている。制御手段はサーミスタ５２６からの検知信号に基づいて、立ち上げ用熱源としてのハロゲンヒータ５２０の通電停止（後述）及び定着用熱源としてのハロゲンヒータ５０４のオン・オフ制御等を行う。
【００２９】
定着ベルト５０８は、ニッケル、ポリイミド等の耐熱性樹脂、炭素鋼、あるいはステンレス鋼等により形成された薄肉の無端状のベルトである。定着ベルト５０８の表層には、フッ素系樹脂やシリコンゴム等の耐熱離型層が被覆された構成となっている。良好な定着性及び熱応答性を得るためには、例えばシリコンゴム層の場合には、ゴム硬度２５〜６５度（ＪＩＳＡ硬度計）、厚さが１００〜３００μｍの範囲が望ましい。
ここにいう無端状ベルトとは、ニッケル電鋳法によるベルト継ぎ目の無いもの、又はステンレス鋼や鉄系材料の超薄肉厚板（厚さ１００μｍ以下）の精密突き合わせ技術（例えば溶接）による加工法によって製作した継ぎ目のあるものを意味する。この場合、突き合わせによる段差は、定着した後の画像が横すじとなって発生しない程度として、２０μｍ以下好ましくは１０μｍ以下が望ましい。
【００３０】
定着ローラ５０２は中心に芯金５０２ａを有し、その外周にニップ幅を十分な広さにするための断熱性弾性部材５０２ｂを有している。断熱性弾性部材５０２ｂとしては、柔らかい耐熱性の材料、例えば発泡シリコンゴムを採用することができる。断熱性弾性部材５０２ｂは十分な厚さを有するもので、本実施形態では、定着ローラ５０２の直径の１５％から２０％程の厚さを有している。定着ローラ５０２は図示しない駆動源により矢印方向に回転駆動され、これに伴って加圧ローラ５１０が矢印方向に従動回転する。加圧ローラ５１０を駆動源により回転駆動し、定着ローラ５０２を従動回転させるようにしてもよい。
【００３１】
加圧ローラ５１０は中心に芯金５１０ａを有し、その表層に耐熱性の離型層５１０ｂを有している。芯金５１０ａは、アルミニウム材、ステンレス鋼若しくは炭素鋼等により構成され、離型層５１０ｂはフッ素系樹脂、シリコンゴム等により構成される。
本実施形態では、用紙５１４の定着ベルト５０８からの剥離性をよくするためにニップ部Ｎの形状を下向きの円弧形状としており、これは加圧ローラ５１０の硬度を硬くすることによってなされている。具体的には、離型層５１０ｂの厚さは加圧ローラ５１０の直径の７％未満であり、その硬度はＪＩＳＡで２０Ｈｓ以上としている。
加熱ローラ５０６は、アルミニウム、炭素鋼、ステンレス鋼等の金属製の円筒状の薄肉ローラからなっている。
【００３２】
次に、図２のフローチャートに基づいて、上記構成に係る定着装置５００の定着動作を説明する。
画像形成装置（カラー複写機）のメインスイッチがオンされると、定着用熱源としてのハロゲンヒータ５０４と、立ち上げ用熱源としてのハロゲンヒータ５２０がオンされ、通電が開始される（Ｓ１）。ハロゲンヒータ５０４により定着ベルト５０８は回転しない状態でその内周面側から加熱されるとともに、ハロゲンヒータ５２０により外周面側からも同時に加熱される。ハロゲンヒータ５０４はこれ単独で定着可能な出力を有し、ハロゲンヒータ５０４とハロゲンヒータ５２０の総合出力は、画像形成装置として許容される高出力に設定されている。
ハロゲンヒータ５０４とハロゲンヒータ５２０の同時加熱により、定着ベルト５０８の温度が短時間に立ち上がることになる。
【００３３】
図示しない制御手段は、サーミスタ５２６からの検知信号に基づいて、定着ベルト５０８の温度Ｔが図示しないＲＯＭに予め記憶された所定の定着温度Ｔoと同じかそれ以上になったかを判断する（Ｓ２）。定着ベルト５０８の温度Ｔが所定の定着温度Ｔoと同じかそれ以上になった場合、制御手段は図示しない駆動源を制御し、定着ベルト５０８を回転させる（Ｓ３）。
定着ベルト５０８が回転すると、その熱が加圧ローラ５１０等に伝わるため、定着ベルト５０８の温度が降下するが、ハロゲンヒータ５０４とハロゲンヒータ５２０による同時加熱が続いているため、この温度降下は早期に回復する。
【００３４】
制御手段は定着ベルト５０８の回転後、再び定着ベルト５０８の温度Ｔが所定の定着温度Ｔoと同じかそれ以上になったかを判断する（Ｓ４）。定着ベルト５０８の温度Ｔが所定の定着温度Ｔoと同じかそれ以上になった場合、制御手段はハロゲンヒータ５０４とハロゲンヒータ５２０への通電を停止する（Ｓ５）。そしてハロゲンヒータ５０４のみのオン・オフによる通常の定着制御に移行し（Ｓ６）、プリント可能信号又はプリント可能メッセージを図示しない画像形成装置の操作パネルに出力する（Ｓ７）。プリント開始中は、加熱ローラ５０６内に設けられた定着可能な出力を有するハロゲンヒータ５０４によって定着ベルト５０８全体を均一に加熱し、その蓄熱された熱量をトナー像５１２を用紙５１４に定着する。
ハロゲンヒータ５２０は、次の立ち上げ時（画像形成装置の電源投入時又は待機からの立ち上げ時）まで通電されない。
【００３５】
図３に示すように、ハロゲンヒータ５０４、５２０の通電開始とともに定着ベルト５０８を回転させる制御方式としてもよい。
画像形成装置（カラー複写機）のメインスイッチがオンされると、定着用熱源としてのハロゲンヒータ５０４と、立ち上げ用熱源としてのハロゲンヒータ５２０がオンされ、通電が開始される。同時に定着ベルト５０８が回転される（Ｓ１）。制御手段は、サーミスタ５２６からの検知信号に基づいて、定着ベルト５０８の温度Ｔが図示しないＲＯＭに予め記憶された所定の定着温度Ｔoと同じかそれ以上になったかを判断する（Ｓ２）。定着ベルト５０８の温度Ｔが所定の定着温度Ｔoと同じかそれ以上になった場合、制御手段はハロゲンヒータ５０４とハロゲンヒータ５２０への通電を停止する（Ｓ３）。そしてハロゲンヒータ５０４のみのオン・オフによる通常の定着制御に移行し（Ｓ４）、プリント可能信号又はプリント可能メッセージを図示しない画像形成装置の操作パネルに出力する（Ｓ５）。
【００３６】
本実施形態ではクリーニングローラ５１８を所定の温度に維持制御する手段は構成の簡易化、低コスト化の観点から設けられていない。
このため、定着ベルト５０８の回転を停止させた状態で立ち上げる方式では、クリーニングローラ５１８が過剰に加熱されてローラ表層や当接する相手である定着ベルト５０８の表層を熱劣化させないようにしなければならない。そのためには、クリーニングローラ５１８を過剰に加熱されないような熱容量構成にしておく必要がある。例えば、クリーニングローラ５１８の表層にシリコンゴムやフッ素樹脂等の耐熱離型層を設けている場合でも、ローラ表層が過剰に加熱される場合、クリーニングローラ５１８の温度が２５０℃以下になるようにローラ構成を決めることが望ましい。
かかる構成では、クリーニングローラ５１８を所定の温度に制御するための温度検知センサーや温度制御回路、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路を特に設ける必要がないので、構成の簡易化、低コスト化を図ることができる。
勿論、クリーニングローラ５１８を独立して所定の温度に制御する構成としてもよい。
【００３７】
上記実施形態では、クリーニングローラ５１８内に立ち上げ用熱源としてのハロゲンヒータ５２０を設ける構成としたが、クリーニング機能を有しない熱伝導部材、例えば金属製の円筒状のローラを同様に定着ベルト５０８の外周面に接触させ、この熱伝導部材内にハロゲンヒータ５２０を設ける構成としてもよい。
また、ハロゲンヒータ５２０をクリーニングローラ５１８とは別個に定着ベルト５０８の外周面近傍に設け、輻射熱で加熱する構成としてもよい。
【００３８】
次に、図４に基づいて請求項１，２に対応する実施形態の変形例を説明する。
なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り重複説明は省略する（以下の他の実施形態において同じ）。
本実施形態における定着装置５００では、クリーニングローラ５１８が用紙搬送ガイド板５１６の下面近傍であって、定着ベルト５０８の外周面に当接して従動回転するように設けられており、クリーニングローラ５１８の内部に立ち上げ用熱源としてのハロゲンヒータ５２０が設けられている。クリーニングローラ５１８は加圧ローラ５１０上の紙粉等をクリーニングするもので、その構成、機能等は最初の実施形態で上述した通りである。
また、最初の実施形態でクリーニングローラ５１８が設けられていた位置には、内部に熱源を有しないクリーニング機能のみのクリーニングローラ５２８が定着ベルト５０８の外周面に当接して設けられている。クリーニングローラ５２８の駆動方法等はクリーニングローラ５１８と同様である。
【００３９】
従来の構成では、立ち上がり後、定着ベルト５０８が回転するとその温度が大きく落ち込むとと同時に所定の定着温度まで回復するのに時間が長くかかった。
これは、加熱された定着ベルト５０８からの熱の一部は定着ベルト５０８と接触する加圧ローラ５１０の内部に伝わり、定着ベルト５０８は冷やされてプレ回転時間が長くなるからである。
これに対して本実施形態では、立ち上がり時はハロゲンヒータ５２０によって加圧ローラ５１０の外周を素早く加熱するため、定着ベルト５０８から加圧ローラ５１０への熱移動が抑制され、立ち上がり時間が短くなる。
また、ハロゲンヒータ５２０が用紙搬送ガイド板５１６の近傍に位置しているため、ハロゲンヒータ５２０によって用紙搬送ガイド板５１６も加熱され、用紙５１４上のトナー像５１２の予備加熱ともなっている。このため、定着性が向上する利点がある。
図１で示した構成に、図４で示した加圧ローラ５１０の加熱構成を加えた構成としてもよい。すなわち、定着ベルト５０８と加圧ローラ５１０の双方に立ち上げ用熱源としてのハロゲンヒータ５２０を設けてもよい。この場合、それぞれクリーニングローラ５１８内にハロゲンヒータ５２０を設ける構成としてもよく、クリーニングローラ５１８とは別個にハロゲンヒータ５２０を設ける構成としてもよい。制御は最初の実施形態と同様である。すなわち、定着ベルト５０８が所定の温度に立ち上がるまでの間はハロゲンヒータ５０４、５２０への通電が行われ、プリント時はハロゲンヒータ５０４のみによって定着ベルト５０８を加熱する。
【００４０】
次に、図５に基づいて請求項３に対応する実施形態を説明する。
本実施形態における定着装置５００では、定着ベルト５０８の内方に立ち上げ用熱源としてのハロゲンヒータ５２０が定着ベルト５０８の内周面を加熱可能に設けられている。具体的には、ハロゲンヒータ５２０は定着ベルト５０８内方における定着ローラ５０２と加熱ローラ５０６の間に設けられており、ハロゲンヒータ５２０の輻射熱によって定着ローラ５０２の内周面が直接加熱される。
この輻射熱によって定着ローラ５０２が加熱されないように、また、ハロゲンヒータ５２０による加熱効率を高めるために、ハロゲンヒータ５２０と定着ローラ５０２との間には熱反射板５３０が設けられている。
本実施形態によれば、熱源が定着ベルト５０８の内方にあるため熱効率がよく、また、ジャム紙での発煙、発火に到る危険性が少ない。
【００４１】
本実施形態における制御は、定着ベルト５０８の一部が過度に加熱されて破損しないように、図３で示したのと同様に、ハロゲンヒータ５０４、５２０への通電開始と同時に定着ベルト５０８を回転させる方式が望ましい。
勿論、ハロゲンヒータ５２０の近傍、例えば熱反射板５３０に温度検知センサーを設けて独立した温度制御を行う構成とすれば、定着ベルト５０８を回転させなくてもよい。
定着ベルト５０８が所定の温度に立ち上がるまでの間はハロゲンヒータ５０４、５２０への通電が行われ、プリント時はハロゲンヒータ５０４のみによって定着ベルト５０８を加熱する。
【００４２】
次に、図６に基づいて請求項４に対応する実施形態を説明する。
本実施形態における定着装置５００では、加熱ローラ５０６内に定着用熱源としてのハロゲンヒータ５０４とともに立ち上げ用熱源としてのハロゲンヒータ５２０が設けられている。制御は最初の実施形態と同様である。すなわち、定着ベルト５０８が所定の温度に立ち上がるまでの間はハロゲンヒータ５０４、５２０への通電が行われ、プリント時はハロゲンヒータ５０４のみによって定着ベルト５０８を加熱する。
【００４３】
次に、図７に基づいて請求項５に対応する実施形態を説明する。
本実施形態における定着装置５００では、加圧ローラ５１０の内部に立ち上げ用熱源としてのハロゲンヒータ５２０が設けられている。制御は最初の実施形態と同様である。すなわち、定着ベルト５０８が所定の温度に立ち上がるまでの間はハロゲンヒータ５０４、５２０への通電が行われ、プリント時はハロゲンヒータ５０４のみによって定着ベルト５０８を加熱する。
図６における加熱ローラ５０６の軸端部５０６ａは、図示しなベルト寄り制御手段があるために径が小さくなっている。そのため、加熱ローラ５０６内に２本のハロゲンヒータ５０４、５２０を設ける場合、ヒータの組付け性が問題となるが、本実施形態ではハロゲンヒータ５２０を加熱ローラ５０６とは異なる加圧ローラ５１０の内部に設ける構成であるので、ヒータの組付け性の問題を解消することができる利点がある。
【００４４】
上記各実施形態では、立ち上げ時、ハロゲンヒータ５０４とハロゲンヒータ５２０を同時にオンする制御方式としたが、それぞれの通電開始時期を異ならせる制御方式としてもよい（請求項６）。
上記各実施形態では、立ち上げ時間を早くするために全体として高出力のハロゲンヒータで通電を開始するが、この場合、通電開始時の突入電流は極めて大きく、例えば電圧降下による蛍光灯のチラツキ等、周辺機器にノイズが発生する。
通電開始時期を異ならせることにより、ヒータオン時の突入電流が過大になることを回避することができ、上記不具合を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態に係る定着装置の概要正面図である。
【図２】定着動作を示すフローチャートである。
【図３】他の定着動作を示すフローチャートである。
【図４】第２の実施形態に係る定着装置の概要正面図である。
【図５】第３の実施形態に係る定着装置の概要正面図である。
【図６】第４の実施形態に係る定着装置の概要正面図である。
【図７】第５の実施形態に係る定着装置の概要正面図である。
【図８】本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置の概要正面図である。
【符号の説明】
【００４６】
５０２  定着ローラ
５０４  定着用熱源としてのハロゲンヒータ
５０６  加熱ローラ
５０８  定着ベルト
５１０  加圧ローラ
５１４  記録材としての用紙
５１８  クリーニングローラ
５２０  立ち上げ用熱源としてのハロゲンヒータ
【図１】
2007058249.tif 000003
【図２】
2007058249.tif 000004
【図３】
2007058249.tif 000005
【図４】
2007058249.tif 000006
【図５】
2007058249.tif 000007
【図６】
2007058249.tif 000008
【図７】
2007058249.tif 000009
【図８】
2007058249.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成18年12月15日(2006.12.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着用熱源を有する加熱ローラと、該加熱ローラに掛け回された無端状の定着ベルトと、該定着ベルトに対向して設けられた加圧ローラを有する定着装置において、
装置の立ち上がり時のみ通電される立ち上げ用熱源が前記加圧ローラに設けられ、装置の立ち上がり時に、前記定着ベルトの温度が所定の温度以上になると、前記定着用熱源と前記立ち上げ用熱源とに通電しながら該定着ベルトを回転することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１記載の定着装置において、
上記定着用熱源は、上記立ち上げ用熱源と共に立ち上がり時に通電されることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の定着装置において、
上記定着用熱源と上記立ち上げ用熱源への通電開始時期を異ならせることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つに記載の定着装置において、
上記加圧ローラの硬度が上記定着ローラの硬度より硬いことを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一つに記載の定着装置において、
上記定着ベルト内に設けられ、上記加圧ローラと対向してニップを形成する断熱性弾性部材を有することを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一つに記載の定着装置において、
上記定着ベルトが定着温度以上になった場合、上記定着用熱源と上記立ち上げ用熱源への通電を停止し、上記定着用熱源のみをオンオフ制御することを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一つに記載の定着装置を有する画像形成装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、定着用熱源を有する加熱ローラと、該加熱ローラに掛け回された無端状の定着ベルトと、該定着ベルトに対向して設けられた加圧ローラを有する定着装置において、装置の立ち上がり時のみ通電される立ち上げ用熱源が前記加圧ローラに設けられ、装置の立ち上がり時に、前記定着ベルトの温度が所定の温度以上になると、前記定着用熱源と前記立ち上げ用熱源とに通電しながら該定着ベルトを回転する、という構成を採っている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の定着装置において、上記定着用熱源は、上記立ち上げ用熱源と共に立ち上がり時に通電される、という構成を採っている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載の定着装置において、上記定着用熱源と上記立ち上げ用熱源への通電開始時期を異ならせる、という構成を採っている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
請求項４記載の発明では、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の定着装置において、上記加圧ローラの硬度が上記定着ローラの硬度より硬い、という構成を採っている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
請求項５記載の発明では、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の定着装置において、上記定着ベルト内に設けられ、上記加圧ローラと対向してニップを形成する断熱性弾性部材を有する、という構成を採っている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
請求項６記載の発明では、請求項１乃至５のいずれか一つに記載の定着装置において、上記定着ベルトが定着温度以上になった場合、上記定着用熱源と上記立ち上げ用熱源への通電を停止し、上記定着用熱源のみをオンオフ制御する、という構成を採っている。
請求項７記載の発明では、画像形成装置において、請求項１乃至６のいずれか一つに記載の定着装置を有する、という構成を採っている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
特に、請求項３記載の発明によれば、定着用熱源と立ち上げ用熱源への通電開始時期を異ならせることとしたので、通電時の突入電流が過大になることによる不具合を防止することができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
まず、第１の参考例を説明する。図８に基づいて、画像形成装置としてのカラー複写機の全体構成及び機能について概略的に説明する。
露光手段としての書き込み光学ユニット４００は、カラースキャナ２００からのカラー画像データを光信号に変換して原稿画像に対応した光書き込みを行い、像担持体である感光体４０２上に静電潜像を形成する。該書き込み光学ユニット４００は、レーザーダイオード４０４、ポリゴンミラー４０６とその回転用モータ４０８、ｆ／θレンズ４１０や反射ミラー４１２等により構成されている。
感光体４０２は、矢印で示すように反時計回りの向きに回転され、その周囲には、感光体クリーニングユニット４１４、除電ランプ４１６、電位センサ４２０、回転式現像装置４２２のうちの選択された現像器（図８では現像器４３８）、現像濃度パターン検知器４２４、中間転写ベルト４２６等が配置されている。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
定着ローラ５０２は中心に芯金５０２ａを有し、その外周にニップ幅を十分な広さにするための断熱性弾性部材５０２ｂを有している。断熱性弾性部材５０２ｂとしては、柔らかい耐熱性の材料、例えば発泡シリコンゴムを採用することができる。断熱性弾性部材５０２ｂは十分な厚さを有するもので、本参考例では、定着ローラ５０２の直径の１５％から２０％程の厚さを有している。定着ローラ５０２は図示しない駆動源により矢印方向に回転駆動され、これに伴って加圧ローラ５１０が矢印方向に従動回転する。加圧ローラ５１０を駆動源により回転駆動し、定着ローラ５０２を従動回転させるようにしてもよい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
加圧ローラ５１０は中心に芯金５１０ａを有し、その表層に耐熱性の離型層５１０ｂを有している。芯金５１０ａは、アルミニウム材、ステンレス鋼若しくは炭素鋼等により構成され、離型層５１０ｂはフッ素系樹脂、シリコンゴム等により構成される。
本参考例では、用紙５１４の定着ベルト５０８からの剥離性をよくするためにニップ部Ｎの形状を下向きの円弧形状としており、これは加圧ローラ５１０の硬度を硬くすることによってなされている。具体的には、離型層５１０ｂの厚さは加圧ローラ５１０の直径の７％未満であり、その硬度はＪＩＳＡで２０Ｈｓ以上としている。
加熱ローラ５０６は、アルミニウム、炭素鋼、ステンレス鋼等の金属製の円筒状の薄肉ローラからなっている。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
本参考例ではクリーニングローラ５１８を所定の温度に維持制御する手段は構成の簡易化、低コスト化の観点から設けられていない。
このため、定着ベルト５０８の回転を停止させた状態で立ち上げる方式では、クリーニングローラ５１８が過剰に加熱されてローラ表層や当接する相手である定着ベルト５０８の表層を熱劣化させないようにしなければならない。そのためには、クリーニングローラ５１８を過剰に加熱されないような熱容量構成にしておく必要がある。例えば、クリーニングローラ５１８の表層にシリコンゴムやフッ素樹脂等の耐熱離型層を設けている場合でも、ローラ表層が過剰に加熱される場合、クリーニングローラ５１８の温度が２５０℃以下になるようにローラ構成を決めることが望ましい。
かかる構成では、クリーニングローラ５１８を所定の温度に制御するための温度検知センサーや温度制御回路、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路を特に設ける必要がないので、構成の簡易化、低コスト化を図ることができる。
勿論、クリーニングローラ５１８を独立して所定の温度に制御する構成としてもよい。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
上記参考例では、クリーニングローラ５１８内に立ち上げ用熱源としてのハロゲンヒータ５２０を設ける構成としたが、クリーニング機能を有しない熱伝導部材、例えば金属製の円筒状のローラを同様に定着ベルト５０８の外周面に接触させ、この熱伝導部材内にハロゲンヒータ５２０を設ける構成としてもよい。
また、ハロゲンヒータ５２０をクリーニングローラ５１８とは別個に定着ベルト５０８の外周面近傍に設け、輻射熱で加熱する構成としてもよい。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
次に、図４に基づいて第２の参考例を説明する。
なお、上記参考例と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り重複説明は省略する（以下の他の参考例及び実施形態において同じ）。
本参考例における定着装置５００では、クリーニングローラ５１８が用紙搬送ガイド板５１６の下面近傍であって、定着ベルト５０８の外周面に当接して従動回転するように設けられており、クリーニングローラ５１８の内部に立ち上げ用熱源としてのハロゲンヒータ５２０が設けられている。クリーニングローラ５１８は加圧ローラ５１０上の紙粉等をクリーニングするもので、その構成、機能等は最初の参考例で上述した通りである。
また、最初の参考例でクリーニングローラ５１８が設けられていた位置には、内部に熱源を有しないクリーニング機能のみのクリーニングローラ５２８が定着ベルト５０８の外周面に当接して設けられている。クリーニングローラ５２８の駆動方法等はクリーニングローラ５１８と同様である。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
従来の構成では、立ち上がり後、定着ベルト５０８が回転するとその温度が大きく落ち込むと同時に所定の定着温度まで回復するのに時間が長くかかった。
これは、加熱された定着ベルト５０８からの熱の一部は定着ベルト５０８と接触する加圧ローラ５１０の内部に伝わり、定着ベルト５０８は冷やされてプレ回転時間が長くなるからである。
これに対して本参考例では、立ち上がり時はハロゲンヒータ５２０によって加圧ローラ５１０の外周を素早く加熱するため、定着ベルト５０８から加圧ローラ５１０への熱移動が抑制され、立ち上がり時間が短くなる。
また、ハロゲンヒータ５２０が用紙搬送ガイド板５１６の近傍に位置しているため、ハロゲンヒータ５２０によって用紙搬送ガイド板５１６も加熱され、用紙５１４上のトナー像５１２の予備加熱ともなっている。このため、定着性が向上する利点がある。
図１で示した構成に、図４で示した加圧ローラ５１０の加熱構成を加えた構成としてもよい。すなわち、定着ベルト５０８と加圧ローラ５１０の双方に立ち上げ用熱源としてのハロゲンヒータ５２０を設けてもよい。この場合、それぞれクリーニングローラ５１８内にハロゲンヒータ５２０を設ける構成としてもよく、クリーニングローラ５１８とは別個にハロゲンヒータ５２０を設ける構成としてもよい。制御は最初の参考例と同様である。すなわち、定着ベルト５０８が所定の温度に立ち上がるまでの間はハロゲンヒータ５０４、５２０への通電が行われ、プリント時はハロゲンヒータ５０４のみによって定着ベルト５０８を加熱する。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
次に、図５に基づいて第３の参考例を説明する。
本参考例における定着装置５００では、定着ベルト５０８の内方に立ち上げ用熱源としてのハロゲンヒータ５２０が定着ベルト５０８の内周面を加熱可能に設けられている。具体的には、ハロゲンヒータ５２０は定着ベルト５０８内方における定着ローラ５０２と加熱ローラ５０６の間に設けられており、ハロゲンヒータ５２０の輻射熱によって定着ローラ５０２の内周面が直接加熱される。
この輻射熱によって定着ローラ５０２が加熱されないように、また、ハロゲンヒータ５２０による加熱効率を高めるために、ハロゲンヒータ５２０と定着ローラ５０２との間には熱反射板５３０が設けられている。
本参考例によれば、熱源が定着ベルト５０８の内方にあるため熱効率がよく、また、ジャム紙での発煙、発火に到る危険性が少ない。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
本参考例における制御は、定着ベルト５０８の一部が過度に加熱されて破損しないように、図３で示したのと同様に、ハロゲンヒータ５０４、５２０への通電開始と同時に定着ベルト５０８を回転させる方式が望ましい。
勿論、ハロゲンヒータ５２０の近傍、例えば熱反射板５３０に温度検知センサーを設けて独立した温度制御を行う構成とすれば、定着ベルト５０８を回転させなくてもよい。
定着ベルト５０８が所定の温度に立ち上がるまでの間はハロゲンヒータ５０４、５２０への通電が行われ、プリント時はハロゲンヒータ５０４のみによって定着ベルト５０８を加熱する。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
次に、図６に基づいて第４の参考例を説明する。
本参考例における定着装置５００では、加熱ローラ５０６内に定着用熱源としてのハロゲンヒータ５０４とともに立ち上げ用熱源としてのハロゲンヒータ５２０が設けられている。制御は最初の参考例と同様である。すなわち、定着ベルト５０８が所定の温度に立ち上がるまでの間はハロゲンヒータ５０４、５２０への通電が行われ、プリント時はハロゲンヒータ５０４のみによって定着ベルト５０８を加熱する。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
次に、図７に基づいて本発明の実施形態を説明する。
本実施形態における定着装置５００では、加圧ローラ５１０の内部に立ち上げ用熱源としてのハロゲンヒータ５２０が設けられている。制御は最初の参考例と同様である。すなわち、定着ベルト５０８が所定の温度に立ち上がるまでの間はハロゲンヒータ５０４、５２０への通電が行われ、プリント時はハロゲンヒータ５０４のみによって定着ベルト５０８を加熱する。
図６における加熱ローラ５０６の軸端部５０６ａは、図示しなベルト寄り制御手段があるために径が小さくなっている。そのため、加熱ローラ５０６内に２本のハロゲンヒータ５０４、５２０を設ける場合、ヒータの組付け性が問題となるが、本実施形態ではハロゲンヒータ５２０を加熱ローラ５０６とは異なる加圧ローラ５１０の内部に設ける構成であるので、ヒータの組付け性の問題を解消することができる利点がある。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
上記各参考例及び実施形態では、立ち上げ時、ハロゲンヒータ５０４とハロゲンヒータ５２０を同時にオンする制御方式としたが、それぞれの通電開始時期を異ならせる制御方式としてもよい。
上記各参考例及び実施形態では、立ち上げ時間を早くするために全体として高出力のハロゲンヒータで通電を開始するが、この場合、通電開始時の突入電流は極めて大きく、例えば電圧降下による蛍光灯のチラツキ等、周辺機器にノイズが発生する。
通電開始時期を異ならせることにより、ヒータオン時の突入電流が過大になることを回避することができ、上記不具合を防止することができる。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態に係る定着装置の概要正面図である。
【図２】定着動作を示すフローチャートである。
【図３】他の定着動作を示すフローチャートである。
【図４】第２の参考例に係る定着装置の概要正面図である。
【図５】第３の参考例に係る定着装置の概要正面図である。
【図６】第４の参考例に係る定着装置の概要正面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る定着装置の概要正面図である。
【図８】本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置の概要正面図である。