(57)【要約】【課題】転写紙に付着したトナーを加熱溶着して定着する加熱定着装置において、加熱定着装置の立ち上がり時間を短縮し、小型、低コストの画像形成装置を提供することを可能とする。【解決手段】加熱定着装置は、加熱ローラ３、定着ローラ１、定着ローラ１と圧接する加圧ローラ２、加熱ローラ３と定着ローラ１間に掛け渡された定着ベルト４、加熱ローラ用誘導加熱コイル５を有する加熱ローラ用誘導加熱装置、定着ローラ用誘導加熱コイル６を有する定着ローラ用誘導加熱装置からなり、定着動作時には、前記加熱ローラ用誘導加熱装置を加熱制御し、待機動作時には、前記定着ローラ用誘導加熱装置を用いて定着ローラ１と加圧ローラ２間の定着ニップ部を保温制御する。【選択図】図１
2007017752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写紙上に付着したトナーを加熱溶着して定着する加熱定着装置において、定着ローラと、該定着ローラと圧接して配設された加圧ローラと、定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置と、定着動作を行わない待機動作時に前記定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置を保温制御する加熱制御装置を備えることを特徴とする加熱定着装置。
【請求項２】
転写紙上に付着したトナーを加熱溶着して定着する加熱定着装置において、加熱ローラと、定着ローラと、該定着ローラと圧接して配設された加圧ローラと、前記加熱ローラと定着ローラ間に掛け渡された定着ベルトと、加熱ローラ用加熱装置と、定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置と、定着動作時に前記加熱ローラ用加熱装置を加熱制御し、定着動作を行わない待機動作時に前記定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置を保温制御する加熱制御装置を備えることを特徴とする加熱定着装置。
【請求項３】
転写紙上に付着したトナーを加熱溶着して定着する加熱定着装置において、加熱ローラと、定着ローラと、該定着ローラと圧接して配設された加圧ローラと、前記加熱ローラと定着ローラ間に掛け渡された定着ベルトと、加熱ローラ用加熱装置と、定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置と、加熱装置用インバータからなり、定着動作時には前記加熱ローラ用加熱装置に前記加熱装置用インバータを接続して加熱制御し、待機動作時には前記定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置に前記加熱用インバータを接続して保温制御する加熱制御装置を備えることを特徴とする加熱定着装置。
【請求項４】
前記定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置及び加熱ローラ用加熱装置は、誘導加熱装置であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の加熱定着装置。
【請求項５】
転写紙上に付着したトナーを加熱定着装置を用いて定着する画像形成装置において、前記加熱定着装置は請求項１乃至４のいずれかに記載の加熱定着装置であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱定着装置及び画像形成装置に関し、さらに詳しくは、加熱した定着ローラと加圧ローラを用いて用紙等の記録媒体に付着したトナーを加熱溶着して定着させる加熱定着装置及び該装置を備えた複写装置、プリンタ装置、ファクシミリ装置等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写装置、プリンタ装置、ファクシミリ装置等の画像形成装置においては、用紙等の記録媒体上に可視像を形成するために、トナー像を形成するトナーを記録媒体に定着（固着）する定着装置が設けられている。このような定着装置において、熱ローラを用いた熱ローラ定着方式は、加熱された熱ローラと、この熱ローラと圧接された定着ローラによって、記録媒体を侠持しながら搬送する間に、トナーを記録媒体に定着するもので、棒状のハロゲンヒータを定着ローラ内側または加熱ローラ内側または定着ベルトの定着面と反対側に備えたものが一般的である。
【０００３】
近年では、従来の定着装置の立ち上がり時間をより早くするため、局部加熱や熱容量的に優れた誘導加熱の原理を利用した定着装置が開発されている。
図４は、従来の誘導加熱定着装置の概略構成を示す図である。
図４に示す誘導加熱定着装置は、特許文献１に開示された誘導加熱定着装置であって、転写紙の搬送経路に対してトナー像が転写された転写紙上のトナーを加熱溶解して定着させるための定着ローラ３１と、定着ローラ３１に対向配置されて定着ニップ部を形成し転写紙３８に圧力をかけてトナー３９を定着させるための加圧ローラ３２が設けられている。また、定着ローラ３１から離間した位置には加熱ローラ３３が設けられ、これらの加熱ローラ３３と定着ローラ３１との間には定着ベルト３４が掛け渡されている。この定着ベルト３４は励磁コイル３５によって誘導加熱されるもので、加熱金属部、非熱伝導部当を含む層構造からなる。
【０００４】
誘導加熱手段としての励磁コイル３５は、定着ベルト３４を渦電流で誘導加熱するためのもので、加熱ローラ３３の外周面を半周程度覆う基体において渦巻状にコイルが巻回された構造とされている。このような励磁コイル３５は誘導加熱インバータにより任意の周波数特性を持った電流が通電され、その電流により発生した磁束を受けて加熱ローラ３３には渦電流が流れ、加熱される。この加熱ローラ３３の熱が回転移動する定着ベルト３４に伝達され、その熱と定着ローラ３１、加圧ローラ３２間の定着ニップ部におけるニップ圧力により定着ローラ３１と加圧ローラ３２との間を回転方向に進む転写紙上のトナー３９は転写紙３８に定着される。
【０００５】
また、誘導加熱の原理を利用した加熱定着装置の他の例として、引用文献２には、定着ローラ上の定着ベルトの加熱位置、すなわち誘導加熱コイルの配設位置を、定着ローラと加圧ローラ間の定着ニップ部に対して定着ベルトの送り方向の上流側に配置することにより、定着ベルトの加熱位置と定着ニップ部との距離を短縮し、加熱後の定着ベルトが定着ニップ部まで移動する時間を短縮するようにしたものが開示されている。
さらに、誘導加熱の原理を利用した定着装置の他の例として、引用文献３−６に示すような定着装置も知られている。
【特許文献１】特開２００５−０９２０２０号公報
【特許文献２】特願２００５−０８６５６５号
【特許文献３】特開２００４−２０５９６５号公報
【特許文献４】特開２００４−０５５３９５号公報
【特許文献５】特開２００３−２２８２４９号公報
【特許文献６】特開２００２−１９６６１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の誘導加熱の原理を利用した定着装置は、ローラやベルトの表面を直接加熱することができるので、急速に過熱することが可能で、立ち上がり時間が早い点で優れている反面、構成部品の熱容量が小さいため放熱しやすい特徴を有している。したがって、誘導加熱源から離れた部分を加熱するには、この放熱も考慮しなくてはならない。
【０００７】
本発明は、前記従来技術が有する問題点に鑑みてなされたもので、転写紙上に付着したトナーを加熱溶着して定着する加熱定着装置において、定着ローラと加圧ローラ間の定着ニップ部付近の温度が定着可能な温度になるまでの立ち上がり時間を短縮することができる加熱定着装置、及び該加熱定着装置を備えた、小型化、低コスト化が可能な画像形成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】
【０００８】
請求項１の発明は、転写紙上に付着したトナーを加熱溶着して定着する加熱定着装置において、定着ローラと、該定着ローラと圧接して配設された加圧ローラと、定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置と、定着動作を行わない待機動作時に前記定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置を保温制御する加熱制御装置を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、転写紙上に付着したトナーを加熱溶着して定着する加熱定着装置において、加熱ローラと、定着ローラと、該定着ローラと圧接して配設された加圧ローラと、前記加熱ローラと定着ローラ間に掛け渡された定着ベルトと、加熱ローラ用加熱装置と、定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置と、定着動作時に前記加熱ローラ用加熱装置を加熱制御し、定着動作を行わない待機動作時に前記定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置を保温制御する加熱制御装置を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、転写紙上に付着したトナーを加熱溶着して定着する加熱定着装置において、加熱ローラと、定着ローラと、該定着ローラと圧接して配設された加圧ローラと、前記加熱ローラと定着ローラ間に掛け渡された定着ベルトと、加熱ローラ用加熱装置と、定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置と、加熱装置用インバータからなり、定着動作時には前記加熱ローラ用加熱装置に前記加熱装置用インバータを接続して加熱制御し、待機動作時には前記定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置に前記加熱用インバータを接続して保温制御する加熱制御装置を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の加熱定着装置において、前記定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置及び加熱ローラ用加熱装置は、誘導加熱装置であることを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、転写紙上に付着したトナーを加熱定着装置を用いて定着する画像形成装置において、前記加熱定着装置は請求項１乃至４のいずれかに記載の加熱定着装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の加熱定着装置及び画像形成装置によれば、転写紙上に付着したトナーを加熱溶着して定着する加熱定着装置において、定着ローラと、加圧ローラと、定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置と、待機動作時に定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置を保温制御する加熱制御装置を備えているので、待機動作時に定着ローラと加圧ローラ間の定着ニップ部付近の温度を適切な温度に保つことができ、定着動作開始時前にプレ運転やプレ加熱の必要がなく、省エネ運転を行いながら、短時間で定着動作に移行してファーストコピーやファーストプリントに要する時間を短縮することが可能になる。
【００１４】
また、本発明の加熱定着装置及び画像形成装置によれば、加熱ローラと、定着ローラと、加圧ローラと、定着ベルトと、加熱ローラ用加熱装置と、定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置と、定着動作時に加熱ローラ用加熱装置を加熱制御し、待機動作時に定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置を保温制御する加熱制御装置を備えているので、定着動作時に加熱ローラと定着ベルトによって定着ニップ部を迅速に定着可能温度に立ち上げ、待機動作時に定着ニップ部付近の温度を保温することができ、定着動作開始時前にプレ運転やプレ加熱の必要がなく、省エネ運転を行いながら、迅速に定着動作を開始することが可能になる。
【００１５】
また、本発明の加熱定着装置及び画像形成装置によれば、加熱ローラ用加熱装置に電力を供給するインバータと定着ローラあるいは加圧ローラに電力を供給するインバータを共用して、待機動作時と定着動作時に切り換えて使用するので、インバータを個別に複数備える場合に比較して、小型、低コストの加熱定着装置及び画像形成装置を提供することが可能になる。
【００１６】
また、本発明の加熱定着装置及び画像形成装置によれば、定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置及び加熱ローラ用加熱装置は、誘導加熱装置であるので、定着ローラ、加圧ローラ、加熱ローラ、定着ベルトの表面を直接加熱して急速に加熱することができ、定着可能な温度に立ち上がるまでの時間を短縮し、定着ニップ部を適切な温度に保つて、小型、低コストの画像形成装置を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
転写紙上に付着したトナーを加熱溶着して定着する加熱定着装置において、定着ローラと加圧ローラ間の定着ニップ部付近を保温制御することによって、従来の加熱定着装置よりも立ち上がり時間を短縮することができる加熱定着装置、及び導加熱定着装置を備えた、小型化、低コスト化が可能な画像形成装置を提供することを目的とするもので、そのための構成は、定着ローラと、定着ローラと圧接して配設された加圧ローラと、定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置と、定着動作を行わない待機動作時に前記定着ローラ用あるいは加圧ローラ用加熱装置を保温制御する加熱制御装置を備えるものである。
【実施例１】
【００１８】
図１は、実施例１の誘導加熱定着装置の概略構成を示す図である。
実施例１の誘導加熱定着装置は、電子写真方式の複写装置、プリンタ装置、ファクシミリ装置等の画像形成装置において、感光体上に形成されたトナー像を記録媒体である転写紙８に転写し、転写紙上に付着しているトナー９を誘導加熱定着装置で加熱溶解して転写紙８に定着させるためのものである。
【００１９】
実施例１の誘導加熱定着装置は、搬送経路上を移動する転写紙８に対して転写紙８上のトナー９を加熱溶解して転写紙８に定着させるための定着ローラ１と、定着ローラ１に対向配置されて定着ニップ部を形成し、転写紙８に圧力をかけてトナー９を定着させるための加圧ローラ２が設けられている。
【００２０】
また、定着ローラ１から離間した位置には加熱ローラ３が設けられ、加熱ローラ３と定着ローラ１間には耐熱性の定着ベルト４が掛け渡されている。この定着ベルト４は、定着ローラ１と加熱ローラ３の回転に同期して周動するようになっている。加熱ローラ３の外側には、定着ベルト４を非接触で挟むようにして加熱ローラ用誘導加熱コイル５が配置されている。
加圧ローラ２は定着ローラ１と対向して、定着動作時には定着ベルト４との間に転写紙８を加圧して挟持し、定着ローラ１の回転とともに回転するようになっている。
【００２１】
また、実施例１の誘導加熱定着装置には、定着ローラ１と加圧ローラ２の定着ニップ部付近を保温する目的で、定着ローラ用誘導加熱コイル６が、定着ローラ１の外側に、定着ベルト４を非接触で挟むように配置されている。
【００２２】
図２は、実施例１の誘導加熱定着装置の変形例の概略構成を示す図である。
実施例１の誘導加熱定着装置の変形例においては、図２に示すように、定着ローラ用誘導加熱コイル６を定着ローラ１の外側に配置するのに代えて、加圧ローラ２の外側に加圧ローラ用誘導加熱コイル７を配置するが、それ以外の前提となる誘導加熱定着装置の構成は図１に示す誘導加熱定着装置と同様である。
【００２３】
次に、本発明の誘導加熱定着装置の動作について説明する。
実施例１の誘導加熱定着装置は、定着動作時に加熱ローラ用誘導加熱コイル５を主として加熱制御して、転写紙８上に付着したトナー９を定着させる。
すなわち、加熱ローラ３の温度は温度制御用サーミスタ１３により監視され、制御温度より低ければ加熱ローラ用誘導加熱コイル５へ電力を供給し、高ければ電力供給を低下または停止するように制御する。ここで、加熱ローラ用誘導加熱コイル５のみを加熱制御するようにしても良いが、必要に応じて補助的に、定着ローラ用ローラ６あるいは加圧ローラ用誘導加熱コイル７を併用して加熱制御するようにしても良い。
【００２４】
また、定着ニップ部付近の温度は、温度制御用サーミスタ１４により監視されており、画像形成装置に電源が投入された状態にあって、コピー命令やプリント命令がない待機動作時には、定着ローラと加圧ローラ間の定着ニップ部付近を適切な温度に保温制御する。
すなわち、定着ニップ部付近の温度制御用サーミスタ１４により検出された温度が所定の温度より低ければ主として定着ローラ用誘導加熱コイル６あるいは加圧ローラ用誘導加熱コイル７に所定の電力を所定のタイミングで供給して加熱制御することにより、定着ローラ１と加圧ローラ２の定着ニップ部付近を保温制御して、定着動作に備える。ここで、定着ローラ用誘導加熱コイル６、あるいは加圧ローラ用誘導加熱コイル７のみの保温制御でも良いが、必要に応じて補助的に加熱ローラ用誘導加熱コイル５を併用したり、定着ベルト４の周動を行って保温制御しても良い。このような制御は、後述の加熱制御装置１２によって誘導加熱インバータ１５を制御することによって行われる。
【実施例２】
【００２５】
図３は、実施例２の誘導加熱定着装置の各誘導加熱コイルを駆動する回路の概略構成を示すブロック図である。
誘導加熱定着装置の各誘導加熱コイルを駆動する回路は、図３に示すように、商用電源から直流電源回路１２と誘導加熱インバータ１５に電力が供給される。直流電源回路１２は制御装置１２に必要なＤＣ電源（５Ｖ，３Ｖ等）を供給する。誘導加熱インバータ１５は制御装置１２からの動作信号を受けて動作して、その出力を切換回路１６に出力する。切換回路１６は、制御装置１２から定着動作時と待機動作時で区別してそれぞれの動作モードで加熱ローラ用誘導加熱コイル５と定着ニップ部付近の定着ローラ用誘導加熱コイル６あるいは加圧ローラ用誘導加熱コイル７に接続制御するように制御信号が入力されて動作する。制御装置１２には、加熱ローラの温度制御用サーミスタ１３と定着ニップ部付近の温度制御用サーミスタ１４と、画像形成装置が定着動作モードにあるか、待機動作にあるかを判断する信号が入力されて、切換回路１６の切換制御と誘導加熱用インバータ１５の出力制御（加熱や保温制御）を実行する。
【００２６】
図３に示す駆動回路において、誘導加熱定着装置の定着動作時には、誘導加熱インバータ１５は切換回路１６によって加熱ローラ用誘導加熱コイル５に接続され、加熱ローラ３の側の加熱ローラ用誘導加熱コイルを主として加熱制御し、転写紙８上に付着したトナー９を定着させる。
【００２７】
一方、誘導加熱定着装置の待機動作時には、誘導加熱インバータ１５は切換回路１４によって定着ローラ用誘導加熱コイル６あるいは加圧ローラ用誘導加熱コイル７に接続され、定着ローラ１あるいは加圧ローラ２側の定着ローラ用誘導加熱コイル６あるいは加圧ローラ用誘導加熱コイル７を主として加熱制御することによって、定着ローラ１と加圧ローラ２の定着ニップ部付近を保温制御し、定着動作に備える。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例１の誘導加熱定着装置の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１の誘導加熱定着装置の変形例の概略構成を示す図である。
【図３】実施例２の誘導加熱定着装置の各誘導加熱コイルを駆動する回路の概略構成を示すブロック図である。
【図４】従来の誘導加熱定着装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１…定着ローラ、２…加圧ローラ、３…加熱ローラ、４…定着ベルト、５…加熱ローラ用誘導加熱コイル、６…定着ローラ用誘導加熱コイル、７…加圧ローラ用誘導加熱コイル、８…転写紙、９…トナー、１１…直流電源回路、１２…制御装置、１３…（加熱ローラの）温度制御用サーミスタ、１４…（定着ニップ部付近の）温度制御用サーミスタ、１５…誘導加熱インバータ、１６…切換回路。
【図１】
2007017752.tif 000003
【図２】
2007017752.tif 000004
【図３】
2007017752.tif 000005
【図４】
2007017752.tif 000006