JP2004046089A - 定着装置及び該定着装置を有する画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第１の加熱手段を内設した加熱ローラと、第２の加熱手段を内設した支持ローラとに定着ベルトを掛け渡し、その定着ベルトを介して支持ローラに対向ローラを圧接させ、対向ローラと定着ベルトとのニップ部に記録媒体を通過させ、その記録媒体に担持されたトナーに熱と圧力を加えてトナー像を記録媒体に定着する定着装置において、トナー像の定着不良の発生を阻止する。
【解決手段】定着動作時に、第１乃至第３の加熱手段１６，１７，１８のうちの第１の加熱手段１６にだけ通電し、立ち上げ動作時と待機時には、第１乃至第３の加熱手段１６，１７，１８の全てに通電する。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転する定着ベルトと、該定着ベルトに対向配置された対向部材とのニップ部に、定着すべきトナー像を担持した記録媒体を、該トナー像が定着ベルトに接する向きにして通過させ、その通過時にトナー像のトナーに熱と圧力を加えて該トナー像を記録媒体に定着する定着装置と、その定着装置を有する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子複写機、プリンタ、ファクシミリ或いはこれらの少なくとも２つの機能を備えた複合機などとして構成される画像形成装置に上記形式の定着装置を採用することは従来より公知である。この形式の定着装置は、これに用いられる定着ベルトの熱容量を比較的小さくできるので、定着装置の立上げ動作時に、定着ベルトがトナー像の定着に適した定着温度に上昇するまでの時間を短くすることが可能である。
【０００３】
この種の定着装置を大別すると、▲１▼無端状の定着ベルトが巻き掛けられた加熱部材と支持部材、及び上述の対向部材のそれぞれを加熱する第１乃至第３の加熱手段を有する第１の形態の定着装置、▲２▼加熱部材に内設された一方の加熱手段と、支持部材又は対向部材に内設され、或いは支持部材及び対向部材にそれぞれ内設された他方の加熱手段を有する第２の形態の定着装置、▲３▼定着ベルトを加熱する一方の加熱手段と、支持部材又は対向部材に内設され、或いは支持部材及び対向部材にそれぞれ内設された他方の加熱手段を有する第３の形態の定着装置とに分けることができる。
【０００４】
従来は、上述したいずれの形態の定着装置においても、各加熱手段に供給される電力の割合が常に一定となっていた。かかる構成によると、例えば次のような欠点を免れない。
【０００５】
上述の第１の形態の定着装置においては、その定着動作時に、第１乃至第３の各加熱手段に通電し、これらに一定の割合の電力を供給して、定着ベルトと対向部材の温度がトナー像の定着に適した定着温度となるように制御すると共に、定着装置の立ち上げ時と待機時にも、第１乃至第３の加熱手段に一定の割合の電力をそれぞれ供給していた。ところが、このような制御態様によると、定着動作時に、定着ベルトと対向部材とのニップ部に記録媒体が通過するとき、定着ベルトの熱が記録媒体に多量に奪われ、定着ベルトの温度が急激に低下するため、定着ベルトを第１乃至第３の加熱手段によって加熱しても、その定着ベルトの温度の復旧が間に合わず、定着ベルトの温度がトナー像の定着に適した定着温度よりも低くなり、定着不良を起こすおそれがある。かかる欠点は、上述の第２及び第３の形態の定着装置においても同様に発生するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記各加熱手段に供給される電力の割合が常に一定となっていることによる欠点を除去することのできる定着装置と、その定着装置を有する画像形成装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、加熱部材と支持部材とに掛け渡された定着ベルトと、該定着ベルトに対向配置された対向部材と、前記加熱部材を加熱する第１の加熱手段と、前記支持部材を加熱する第２の加熱手段と、前記対向部材を加熱する第３の加熱手段とを具備し、前記対向部材と、回転する定着ベルトとのニップ部に、定着すべきトナー像を担持した記録媒体を、該トナー像が前記定着ベルトに接する向きにして通過させ、その通過時に前記トナー像のトナーに熱と圧力を加えて該トナー像を記録媒体に定着する定着装置において、定着動作時に、前記第１乃至第３の加熱手段のうちの第１の加熱手段にだけ通電し、立ち上げ動作時と待機時には、前記第１乃至第３の加熱手段の全てに通電することを特徴とする定着装置を提案する（請求項１）。
【０００８】
その際、立ち上げ動作時に前記第１の加熱手段に供給する電力を、待機時に該第１の加熱手段に供給する電力よりも大きく設定すると有利である（請求項２）。
【０００９】
また、上記請求項１又は２に記載の定着装置において、定着動作時に前記第１の加熱手段に供給する電力を、立ち上げ動作時に該第１の加熱手段に供給する電力よりも大きく設定すると有利である（請求項３）。
【００１０】
さらに、上記請求項１乃至３のいずれかに記載の定着装置において、同一サイズの記録媒体に対して与える熱量が、記録媒体に担持されたトナー像が単色トナー像であるときよりも、複数の色のトナー像を重ねた合成トナー像であるときの方が多くなるように、前記第１の加熱手段への通電を制御すると有利である（請求項４）。
【００１１】
また、上記請求項１乃至４のいずれかに記載の定着装置において、第１の加熱手段への供給電力の調整を、該加熱手段に通電する時間と通電しない時間の比率を変化させることにより行うように構成すると有利である（請求項５）。
【００１２】
さらに、上記請求項１乃至５のいずれかに記載の定着装置において、前記第１の加熱手段は、前記加熱部材の内部に配置され、前記第２の加熱手段は、前記支持部材の内部に配置され、前記第３の加熱手段は、前記対向部材の内部に配置されていて、前記加熱部材の平均熱伝導率が、前記支持部材と対向部材の平均熱伝導率よりも大きく設定されていると有利である（請求項６）。
【００１３】
また、本発明は、上記目的を達成するため、加熱部材と支持部材とに掛け渡された定着ベルトと、該定着ベルトを挟んで前記支持部材に対向配置された対向部材と、前記加熱部材の内部に配置された一方の加熱手段と、前記支持部材又は対向部材の内部に配置され、或いは支持部材と対向部材の内部にそれぞれに配置された他方の加熱手段とを具備し、前記対向部材と、回転する定着ベルトとのニップ部に、定着すべきトナー像を担持した記録媒体を、該トナー像が定着ベルトに接する向きにして通過させ、その通過時に前記トナー像のトナーに熱と圧力を加えて該トナー像を記録媒体に定着する定着装置において、前記一方の加熱手段に供給する電力に対する他方の加熱手段に供給する電力の割合を変化させ得るように構成したことを特徴とする定着装置を提案する（請求項７）。
【００１４】
さらに、上記請求項７に記載の定着装置において、前記加熱部材の平均熱伝導率が、前記支持部材と対向部材のうちの前記他方の加熱手段が設けられた方の部材の平均熱伝導率よりも大きく設定されていると有利である（請求項８）。
【００１５】
また、上記請求項８に記載の定着装置において、前記支持部材と対向部材のうちの少なくとも一方には、その表面側に弾性層が設けられ、該弾性層のヤング率は、前記加熱部材のヤング率よりも小さく設定されていると有利である（請求項９）。
【００１６】
さらに、本発明は上記目的を達成するため、少なくとも２つの支持部材に掛け渡された定着ベルトと、該定着ベルトを挟んで前記支持部材に対向配置された対向部材と、前記定着ベルトを加熱する一方の加熱手段と、前記支持部材又は対向部材の内部に配置され、或いは支持部材と対向部材の内部にそれぞれに配置された他方の加熱手段とを具備し、前記対向部材と、回転する定着ベルトとのニップ部に、定着すべきトナー像を担持した記録媒体を、該トナー像が定着ベルトに接する向きにして通過させ、その通過時に前記トナー像のトナーに熱と圧力を加えて該トナー像を記録媒体に定着する定着装置において、前記一方の加熱手段に供給する電力に対する他方の加熱手段に供給する電力の割合を変化させ得るように構成したことを特徴とする定着装置を提案する（請求項１０）。
【００１７】
また、上記請求項７乃至１０のいずれかに記載の定着装置において、定着動作時には、立ち上げ動作時と待機時よりも、前記割合を小さくすると有利である（請求項１１）。
【００１８】
さらに、上記請求項７乃至１０のいずれかに記載の定着装置において、定着動作時には、前記他方の加熱手段へ電力を供給しないように構成すると有利である（請求項１２）。
【００１９】
また、本発明は、上記目的を達成するため、請求項１乃至１２のいずれかに記載の定着装置を具備して成る画像形成装置を提案する（請求項１３）。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態例を図面に従って詳細に説明する。
【００２１】
図１は画像形成装置の概略を示す部分断面図である。ここに示した画像形成装置は、記録媒体上にトナー像を形成する作像手段１と、そのトナー像を記録媒体上に定着する定着装置２とを有し、記録媒体上にフルカラー画像を形成できるように構成されている。かかる画像形成装置は、電子複写機、プリンタ、ファクシミリ或いはその複合機などとして構成される。ここで、先ず作像手段１の概略を明らかにする。
【００２２】
図１に示した作像手段１は、ドラム状の感光体として構成された第１乃至第４の像担持体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３ＢＫを有し、その各像担持体上にイエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成される。第１乃至第４の像担持体３Ｙ乃至３ＢＫに対向して転写ベルト４が配置され、この転写ベルト４は、駆動ローラ５と従動ローラ６に巻き掛けられて矢印Ａ方向に回転駆動される。
【００２３】
第１乃至第４の各像担持体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３ＢＫ上にトナー像を形成する構成と、その作用は実質的に全て同一であるため、第１の像担持体３Ｙにトナー像を形成する構成だけを説明する。この像担持体３Ｙは図１における時計方向に回転駆動され、このとき帯電ローラ７によって像担持体が所定の極性に帯電される。次いでその帯電面に、レーザ書き込みユニット８から出射する光変調されたレーザビームＬが照射される。これによって像担持体３Ｙに静電潜像が形成され、その静電潜像が現像装置９によってイエロートナー像として可視像化される。
【００２４】
一方、画像形成装置本体内の下部に配置された給紙装置（図示せず）から、例えば転写紙又は樹脂シート、或いは樹脂フィルムなどから成るシート状の記録媒体Ｐが送り出され、その記録媒体Ｐが矢印Ｂ方向で示すように、像担持体３Ｙと転写ベルト４の間に送り込まれ、転写ベルト４に担持されて搬送される。転写ベルト４を挟んで、像担持体３Ｙにほぼ対向する位置には転写装置１０が配置され、その転写装置１０に対し、像担持体３Ｙ上のトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加され、これによって像担持体３Ｙ上のイエロートナー像が記録媒体Ｐ上に転写される。記録媒体Ｐに転写されず、像担持体３Ｙ上に残された転写残トナーは、クリーニング装置１１によって除去される。
【００２５】
全く同様にして、第２乃至第４の像担持体３Ｍ，３Ｃ，３ＢＫ上にマゼンタトナー像、シアントナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成され、これらのトナー像が、イエロートナー像の転写された記録媒体Ｐ上に順次重ねて転写され、記録媒体Ｐ上に合成トナー像が形成される。
【００２６】
上述のようにして４色の未定着合成トナー像を担持した記録媒体Ｐは、矢印Ｃで示すように定着装置２に送り込まれ、ここを通過するとき、そのトナー像が記録媒体Ｐ上に定着され、フルカラー画像が完成する。定着装置２を通過した記録媒体は、矢印Ｄで示すように搬送され、図示していない排紙部に排出される。
【００２７】
また、第１乃至第４の全ての像担持体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３ＢＫに各色のトナー像を形成する代りに、一部の像担持体にだけトナー像を形成し、そのトナー像を記録媒体Ｐに転写し、当該トナー像を定着装置２によって定着することもできる。このように、図１に示した画像形成装置は、複数の色のトナー像を重ねた合成トナー像を記録媒体上に転写し、或いは単色トナー像を記録媒体に転写し、そのトナー像を定着装置２によって定着できるように構成されている。
【００２８】
さらに、図示した画像形成装置においては、定着装置２を出た記録媒体Ｐを排紙部に排出させず、その記録媒体を図示していない中間給紙装置へ搬送し、次いでその記録媒体を再度、矢印Ｂで示すように転写ベルト４に向けて給送し、該記録媒体をその転写ベルト４に担持して搬送しながら、先にトナー像を転写した面と反対の面に、像担持体からトナー像を転写し、そのトナー像を定着装置２により定着し、次いで当該記録媒体Ｐを排紙部に排出することもできる。
【００２９】
図２は図１に示した定着装置２の拡大断面図である。この定着装置２は、加熱部材の一例である加熱ローラ１５と、支持部材の一例である支持ローラ１４とに掛け渡された無端ベルトより成る定着ベルト１２と、この定着ベルト１２に対向配置された対向部材の一例である対向ローラ１３とを有している。また、定着ベルト１２にはテンションローラ１９が圧接し、これによって定着ベルト１２に適度な張力が付与される。
【００３０】
対向ローラ１３は定着ベルト１２に圧接し、これによって定着ベルト１２と対向ローラ１３との間にニップ部が形成される。図２に示した定着装置２においては、対向ローラ１３より成る対向部材が、定着ベルト１２を挟んで、支持ローラ１４より成る支持部材に対向配置されている。より具体的には、図示していない加圧部材によって、対向ローラ１３が定着ベルト１２を介して支持ローラ１４に対して加圧され、これにより定着ベルト１２と対向ローラ１３が圧接している。かかる構成に代え、支持ローラ１４に接触していない定着ベルト部分に対向ローラ１３を圧接させ、或いは支持ローラ１４に接触した定着ベルト部分と、支持ローラ１４に接触していない定着ベルト部分の両者に亘って対向ローラ１３を圧接させてもよい。
【００３１】
定着ベルト１２は、例えば、ＮｉやＳＵＳなどの金属から成る基材、又はＰＩやＰＡＩなどの樹脂フィルムから成る基材上にシリコーンゴムが設けられ、その表面にフッ素樹脂より成る表層を設けた無端ベルトにより構成される。
【００３２】
支持ローラ１４は、例えば、円筒状の芯金２３の表面にシリコーンゴムより成る弾性層２４を設け、その表面にフッ素樹脂より成る表層を設けた中空状のローラより成る。対向ローラ１３も、例えば、円筒状の芯金２５の表面にシリコーンゴムより成る弾性層２６を設け、その表面にフッ素樹脂より成る表層を設けた中空状のローラにより構成される。さらに、加熱ローラ１５は、例えば、中空状の金属パイプにより構成される。
【００３３】
また、定着装置２は、加熱部材を加熱する第１の加熱手段１６と、支持部材を加熱する第２の加熱手段１７と、対向部材を加熱する第３の加熱手段１８を有しており、図示した例では、その各加熱手段１６，１７，１８が、加熱ローラ１５と、支持ローラ１４と、対向ローラ１３の内部にそれぞれ配置されている。第１の加熱手段１６は、加熱部材の内部に配置され、第２の加熱手段１７は、支持部材の内部に配置され、第３の加熱手段１８は、対向部材の内部に配置されているのである。
【００３４】
上述の加熱手段１６，１７，１８としては、例えば、通電されることにより発熱するヒータを用いることができる。図２に示した定着装置２においては、第１の加熱手段１６が２つのヒータにより構成され、第２及び第３の加熱手段１７，１８が１つずつのヒータにより構成されているが、当該ヒータの数は適宜変更することができる。また、かかる加熱手段を用いる代りに、各ローラ１３，１４，１５の内部又は外部に設けられた誘導発熱コイルより成る加熱手段を用い、そのコイルに通電することにより、各ローラ１３，１４，１５を加熱し、定着ベルト１２を暖めるように構成することもできる。
【００３５】
図２に示すように、加熱ローラ１５に接触する定着ベルト部分の表面と、支持ローラ１４に接触する定着ベルト部分の表面と、対向ローラ１３の表面とには、それぞれ第１乃至第３の温度センサ２７，２８，２９が対向配置され、その各センサによって、上記各定着ベルト部分の表面と対向ローラ１３の表面の温度が検知され、その検知結果に基づいて各加熱手段１６，１７，１８への通電が制御される。その際、定着ベルト１２が後述するように回転しているとき、第１及び第２の温度センサ２７，２８によって定着ベルト表面の温度を検知し、定着ベルト１２が停止しているとき、第２の温度センサ２８だけで定着ベルト表面の温度を検知するなどして、各温度センサを使い分けることができる。
【００３６】
定着動作時に、加熱ローラ１５、支持ローラ１４及び対向ローラ１３は、それぞれ図２に矢印で示した方向に回転し、定着ベルト１２が矢印Ｅ方向に回転駆動される。一方、図２に示したように、未定着トナー像ＴＭを担持した記録媒体Ｐは、図１を参照して先に説明したように、矢印Ｃで示す如く定着装置２に送り込まれ、そのトナー像ＴＭが、加熱された定着ベルト１２に接触しながら該定着ベルト１２と対向ローラ１３とのニップ部を通過し、このときトナー像のトナーに熱と圧力が加えられてトナーが溶融することにより、トナー像が記録媒体Ｐ上に定着される。ニップ部を通過した記録媒体Ｐは、さらに搬送されて排紙部に排出される。
【００３７】
図２に示した例では、支持ローラ１４と対向ローラ１３の弾性層２４，２６が、定着ベルト１２を介して圧接し、これらの弾性層２４，２６が弾性変形して、定着ベルト１２と対向ローラ１３とのニップ部が形成され、ここを記録媒体Ｐが通過する。このように、ニップ部を形成すべく、支持ローラ１４と対向ローラ１３の表面側に弾性層２４，２６が設けられているのであるが、かかる弾性層２４，２６のヤング率は、金属パイプより成る加熱ローラ１５のヤング率よりも小さい。しかも、例えばシリコーンゴムより成る弾性層２４，２６は、金属パイプより成る加熱ローラ１５よりも熱伝導率が低い。このように、加熱部材（図の例では加熱ローラ１５）の全体の平均した熱伝導率は、支持部材（図の例では支持ローラ１４）の全体の平均した熱伝導率と、対向部材（図の例では対向ローラ１３）の全体の平均した熱伝導率よりも大きく設定される。
【００３８】
定着ベルト１２と対向ローラ１３とのニップ部を通過する記録媒体Ｐ上のトナーが溶融することにより、ニップ部を出た記録媒体が定着ベルト１２又は対向ローラ１３に付着することを防止するため、分離補助手段３０，３１がそれぞれ設けられている。また、加熱部材、支持部材、対向部材の少なくとも１つを回転しない部材で構成し、回転する定着ベルトがその回転しない部材に摺接するように構成することもできる。
【００３９】
上述のように、定着装置は、対向部材と、回転する定着ベルトとのニップ部に、定着すべきトナー像を担持した記録媒体を、そのトナー像が定着ベルトに接する向きにして通過させ、その通過時にトナー像のトナーに熱と圧力を加えて該トナー像を記録媒体に定着するように構成されている。
【００４０】
ここで、定着動作時には、前述のように定着ベルト１２が回転し、その定着ベルト１２と対向ローラ１３とのニップ部を、周囲環境温度に馴染んだ記録媒体Ｐが通過するが、このとき記録媒体に熱を与える定着ベルト１２の熱が、記録媒体に奪われ、定着ベルト１２の温度が低下する。特に、複数の記録媒体が連続してニップ部を通過する場合には、定着ベルト１２の温度低下が著しくなる。
【００４１】
その際、従来の定着装置のように、定着動作時に、第１乃至第３の加熱手段１６，１７，１８の全てに通電し、定着ベルト１２の温度がトナー像の定着に適した定着温度となるように、各加熱手段１６，１７，１８への通電のオン，オフを制御したとすると、前述のように、支持ローラ１４と対向ローラ１３の熱伝導率が低く、しかも第２及び第３の加熱手段１７，１８が、かかるローラ１４，１３の内部に配置されているため、第２及び第３の加熱手段１７，１８から放出された熱を定着ベルト１２に素早く伝えることができず、定着ベルト１２の温度を即座に定着温度まで上昇させることができない。これに対し、加熱ローラ１５内に設けられた第１の加熱手段１６から放出された熱は、その加熱ローラ１５の熱伝導率が高いため、短時間で定着ベルト１２に伝えられる。従ってこの第１の加熱手段１６から多量の熱が放出されるように構成すれば、記録媒体の通過に伴う定着ベルト１２の温度の低下を即座に復旧させ、定着ベルト１２の温度を常にトナー像の定着に適した定着温度に保つことが可能である。
【００４２】
このような観点から、本例の定着装置２においては、定着動作時に、第１乃至第３の加熱手段１６，１７，１８のうちの第１の加熱手段１６にだけ通電し、そのオン，オフを制御して、定着ベルト１２の温度が定着時の目標温度となるように制御し、当該定着ベルト１２の温度がトナー像の定着に適した定着温度に保たれるように構成されている。この構成によれば、定着装置２の加熱手段にて使用できる全電力を第１の加熱手段１６に供給することができる。すなわち、第１の加熱手段１６に対して、許容される最大の電力を供給し、これによって、記録媒体Ｐの通過による定着ベルト１２の温度低下を迅速に補い、定着ベルト１２を常に定着温度内に維持することができる。例えば、定着ベルト１２の定着動作時の目標温度が１８０℃であるとしたとき、定着ベルト１２がその目標温度となるように、第１の加熱手段１６をオン，オフ制御しながら、そのオン時に、当該第１の加熱手段１６に対して許容される最大の電力を供給して、定着ベルト１２の温度を目標温度近傍の定着温度に保つことができる。その際、第１の加熱手段１６の通電オフ時には、第２及び第３の加熱手段１７，１８に通電して、支持ローラ１４と対向ローラ１３を暖めるように構成することも可能である。
【００４３】
なお、定着装置の定着動作時には、記録媒体が定着ベルト１２と対向ローラ１３との間のニップ部を通過している時のほかに、複数の記録媒体を互いに或る間隔をあけて連続してニップ部に送り込む際、先行する記録媒体の後端がニップ部を出た時点から、次の後続記録媒体の先端がニップ部に進入した時点までの時間も含まれる。
【００４４】
一方、加熱ローラ１５、支持ローラ１４、対向ローラ１３及び定着ベルト１２が回転を停止しており、しかも記録媒体がニップ部に送り込まれてくれば、その記録媒体の先端がニップ部に達した時、又はそれよりも少し前の時点から、これらのローラ１３，１４，１５と定着ベルト１２が回転を開始して直ぐにトナー像の定着動作を行える状態にある待機時には、記録媒体がニップ部を通過することはないので、定着ベルト１２の熱が記録媒体に奪われることはない。従って、第１の加熱手段１６からの少ない熱量によって、定着ベルト１２をその待機時の目標温度近傍の温度に保つことができる。しかも、この待機時に支持ローラ１４と対向ローラ１３の温度が大きく低下していると、ローラ１３，１４，１５と定着ベルト１２が回転を開始したとき、定着ベルト１２の熱が対向ローラ１３と支持ローラ１４に奪われ、定着ベルト１２の温度が目標温度よりも大きく低下し、当該温度を定着温度に保つことができなくなる。これは、画像形成装置の電源オン時点から、加熱手段への通電を開始して定着ベルト１２や対向ローラ１３の温度が、そのそれぞれの定着動作時の目標温度に達するまでの立ち上げ動作時や、記録媒体のジャム時に長時間、加熱手段１６，１７，１８への通電を停止させた後、加熱手段への通電を開始して定着ベルト１２や対向ローラ１３の温度をそのそれぞれの定着動作時の目標温度に上昇させるまでの立ち上げ動作においても同様である。上述の待機時の定着ベルトの目標温度は、例えば、定着動作時の定着ベルト１２の目標温度より多少高いか、又は多少低いか、或いは同じ温度に設定される。
【００４５】
上述した観点から、本例の定着装置２においては、立ち上げ動作時と待機時には、第１乃至第３の加熱手段１６，１７，１８の全てに通電するように構成されている。例えば、待機時には、全ての加熱手段１６，１７，１８に通電し、定着ベルト１２と対向ローラ１３が待機時の目標温度となるように、その通電をオン，オフ制御するのである。
【００４６】
上述のように構成すれば、待機時又は立ち上げ動作時に、加熱手段に供給可能な電力を、各加熱手段１６，１７，１８に分配して、ローラ１３，１４，１５及び定着ベルト１２を加熱することができるので、ローラ１３，１４，１５と定着ベルト１２が回転を開始したとき、定着ベルト１２の熱が多量に対向ローラ１３と支持ローラ１４に奪われることはなく、定着ベルト１２の温度が大きく低下するようなことはない。
【００４７】
第１乃至第３の加熱手段１６，１７，１８への電力の配分は後述するように各加熱手段への通電時間を制御することにより行うこともできるし、図７に示した第１の加熱手段１６のように、複数のヒータを有しているときは、そのうちの１本のヒータにだけ通電するなどして行うことができる。
【００４８】
図３は、上述した構成の動作例を示すフローチャートである。定着装置が定着動作中であるときは（Ｓ１）、第２の加熱手段１７と第３の加熱手段１８への通電をオフする（Ｓ２，Ｓ３）。そして、定着ベルト１２の温度が定着動作時の目標温度（例えば１８０℃）以上であるときは（Ｓ４）、第１の加熱手段１６への通電をオフし（Ｓ５）、定着ベルト１２の温度が定着動作時の目標温度よりも低い時は、第１の加熱手段１６へ通電して（Ｓ６）、第１の加熱手段１６への通電を制御する。この通電時の電力は、待機時や立ち上げ動作時に、第１の加熱手段１６へ供給する電力よりも大きくなるように制御され、好ましくは、許容される全電力が第１の加熱手段１６に供給される。
【００４９】
これに対し、定着装置が定着動作時ではなく、立ち上げ動作時又は待機時であるときは、第１乃至第３の各加熱手段１６，１７，１８への通電が制御される（Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９）。
【００５０】
ところで、定着装置の立ち上げ動作開始前においては、加熱ローラ１５、支持ローラ１４、対向ローラ１３及び定着ベルト１２は、周囲環境温度となっている。このような状態で立ち上げ動作が開始されるのであるが、通常、その立ち上げ動作の途中から、加熱ローラ１５、支持ローラ１４、対向ローラ１３及び定着ベルト１２の回転を開始させるのが普通である。その際、支持ローラ１４と加圧ローラ１３はその熱伝導率が低いため、第２及び第３の加熱手段１７，１８によってこれらのローラ１４，１３を暖め難い。このため、これらのローラ１３，１４の温度が低いまま、立ち上げ動作の途中からローラ１３，１４，１５及び定着ベルト１２が回転を開始したとすると、このとき定着ベルト１２の熱が対向ローラ１３と支持ローラ１４に奪われ、定着ベルト１２の温度が低下し、その結果、定着ベルト１２と対向ローラ１３が、定着動作時の各目標温度に達するまでのウォームアップ時間が長くなるおそれがある。これに対し、待機時には、ローラ１３，１４，１５及び定着ベルト１２はかなり高い温度に保たれているので、これらのローラ１３，１４，１５と定着ベルト１２が回転を開始した時、定着ベルト１２の熱が多量に対向ローラ３や支持ローラ１４に奪われることはない。
【００５１】
このような観点から、本例の定着装置２においては、立ち上げ動作時に第１の加熱手段１６に供給する電力を、待機時に該第１の加熱手段１６に供給する電力よりも大きく設定するように構成されている。このように構成すれば、立ち上げ動作時に、定着ベルト１２の温度を早期に上昇させ、立ち上げ動作の途中からローラ１３，１４，１５及び定着ベルト１２を回転させ始めたとき、支持ローラ１４と対向ローラ１３の表面に、定着ベルト１２から熱を与えることができる。立ち上げ動作時に、第２及び第３の加熱手段１７，１８によって、支持ローラ１４と対向ローラ１３を、その内部から加熱すると共に、これらのローラ１４，１３の表面を定着ベルト１２によって加熱することができるのである。これにより、これらのローラ１３，１４の温度を短時間で上昇させることができ、ウォームアップ時間を短縮することができる。
【００５２】
また、定着動作時には、支持ローラ１４及び対向ローラ１３の弾性層２４，２６よりも熱伝導性の良い記録媒体に、定着ベルト１２の熱が奪われるので、定着動作時に、立ち上げ動作時よりも、第１の加熱手段１６の発熱量を上げないと、定着ベルト１２を定着温度に維持することは困難である。そこで、本例の定着装置２においては、定着動作時に第１の加熱手段１６に供給する電力を、立ち上げ動作時に該第１の加熱手段１６に供給する電力よりも大きく設定するように構成されている。より具体的に示すと、定着動作時に第１の加熱手段１６への通電をオンしたときの第１の加熱手段１６への供給電力を、立ち上げ動作時に第１の加熱手段への通電をオンしているときの該第１の加熱手段１６への供給電力よりも高くするのである。これにより、定着動作時に、定着ベルト１２の温度をより確実に定着温度に保つことができ、トナー像の定着不良を確実に防止することができる。
【００５３】
ところで、前述のように図１に示した画像形成装置は、記録媒体に単色トナー像を転写するモードと、複数の色のトナー像を重ねた合成トナー像を転写するモードを選択することができるが、合成トナー像が定着装置２から受ける熱量が少ないと、定着後の画像の光沢や発色性が低下し、その画質が劣化する。このため、合成トナー像を記録媒体に定着できる最低限の熱量よりも多量の熱量をそのトナー像に与える必要がある。これに対し、単色トナー像、特に黒色トナー像を定着するときは、これに与える熱量が多少、少なくとも、光沢や発色性に問題が生じることはなく、そのトナー像を定着できるだけの熱量を与えれば充分である。
【００５４】
このような観点から、本例の定着装置においては、同一サイズの記録媒体に対して与える熱量が、記録媒体に担持されたトナー像が単色トナー像であるときよりも、複数の色のトナー像を重ねた合成トナー像であるときの方が多くなるように、第１の加熱手段１６への通電を制御するように構成されている。この構成により、合成トナー像を定着した後の画像の画質を高めることができると共に、単色トナー像を定着するときの消費エネルギー量を抑えることが可能となる。
【００５５】
また、以上説明した各構成において、第１の加熱手段１６への供給電力の調整を、該加熱手段１６に通電する時間と通電しない時間の比率を変化させることにより行うように構成すると、正確に供給電力の調整を行うことができる。第２及び第３の加熱手段１７，１８への供給電力を調整するときも、同じ方法を採用することができる。より具体的に示すと、第１乃至第３の加熱手段１６，１７，１８がハロゲンヒータより成る場合、そのヒータに定格電圧を入力させて定格電力を実効電力とするには、ヒータに１秒以上通電しなければならない。従って、当該ヒータへの通電のオン，オフを１秒以下の時間で一定間隔で繰り返せば、実効電力をヒータの定格電力よりも小さくすることができる。このように、ヒータへの通電のオン，オフ時間の比率を変更することによって所望する実効電力を得ることができる。これにより、各種のモードで最低限必要な発熱量に切り換え可能となるため、電力効率を最適化することができる。
【００５６】
以上説明した定着装置２においては、加熱ローラ１５と、支持ローラ１４と、対向ローラ１３の全てのローラの内部に加熱手段１６，１７，１８がそれぞれ設けられているが、支持ローラ１４と対向ローラ１３のいずれか一方と、加熱ローラ１５とにだけ加熱手段を設けるように構成した場合にも、前述の各構成を採用することができる。図４は、対向ローラ１３内の加熱手段を省略した例を示し、図５は支持ローラ１４内の加熱手段を省略した例を示している。図４及び図５に示した定着装置２の他の構成は、図１乃至図３に示した定着装置２と変わりはなく、同一の部分には同じ符号を付してある。
【００５７】
上述のように、加熱手段に関して、図２、図４及び図５のいずれの構成も採用することができるのであるが、ここでは、加熱ローラ１５より成る加熱部材の内部に配置された加熱手段を一方の加熱手段と称し、支持ローラ１４より成る支持部材又は対向ローラ１３より成る対向部材の内部に配置され、或いはその支持部材と対向部材の内部にそれぞれに配置された加熱手段１７，１８を他方の加熱手段と称することにすると、かかる定着装置２に対して、前述の各構成を採用できるだけでなく、一方の加熱手段１６に供給する電力に対する他方の加熱手段１７，１８に供給する電力の割合を変化させ得るように構成することが可能である。かかる構成により、従来のように各加熱手段に供給する電力の割合を常に一定した場合の欠点を除去することができる。その際、定着動作時に、一方の加熱手段１６と、他方の加熱手段１７，１８への電力の供給を維持しながら、立ち上げ動作時と待機時よりも、他方の加熱手段１７，１８に供給する上記電力の割合を小さくし、或いは定着動作時に、他方の加熱手段１７，１８へ電力を供給しないように構成することができる。これらの構成により、前述の例と同様な効果を奏することができる。しかも、この場合も、加熱部材の平均熱伝導率を、支持部材と対向部材のうちの他方の加熱手段が設けられた方の部材の平均熱伝導率よりも大きく設定することができ、さらに前記支持部材と対向部材のうちの少なくとも一方の表面側に弾性層を設け、その弾性層のヤング率を、加熱部材のヤング率よりも小さく設定することができる。
【００５８】
また、図６に示すように、定着ベルト１２を加熱する一方の加熱手段１６Ａを設けると共に、支持ローラ１４と対向ローラ１３のうちの少なくとも一方の内部に他方の加熱手段１７，１８を設けることもできる。図６に示した例では、支持ローラ１４と対向ローラ１３の両者の内部に他方の加熱手段１７，１８がそれぞれ設けられているが、いずれか一方のローラ１４又は１３にのみ他方の加熱手段を設けるように構成することもできる。また、図６に示した例では、ローラ１５の内部に加熱手段は設けられておらず、従ってここでは、ローラ１５は加熱ローラとしての用をなさず、単に定着ベルト１２の支持ローラとしての用をなす。定着ベルト１２を３以上の支持ローラに巻き掛けることもできる。図６に示した定着装置２の他の構成と作用は図１乃至図３に示したところと変わりはなく、同一部分には同一の符号を付してある。
【００５９】
上述したところから判るように、少なくとも２つの支持部材（図６の例ではローラ１４，１５）に掛け渡された定着ベルト１２と、該定着ベルト１２を挟んで支持部材（図６の例では支持ローラ１４）に対向配置された対向部材（図６の例では対向ローラ１３）と、定着ベルト１２を加熱する一方の加熱手段１６Ａと、支持部材又は対向部材の内部に配置され、或いは支持部材と対向部材の内部にそれぞれに配置された他方の加熱手段１７，１８とを具備するように、定着装置２を構成することができ、この場合も上述の一方の加熱手段１６Ａに供給する電力に対する他方の加熱手段１７，１８に供給する電力の割合を変化させ得るように構成することによって、従来の欠点を除去することができる。そして、この場合も、定着動作時に、一方の加熱手段１６と他方の加熱手段１７，１８への電力の供給を維持しながら、立ち上げ動作時と待機時よりも、他方の加熱手段１７，１８に供給する上記電力の割合を小さくし、或いは定着動作時には、他方の加熱手段１７，１８へ電力を供給しないように構成することによって、図１乃至図３を参照して先に説明した例と同様な効果を奏することができる。
【００６０】
図１には、カラー画像を形成する画像形成装置に定着装置２を設けた例を示したが、本発明は、専ら単色画像を形成する画像形成装置及びその定着装置にも適用できるものである。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、トナー像の定着不良の発生をなくし、高品質な画像を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の一例を示す概略図である。
【図２】図１に示した定着装置の拡大断面図である。
【図３】加熱手段への通電制御の一例を示すフローチャートである。
【図４】定着装置の他の例を示す断面図である。
【図５】定着装置のさらに他の例を示す断面図である。
【図６】定着装置のさらに別の例を示す断面図である。
【符号の説明】
２　定着装置
１２　定着ベルト
１６，１６Ａ，１７，１８　加熱手段
Ｐ　記録媒体
ＴＭ　トナー像

Claims (13)

1. 加熱部材と支持部材とに掛け渡された定着ベルトと、該定着ベルトに対向配置された対向部材と、前記加熱部材を加熱する第１の加熱手段と、前記支持部材を加熱する第２の加熱手段と、前記対向部材を加熱する第３の加熱手段とを具備し、前記対向部材と、回転する定着ベルトとのニップ部に、定着すべきトナー像を担持した記録媒体を、該トナー像が前記定着ベルトに接する向きにして通過させ、その通過時に前記トナー像のトナーに熱と圧力を加えて該トナー像を記録媒体に定着する定着装置において、
   定着動作時に、前記第１乃至第３の加熱手段のうちの第１の加熱手段にだけ通電し、立ち上げ動作時と待機時には、前記第１乃至第３の加熱手段の全てに通電することを特徴とする定着装置。
2. 立ち上げ動作時に前記第１の加熱手段に供給する電力を、待機時に該第１の加熱手段に供給する電力よりも大きく設定した請求項１に記載の定着装置。
3. 定着動作時に前記第１の加熱手段に供給する電力を、立ち上げ動作時に該第１の加熱手段に供給する電力よりも大きく設定した請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 同一サイズの記録媒体に対して与える熱量が、記録媒体に担持されたトナー像が単色トナー像であるときよりも、複数の色のトナー像を重ねた合成トナー像であるときの方が多くなるように、前記第１の加熱手段への通電を制御する請求項１乃至３のいずれかに記載の定着装置。
5. 第１の加熱手段への供給電力の調整を、該加熱手段に通電する時間と通電しない時間の比率を変化させることにより行う請求項１乃至４のいずれかに記載の定着装置。
6. 前記第１の加熱手段は、前記加熱部材の内部に配置され、前記第２の加熱手段は、前記支持部材の内部に配置され、前記第３の加熱手段は、前記対向部材の内部に配置されていて、前記加熱部材の平均熱伝導率が、前記支持部材と対向部材の平均熱伝導率よりも大きく設定されている請求項１乃至５のいずれかに記載の定着装置。
7. 加熱部材と支持部材とに掛け渡された定着ベルトと、該定着ベルトを挟んで前記支持部材に対向配置された対向部材と、前記加熱部材の内部に配置された一方の加熱手段と、前記支持部材又は対向部材の内部に配置され、或いは支持部材と対向部材の内部にそれぞれに配置された他方の加熱手段とを具備し、前記対向部材と、回転する定着ベルトとのニップ部に、定着すべきトナー像を担持した記録媒体を、該トナー像が定着ベルトに接する向きにして通過させ、その通過時に前記トナー像のトナーに熱と圧力を加えて該トナー像を記録媒体に定着する定着装置において、
   前記一方の加熱手段に供給する電力に対する他方の加熱手段に供給する電力の割合を変化させ得るように構成したことを特徴とする定着装置。
8. 前記加熱部材の平均熱伝導率が、前記支持部材と対向部材のうちの前記他方の加熱手段が設けられた方の部材の平均熱伝導率よりも大きく設定されている請求項７に記載の定着装置。
9. 前記支持部材と対向部材のうちの少なくとも一方には、その表面側に弾性層が設けられ、該弾性層のヤング率は、前記加熱部材のヤング率よりも小さく設定されている請求項８に記載の定着装置。
10. 少なくとも２つの支持部材に掛け渡された定着ベルトと、該定着ベルトを挟んで前記支持部材に対向配置された対向部材と、前記定着ベルトを加熱する一方の加熱手段と、前記支持部材又は対向部材の内部に配置され、或いは支持部材と対向部材の内部にそれぞれに配置された他方の加熱手段とを具備し、前記対向部材と、回転する定着ベルトとのニップ部に、定着すべきトナー像を担持した記録媒体を、該トナー像が定着ベルトに接する向きにして通過させ、その通過時に前記トナー像のトナーに熱と圧力を加えて該トナー像を記録媒体に定着する定着装置において、
    前記一方の加熱手段に供給する電力に対する他方の加熱手段に供給する電力の割合を変化させ得るように構成したことを特徴とする定着装置。
11. 定着動作時には、立ち上げ動作時と待機時よりも、前記割合を小さくする請求項７乃至１０のいずれかに記載の定着装置。
12. 定着動作時には、前記他方の加熱手段へ電力を供給しないように構成した請求項７乃至１０のいずれかに記載の定着装置。
13. 請求項１乃至１２のいずれかに記載の定着装置を具備して成る画像形成装置。

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