JP2006126409A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることのできる定着装置を提供することを目的とする。
【解決手段】定着ローラ１００と加圧ローラ２００とは平行に、かつ定着ローラ１００に対し加圧ローラ２００が圧接した状態で配設されている。定着ローラ１００は、芯金１１０の表面に弾性層１２０が形成されているとともに、芯金１１０の内側にたとえばハロゲンランプなどの熱源１３０が配設されている。加圧ローラ２００は、芯金２１０の表面に被覆層２２０が形成されているとともに、芯金２１０の内側にたとえばハロゲンランプなどの熱源２３０が配設されている。弾性層１２０を有する定着ローラ１００と加圧ローラ２００とが接している部分は、定着ローラ１００の熱源１３０による熱と加圧ローラ２００の熱源２３０による熱とによって、迅速に、トナーを溶融し定着させるのに適した温度に加熱される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ローラ方式の定着装置に関するものであり、特に電子写真方式を採用したプリンタ、複写機、ファクシミリ等のトナーを印刷媒体に定着させるローラ加熱方式の定着装置に関するものである。

近年、パソコンの低価格化と汎用化に伴い、電子写真方式等のレーザプリンタ、複写機といった印刷装置も広く使用されるようになってきている。この印刷装置では、高速化、小型化、高画質化が求められている。また、環境保護の観点からは、印刷装置に関し、低消費電力、定着器のウォーミングアップ時間の短縮が追及されている。

印刷装置、特にレーザプリンタは、インターフェース部を含むコントローラ部と記録部とを備え、この記録部はレーザ走査露光部と電子写真プロセス部とを備えている。

図５は従来の画像形成装置の概略構成を示す構成図である。

電子写真プロセス部は、図５に示すように、感光体の表面に電子を付着させ、一定電位にかつ均一に帯電させる帯電装置（帯電プロセス）１１と、レーザ光を感光体に照射することにより、露光部分の電位を低下させて静電潜像を形成する露光装置（露光プロセス）１２と、帯電した微小粉体であるトナーを静電潜像に対応させて感光体へ付着させる現像装置（現像プロセス）１３と、感光体上に形成されたトナー像を中間転写体に転写する１次転写ローラ（第１次転写プロセス）１４−１と、中間転写体に転写されたトナー像を紙などの記録媒体に転写する２次転写ローラ（第２次転写プロセス）１４−２と、中間転写体に転写されずに感光体に残ったトナーを回収するＯＰＣクリーニング装置（クリーニングプロセス）１５−１と、用紙に転写されずに中間転写体に残ったトナーを回収する中間転写ベルトクリーニング装置（クリーニングプロセス）１５−２と、光を照射することで、感光体の残留電位を除去して感光体の表面電位を初期化する除電装置（除電プロセス）１６と、記録媒体上のトナーを、熱と圧力をかけて完全に溶融することにより発色させて用紙上に定着させる定着装置（定着プロセス）１７とを有している。

定着方式としては、低価格、小型化および高速化という観点から、熱と圧力とによる定着方式、いわゆる熱定着方式が主に採用されている。この他に光を用いる定着方式も知られているが、この定着方式は、低価格、小型化および高速化の流れの中では、採用される機会が少ない。

図６は、従来の定着装置（ローラ方式）の概略構成を示す構成図を示している。

この定着装置は、図６に示すように、ローラ加熱方式の定着装置であり、加熱ローラ２１は、アルミニウム素管（芯金）２２の表面にゴム２３が被覆されているとともに、アルミニウム素管２２の内部に熱源（ハロゲンランプ）２４が配設されている。加圧ローラ２５もアルミニウム素管（芯金）２６の表面にゴム２７が被覆されている。加熱ローラ２１に対向して加圧ローラ２５が圧接した状態で配設されている。

加熱ローラ２１と加圧ローラ２５とが接しているニップ部分に、トナー２９が転写された用紙２８が通過することにより、トナー２９は、加熱ローラ２１からの熱と加圧ローラ２５から加熱ローラ２１へ作用する圧力とよって溶融され、用紙２８に定着される。

上述したローラ加熱方式の定着装置においては、用紙へのトナーの定着性は、定着温度とニップ幅とによって決まる。このニップ幅は、加熱ローラ２１のゴム２３および加圧ローラ２５のゴム２７のそれぞれの硬度と厚みによって決定される。出来るだけ広いニップ幅が高速、低温定着を実現させることになる。

しかし、加熱ローラ２１のゴム２３および加圧ローラ２５のゴム２７の硬度と厚みから決まる用紙２８の排出方向と、ニップ部で溶融したトナー２９が用紙２８を加熱ローラ２１へ引き付ける影響とによっては、用紙２８が、加熱ローラ２１と分離せずに、加熱ローラ２１に巻き付く問題が発生する。

さらに、ニップ幅を確保するために、加熱ローラ２１のゴム２３および加圧ローラ２５のゴム２７のゴム厚を厚くすると、熱源（ハロゲンランプ）２４の熱が加熱ローラ２１の表面に伝わるためには時間を要することになり、ウォーミングアップ時間が長くなってしまうという問題も発生する。

このように従来の定着装置においては、熱と圧力とによってトナーを溶融し、用紙に定着させるようにしているが、トナーが溶融し過ぎても、また溶融しなくても不具合になる。たとえば、特にカラートナーを用いる電子写真方式では、トナーの色数に応じたトナーが用紙に積層されているため、この積層されているトナーへ伝達するための熱量を多く必要とする。そのため、熱量を確保するためにニップ幅（時間）を長くするようにした場合には、必然的に加熱ローラ２１のゴム２３の厚みが厚くなり、結果として、熱源２４の熱が伝達され、加熱ローラ２１の表面（ゴム２３の表面）の温度が所定の温度に達するまでの時間（昇温時間）が長くなり、ウォーミングアップ時間が長くなってしまうという問題が発生する。

同時に、上述したようにゴム厚を厚くした加熱ローラ２１および加圧ローラ２５では、熱的に安定するまで多くの時間を要し、経時変化によって定着器（定着装置）の状態が変化することになり、そのため、用紙の光沢の変化や透過率の変化といった用紙の定着性が変化するとともに、熱膨張によって加熱ローラ２１および加圧ローラ２５のそれぞれの径が変化することに起因して用紙搬送速度が変化するという問題も発生する。

このような問題の対策としては、加熱ローラ２１および加圧ローラ２５のゴムの熱伝導率の向上、つまり加熱ローラ２１のゴム２３および加圧ローラ２５のゴム２７のそれぞれの厚みを薄くするのが効果的である。

しかし、この対策は、上述した高速、低温定着の対応策、つまり加熱ローラ２１のゴム２３および加圧ローラ２５のゴム２７のそれぞれの厚みを厚くすることにより形成される広いニップ幅が高速、低温定着を実現させるという処理とは反対の対策である。

このような問題の解決策として、フィルム加熱方式の定着装置が知られている（たとえば、特許文献１、２）。この定着装置は、支持部材に固定支持された加熱体に耐熱性を有する薄肉の定着フィルムを介して記録材を密着させるとともに、この定着フィルムを加熱体に対して摺動移動させながら当該加熱体の有する熱を定着フィルムを介して記録材に供給する。

この定着装置においては、加熱体として、たとえば、耐熱性、絶縁性、良熱伝導性などの特性を有するアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などのセラミック基板の上に、通電により発熱する抵抗層を設けた構成を基本とするセラミックヒータを用いる。また、定着フィルムとして薄膜で低熱容量のものを用いることができるために、この定着装置では、熱ローラ方式の定着装置よりも伝熱効率が高く、ウォームアップ時間の短
縮が図れ、クイックスタート化や省エネルギー化が可能になる。

図７は、従来の定着装置（ベルト方式）の概略構成を示す構成図を示している。

この定着装置は、図７に示すように、熱源（ハロゲンランプ）３４を有する加熱ローラ３１とこれに対向して配設される定着ローラ３２とに無端ベルト３３を張っている。定着ローラ３２はゴムが被覆されている。加圧ローラ３５を定着ローラ３２に押圧させることで、無端ベルト３３を介してニップを形成する。このニップ部分に未定着のトナーが転写されている用紙を通過させることで、当該トナーを定着させ、高速立ち上げと高速印字を実現する（たとえば、特許文献３）。

しかしこの方法では、熱源３４がトナーを溶融させるニップの部分から遠いために熱の損出が避けられない。また、上記図６に示したローラ加熱方式の定着装置で説明したように、ニップ幅を確保するために、定着ローラ３２のゴムの厚さを厚くすると、熱的に安定するまでに多くの時間を要し、また経時変化によって定着器（定着装置）の状態が変化する。そのため、用紙の光沢の変化や透過率の変化といった用紙の定着性が変化するとともに、熱膨張によって定着ローラ３２および加圧ローラ３５のそれぞれの径が変化することに起因して用紙搬送速度が変化するという問題も発生する。さらに、無端ベルト３３が非常に高価になり、結果として定着装置自体も高価になるという問題がある。

このような問題の対策として、ハロゲンランプを内蔵した定着ローラを有する定着ユニットが知られている（たとえば、特許文献４）。

図８は、従来の定着装置（ローラ方式）の他の例を示す構成図を示している。この定着ユニットは、図８に示すように、熱定着のための熱を発生する円筒状熱源７と、この円筒状熱源７に対向して且つ円筒状熱源７との相互間において印字用紙Ｐに圧力を加える加圧ローラ３とを備えている。

円筒状熱源７は、外周部が金属円筒９よりなるハロゲンランプ１０で構成している。円筒状熱源７の金属円筒９の表面にフッ素樹脂がコーティングされている。円筒状熱源７の金属円筒９はアルミ製材で構成されている。一方、加圧ローラ３は、金属で構成された筒状の基材４と、この基材４の表面を覆うように配設されたシリコンゴム５とから構成されている。これにより、小型且つ軽量で、印字装置のウォームアップ時間を短縮でき、さらには消費電力を低減することを可能にしている。

しかしながら、上記（特許文献４）に記載された定着ユニットでは、加圧ローラ３にのみシリコンゴム５の弾性部分を設けて、ニップ幅を確保するようにしているため、印字用紙Ｐの分離方向が金属円筒９の方向になるおそれがあり、このため用紙分離性が低下して、用紙の巻付きが発生するという問題点を有していた。また、印字用紙Ｐに転写された未定着のトナーＴが付着する付着面側が金属円筒９であるため、円筒状熱源７（の金属円筒９）と加圧ローラ３（のシリコンゴム５）との密着性が低下するので、印字用紙Ｐの凹凸の影響により印字用紙Ｐの光沢ムラ、トナー定着のムラが発生し易くなる（トナーの定着性が悪い）という問題点も有していた。
特開昭６３−３１３１８２号公報 特開平１−２６３６７９号公報 特開平１１−３８８０７号公報 特開平９−８０９５０号公報

上述したように、従来の定着装置においては、図６に示した従来の定着装置にあっては、次の（１）〜（３）の問題点を有している。

（１）用紙２８が加熱ローラ２１と分離せずに、加熱ローラ２１に巻き付くおそれがある。

（２）ニップ幅を確保するために、加熱ローラ２１のゴム２３および加圧ローラ２５のゴム２７の厚さを厚くすると、熱源（ハロゲンランプ）２４の熱が加熱ローラ２１の表面に伝わるためには多くの時間を要し、ウォーミングアップ時間が長くなる。

（３）ゴム厚を厚くした加熱ローラ２１および加圧ローラ２５では、熱的に安定するまで多くの時間を要し、経時変化によって定着器（定着装置）の状態が変化することになり、そのため、用紙の光沢の変化や透過率の変化といった用紙の定着性が変化するとともに、熱膨張によって加熱ローラ２１および加圧ローラ２５のそれぞれの径が変化することに起因して用紙搬送速度が変化する。

また、図７に示した従来の定着装置にあっては、上記（３）の問題点と同様の問題点を有している。

さらに、図８に示した従来の定着ユニット（上記（特許文献４）に記載された定着ユニット）にあっては、次の（４）および（５）の問題点を有している。

（４）加圧ローラ３にのみシリコンゴム５の弾性部分を設けて、ニップ幅を確保するようにしているため、印字用紙Ｐの分離方向が金属円筒９の方向となるおそれがあり、このため用紙分離性が低下して、用紙の巻付きが発生するおそれがある。

（５）印字用紙Ｐに転写された未定着のトナーが付着する付着面側が金属円筒９であるため、円筒状熱源７（の金属円筒９）と加圧ローラ３（のシリコンゴム５）との密着性が低下して、印字用紙Ｐの凹凸の影響により印字用紙Ｐの光沢ムラ、トナー定着のムラが発生し易くなる。

このように、上記（特許文献４）に記載された定着ユニットを含む従来の定着装置では、ウォーミングアップ時間を短縮させることができず、しかも、用紙の光沢ムラ、トナー定着のムラ（トナーの定着性が悪い）に起因する定着後のトナー画像の画質が低いものになっていた。

そこで、本発明は、ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることのできる定着装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることができるとともに、安定した画質を得ることのできる定着装置を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明の定着装置は、第１の発熱体としての定着ローラと、第２の発熱体としての加圧ローラとを有し、前記定着ローラに対し前記加圧ローラが圧接した状態で配設され、未定着のトナー画像が転写されている記録媒体を前記定着ローラと前記加圧ローラとが接する部分に通過させることにより、当該トナー画像を前記記録媒体に定着させる構成としたものである。

本発明の好ましい形態において、前記定着ローラは、前記記録媒体の一方の面と接する
弾性層が形成され、前記加圧ローラは、前記記録媒体の他方の面と接する被覆層が形成されている。

本発明のさらに好ましい形態において、前記加圧ローラの温度は、前記定着ローラの温度よりも高い温度値に設定される。

本発明のさらに好ましい形態において、自己装置のウォーミングアップのときは、前記加圧ローラの温度は、前記定着ローラの温度よりも高い温度値に設定される。

本発明のさらに好ましい形態において、前記加圧ローラの温度は、前記定着ローラの温度の上昇に応じて、複数の設定温度のうち所定の設定温度に達するように設定される。

本発明のさらに好ましい形態において、前記加圧ローラの温度は、前記定着ローラの温度が所定の温度値を超えて上昇する場合に、所定の割合で所定の温度まで低下するように制御される。

本発明のさらに好ましい形態において、前記加圧ローラの温度が前記所定の温度を超えている場合に、両面印刷を行うときは、第１面目に対する印刷および定着が終了した印刷媒体の第２面目に対する定着処理に関し、前記加圧ローラの温度が前記所定の温度に低下するまでの間、前記定着ローラと前記加圧ローラとが接する部分へ向けての前記印刷媒体の搬送動作を停止させる。

本発明のさらに好ましい形態において、前記加圧ローラの温度を前記所定の温度まで低下させるために、当該加圧ローラを前記定着ローラとの圧接状態を開放し、当該加圧ローラを空転させる。

本発明によれば、定着ローラと加圧ローラとが接している部分は、定着ローラの発熱源による熱と加圧ローラの発熱源による熱とによって、迅速に、トナーを溶融し定着させるのに適した温度に加熱されるので、ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることができるという有効な効果が得られる。

また、本発明によれば、弾性層を有する定着ローラと加圧ローラとが接している部分は、定着ローラの発熱源による熱と加圧ローラの発熱源による熱とによって、迅速に、トナーを溶融し定着させるのに適した温度に加熱されるので、弾性層を有する定着ローラを使用した場合であっても、ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることができるという有効な効果が得られる。

さらに、本発明によれば、加圧ローラの表面は、定着ローラの表面よりも先行して加熱されるので、定着ローラの温度がトナーを融解し定着させるのに適した温度に達していない場合であっても、定着ローラと加圧ローラとが接している部分は、定着ローラの発熱源による熱と加圧ローラの発熱源による熱とによって、迅速に、トナーを溶融し定着させるのに適した温度に加熱されるので、ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることができるという有効な効果が得られる。

さらに、本発明によれば、定着ローラの温度が所定の温度値を超えて上昇していった場合に、加圧ローラの温度が、所定の割合で所定の温度まで低下することにより、定着ローラと加圧ローラとが接している部分は、定着ローラの発熱源による熱と加圧ローラの発熱源による熱とによって、迅速に、トナーを溶融し定着させるのに適した温度に加熱されるので、ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることができるとともに、熱の供給過剰つま
りトナーの過剰溶融（ホットオフセット）を防止することで、安定した画質を得ることができるという有効な効果が得られる。

本発明の請求項１に記載の発明は、第１の発熱体としての定着ローラと、第２の発熱体としての加圧ローラとを有し、定着ローラに対し加圧ローラが圧接した状態で配設され、未定着のトナー画像が転写されている記録媒体を定着ローラと加圧ローラとが接する部分に通過させることにより、当該トナー画像を記録媒体に定着させる定着装置であり、定着ローラと加圧ローラとが接している部分は、定着ローラの発熱源による熱と加圧ローラの発熱源による熱とによって、迅速に、トナーを溶融し定着させるのに適した温度に加熱されるので、ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることができるという作用を有する。

本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、定着ローラは、記録媒体の一方の面と接する弾性層が形成され、加圧ローラは記録媒体の他方の面と接する被覆層が形成されている定着装置であり、弾性層を有する定着ローラと加圧ローラとが接している部分は、定着ローラの発熱源による熱と加圧ローラの発熱源による熱とによって、迅速に、トナーを溶融し定着させるのに適した温度に加熱されるので、弾性層を有する定着ローラを使用した場合であっても、ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることができるという作用を有する。

本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、加圧ローラの温度は、定着ローラの温度よりも高い温度値に設定される定着装置であり、加圧ローラの表面は、定着ローラの表面よりも先行して加熱されるので、定着ローラの温度がトナーを融解し定着させるのに適した温度に達していない場合であっても、定着ローラと加圧ローラとが接している部分は、定着ローラの発熱源による熱と加圧ローラの発熱源による熱とによって、迅速に、トナーを溶融し定着させるのに適した温度に加熱されるので、ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることができるという作用を有する。

本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明において、自己装置のウォーミングアップのときは、加圧ローラの温度は、定着ローラの温度よりも高い温度値に設定される定着装置であり、ウォーミングアップのときは、加圧ローラの表面は、定着ローラの表面よりも先行して加熱されるので、定着ローラの温度がトナーを融解し定着させるのに適した温度に達していない場合であっても、定着ローラと加圧ローラとが接している部分は、定着ローラの発熱源による熱と加圧ローラの発熱源による熱とによって、迅速に、トナーを溶融し定着させるのに適した所定の温度に加熱されるので、ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることができるという作用を有する。

本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の発明において、加圧ローラの温度は、定着ローラの温度の上昇に応じて、複数の設定温度のうち所定の設定温度に達するように設定される定着装置であり、加圧ローラの温度は、固定ではなく、複数の設定温度のうち所定の設定温度に設定されようになっているので、定着ローラの温度が所定の温度値を超えて上昇していった場合に、加圧ローラの温度が、たとえば複数の設定温度のうち最大の設定温度から当該設定温度よりも低い設定温度に設定されるべく低下していくことで、定着ローラと加圧ローラとが接している部分は、定着ローラの発熱源による熱と加圧ローラの発熱源による熱とによって、迅速に、トナーを溶融し定着させるのに適した温度に加熱されるので、ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることができ、しかも、熱の供給過剰を防止し、安定した画質の維持を可能にすることができるという作用を有する。

本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の発明において、
加圧ローラの温度は、定着ローラの温度が所定の温度値を超えて上昇する場合に、所定の割合で所定の温度まで低下するように制御される定着装置であり、定着ローラの温度が所定の温度値を超えて上昇していった場合に、加圧ローラの温度が、所定の割合で所定の温度まで低下することにより、定着ローラの発熱源による熱と加圧ローラの発熱源による熱とによって、迅速に、トナーを溶融し定着させるのに適した温度に加熱されるので、ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることができるという作用を有する。また、定着ローラと加圧ローラとが接している部分は、定着ローラの発熱源による熱に加えて、加圧ローラの発熱源による熱を利用してトナーを溶融しつつトナーの過剰溶融（ホットオフセット）を軽減して、印刷媒体へのトナーの定着を行うことができるという作用を有する。

本発明の請求項７に記載の発明は、請求項６記載の発明において、加圧ローラの温度が所定の温度を超えている場合に、両面印刷を行うときは、第１面目に対する印刷および定着が終了した印刷媒体の第２面目に対する定着処理に関し、加圧ローラの温度が所定の温度に低下するまでの間、定着ローラと加圧ローラとが接する部分へ向けての印刷媒体の搬送動作を停止させる定着装置であり、印刷媒体の第１面に対する定着処理のときには、定着ローラの温度がトナーを融解し定着するのに適した温度に達していない場合であっても、定着ローラと加圧ローラとが接している部分は、定着ローラの発熱源による熱と加圧ローラの発熱源による熱とによって、迅速に、トナーを溶融し定着させるのに適した温度に加熱され、一方、印刷媒体の第２面に対する定着処理のときは、定着ローラの温度が所定の温度値を超えて上昇していった場合に、加圧ローラの温度が所定の温度に低下するまでの間、定着ローラと加圧ローラとが接する部分（ニップ部）へ向けての印刷媒体の搬送動作が停止されるので、定着ローラと加圧ローラとが接している部分は、定着ローラの発熱源による熱と加圧ローラの発熱源による熱とによって、トナーを溶融し定着させるのに適した温度に加熱されるので、ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることができ、しかも、熱の供給過剰つまりトナーの過剰溶融（ホットオフセット）を防止し、安定した画質を維持することができるという作用を有する。

本発明の請求項８に記載の発明は、請求項７記載の発明において、加圧ローラの温度を所定の温度まで低下させるために、当該加圧ローラを定着ローラとの圧接状態を開放し、当該加圧ローラを空転させる定着装置であり、加圧ローラの温度を急激に低下させることなく徐々に低下させことができるという作用を有する。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における定着装置の構成を示す構成図、図２は図１に示した定着装置の温度制御を説明する図である。

図１に示すように、定着装置は、第１の発熱体としての定着ローラ１００と、第２の発熱体としての加圧ローラ２００と、定着ローラ１００および加圧ローラ２００の温度制御を行う制御部３００とを備えている。

この実施の形態１の定着装置は、画像形成装置たとえば図５に示した印刷装置（カラープリンタ）の定着装置１７として使用されるものである。

さて、定着ローラ１００と加圧ローラ２００とは平行に、かつ定着ローラ１００に対し加圧ローラ２００が圧接した状態で配設されている。

定着ローラ１００は、芯金（金属管）１１０の表面に弾性層１２０が形成されているとともに、芯金１１０の内側にたとえばハロゲンランプなどの熱源（発熱源）１３０が配設されている。

加圧ローラ２００は、芯金（金属管）２１０の表面に被覆層２２０が形成されているとともに、芯金２１０の内側にたとえばハロゲンランプなどの熱源（発熱源）２３０が配設されている。芯金２１０の厚みは１．０ｍｍ以下であり、被覆層２２０の厚みは１．０ｍｍ以下である。

定着ローラ１００および加圧ローラ２００のそれぞれの近傍に、該当するローラの表面の温度を検出する図示しないサーミスタが配設されている。

このような定着装置においては、記録媒体４００は、未定着のトナー（トナー画像）４１０が転写されている面（一方の面）が定着ローラ１００の弾性層１２０と接し、他方の面が加圧ローラ２００の被覆層２２０と接するように、定着ローラ１００と加圧ローラ２００とが接する部分（ニップ部）に向けて搬送されるようになっている。

制御部３００は、定着ローラ１００近傍および加圧ローラ２００近傍のそれぞれに配設されたサーミスタ（図示せず）によって検出される定着ローラ１００の表面の温度検出結果および加圧ローラ２００の表面の温度検出結果に基づいて、定着ローラ１００の表面の温度および加圧ローラ２００の表面の温度を制御する。

制御部３００は、本定着装置のウォーミングアップのときは、加圧ローラ２００の表面の温度が、定着ローラ１００の表面の温度よりも高い温度値になるように制御（設定）する。このようにして温度制御される定着ローラ１００の表面および加圧ローラ２００の表面の温度と時間との関係（温度特性）を図２に示す。

図２において、縦軸上の温度Ｔ１は加圧ローラ２００の表面の設定温度を示し、温度Ｔ２はウォーミングアップ時間短縮時の定着ローラ１００の表面の設定温度を示し、温度Ｔ３は定着ローラ１００の表面の設定温度を示し、温度Ｔ４はウォーミングアップ時間短縮時の加圧ローラ２００の表面の設定温度を示している。これらの設定温度は、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４の関係が成立するように設定される。また、Ｔ１００は定着ローラ１００の表面の温度（以下、定着ローラ１００の表面温度という）を示し、Ｔ２００は加圧ローラ２００の表面の温度（以下、加圧ローラ２００の表面温度という）を示している。

制御部３００は、図２に示すように、定着ローラ１００の熱源１３０および加圧ローラ２００の熱源２３０に対し通電が開始された時点（電源投入された時点）ｔ０から所定の時間が経過した時点ｔ１の期間で、定着ローラ１００の表面温度Ｔ１００が設定温度Ｔ２に達し、また、加圧ローラ２００の表面温度Ｔ２００が設定温度Ｔ４（＞Ｔ２）に達するように、各熱源を温度制御する。

加圧ローラ２００の表面は、定着ローラ１００の表面よりも先行して加熱されるので、定着ローラ１００の表面温度Ｔ１００が設定温度Ｔ３に達していない場合であっても、上記ニップ部は、時点ｔ１では、定着ローラ１００の表面温度Ｔ１００の熱と、加圧ローラ２００の表面温度Ｔ２００の熱とによって、記録媒体４００に転写されている未定着のトナー４１０を溶融し定着させるのに適した温度に加熱される。

すなわち、この実施の形態１では、時点ｔ０から時点ｔ１までの時間がウォーミングアップ時間ということになる。ちなみに、加圧ローラ２００に熱源２３０を設けない場合、
つまり、定着ローラ１００のみに熱源１３０を設けるようにした場合（従来の定着装置の場合）は、時点ｔ０から時点ｔ２までの時間がウォーミングアップ時間である。

そして、ウォーミングアップ時間に達した時点ｔ１以降において、未定着のトナー（トナー画像）４１０が転写されている記録媒体４００が、上記ニップ部に到達するように搬送され、該ニップ部を通過することにより、未定着のトナー４１０が溶融され記録媒体４００に定着される。

以上説明したように、本実施の形態１によれば、弾性層１２０を有する定着ローラ１００と加圧ローラ２００とが接している部分（ニップ部）は、定着ローラ１００の熱源１３０による熱と加圧ローラ２００の熱源２３０による熱とによって、迅速に、トナーを溶融し定着させるのに適した温度に加熱されるので、ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることができる。

また、定着ローラ１００の表面は、自己の熱源１３０による熱に加えて、加圧ローラ２００の熱源２３０による熱によって加熱されることになり、これにより、上記ニップ部は、定着ローラ１００の熱源１３０による熱と加圧ローラ２００の熱源２３０による熱とによって、迅速に、トナーを溶融し定着させるのに適した温度に加熱されるので、弾性層を有する定着ローラでの場合であっても、ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることができる。

さらに、加圧ローラ２００の表面は、定着ローラ１００の表面よりも先行して加熱されるので、定着ローラ１００の表面の温度がトナーを融解し定着させるのに適した温度に達していない場合であっても、上記ニップ部は、定着ローラ１００の熱源１３０による熱と加圧ローラ２００の熱源２３０による熱とによって、迅速に、トナーを溶融し定着させるのに適した温度に加熱されることになるので、ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることができる。

（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２における定着装置の温度制御を説明する図である。

この実施の形態２の定着装置は、図１に示した実施の形態１の定着装置の場合と同様の構成になっているので、ここではその説明は省略する。図３は、図２に示した温度と時間との関係を示した特性（温度特性）と同一の内容の特性を示したものである。

次に、実施の形態２の定着装置の定着処理について、図１および図３を参照して説明する。

制御部３００は、図３に示すように、時点ｔ０から、加圧ローラ２００の表面温度Ｔ２００が設定温度Ｔ４に達する（超える）時点ｔ１までの時間Ａにおいては、加圧ローラ２００の表面温度Ｔ２００が、定着ローラ１００の表面温度Ｔ１００の上昇とともに上昇するように、加圧ローラ２００の熱源２３０を温度制御する。

また、制御部３００は、上記加圧ローラの表面温度Ｔ２００が設定温度Ｔ４に達した時点ｔ１から、上記定着ローラの表面温度Ｔ１００が設定温度Ｔ３に達する時点ｔ２までの時間Ｂにおいては、上記加圧ローラの表面温度Ｔ２００が、上記定着ローラの表面温度Ｔ１００の上昇とともに所定の割合で加圧ローラ２００の設定温度Ｔ１まで低下するように、加圧ローラ２００の熱源２３０を温度制御する。

さらに、制御部３００は、上記定着ローラの表面温度Ｔ１００が設定温度Ｔ３に達した
時点ｔ２以降は、上記加圧ローラの表面温度Ｔ２００が設定温度Ｔ１に維持されるように、加圧ローラ２００の熱源２３０を温度制御する。

上述したように、この実施の形態２では、定着ローラ１００の表面温度Ｔ１００の温度上昇に応じて、加圧ローラ２００の熱源２３０に対する温度制御に関し、設定温度Ｔ４または設定温度Ｔ１が適用される。

また、定着ローラ１００の表面温度Ｔ１００が設定温度Ｔ２を超えて上昇していった場合（時点ｔ１以降）には、加圧ローラ２００の表面温度Ｔ２００は、設定温度Ｔ１に達するように除々に低下するように温度制御される。

以上説明したように、実施の形態２によれば、加圧ローラ２００の表面温度Ｔ２００は、固定ではなく、複数の設定温度Ｔ１、Ｔ４のうち所定の設定温度に達するように温度制御され、しかも、定着ローラ１００の表面温度Ｔ１００が設定温度（所定の温度値）Ｔ２を超えて上昇していった場合には、加圧ローラ２００の表面温度Ｔ２００は、設定温度Ｔ４から当該設定温度Ｔ４よりも低い設定温度Ｔ１に達するように、徐々に低下するよう温度制御される。

これにより、定着ローラ１００と加圧ローラ２００とが接している部分（ニップ部）は、定着ローラ１００の熱源１３０による熱と加圧ローラ２００の熱源２３０による熱とによって、迅速に、トナーを溶融し定着させるのに適した温度に加熱されるので、ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることができる。

また、定着ローラ１００の表面温度Ｔ１００が設定温度Ｔ２を超えて上昇していった場合には、加圧ローラ２００の表面温度Ｔ２００が所定の割合で、設定温度Ｔ１まで低下するので、上記ニップ部は、定着ローラ１００の熱源１３０による熱に加えて、加圧ローラ２００の熱源２３０による熱を利用して、未定着のトナーを溶融しつつ、熱の供給過剰つまりトナーの過剰溶融（ホットオフセット）を防止して、印刷媒体へのトナーの定着を行うことができ、安定した画質を維持することができる。

（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３における定着装置の温度制御を説明する図である。

この実施の形態３の定着装置は、図１に示した実施の形態１の定着装置の場合と同様の構成になっているので、ここではその説明は省略する。

次に、実施の形態３の定着装置の定着処理について、図１および図４を参照して説明する。

この実施の形態３の定着装置では、上述した実施の形態２の場合と同様に、制御部３００は、図４に示すように、時点ｔ０から、加圧ローラ２００の設定温度（所定の温度）Ｔ１を超えた任意の温度（たとえば図３に示した加圧ローラ２００の設定温度Ｔ４に相当する温度）に達する時点ｔ１までの時間においては、加圧ローラ２００の表面温度Ｔ２１０が、定着ローラ１００の表面温度Ｔ１１０の上昇とともに上昇するように、加圧ローラ２００の熱源２３０を温度制御する。

また、制御部３００は、上記時点ｔ１から、上記定着ローラの表面温度Ｔ１１０が設定温度Ｔ３に達する時点ｔ２までの時間においては、上記加圧ローラの表面温度Ｔ２１０が、上記定着ローラの表面温度Ｔ１１０の上昇とともに所定の割合で上記設定温度Ｔ１まで低下するように、加圧ローラ２００の熱源２３０を温度制御する。

このように温度制御される定着装置においては、時点ｔ０から時点ｔ１までの時間はウォーミングアップ時間なので、定着処理は行われず、時点ｔ１に達したときに、定着ローラ１００と加圧ローラ２００とが接する部分（ニップ部）に、未定着のトナー（トナー画像）４１０が転写されている記録媒体４００が到達するようにすることが可能となる。

そして、制御部３００は、加圧ローラ２００の表面温度Ｔ２１０が加圧ローラ２００の設定温度（所定の温度）Ｔ１を超えている場合（時点ｔ１から時点ｔ２の期間の場合）に、両面印刷を行うときは、第１面目に対する印刷および定着が終了した印刷媒体の第２面目に対する定着処理に関し、加圧ローラ２００の表面温度Ｔ２１０が設定温度Ｔ１に低下するまでの間、定着ローラ１００と加圧ローラ２００とが接する部分（ニップ部）へ向けての印刷媒体の搬送動作を停止させる。これは、印刷媒体を搬送する搬送系の図示しない駆動手段に対し、印刷媒体の搬送動作を停止させる命令を与えることで実現できる。

また、制御部３００は、加圧ローラ２００の表面温度Ｔ２１０を設定温度（所定の温度）Ｔ１まで低下させるために、加圧ローラ２００を定着ローラ１００との圧接状態を開放させた後、この加圧ローラ２００を空転させるよう、図示しない駆動手段を制御する。

そして、加圧ローラ２００の表面温度Ｔ２１０が設定温度（所定の温度）Ｔ１に達した時点ｔ２以降において、第２面目に未定着のトナーが転写されている記録媒体４００が上記ニップ部に到達し、当該ニップ部を通過することにより、前記トナーは溶融して記録媒体４００に定着されることになる。

以上説明したように、実施の形態３によれば、記録媒体４００の第１面目に対する定着処理のときには、定着ローラ１００の表面温度Ｔ１１０がトナーを融解し定着するのに適した温度（設定温度Ｔ３）に達していない場合であっても、定着ローラ１００と加圧ローラ２００とが接している部分（ニップ部）は、定着ローラ１００の熱源１３０による熱と加圧ローラ２００の熱源２３０による熱とによって、迅速にトナーを溶融し定着させるのに適した温度に加熱されるので、ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることができる。

一方、加圧ローラ２００の表面温度Ｔ２１０が加圧ローラ２００の設定温度（所定の温度）Ｔ１を超えている場合に、記録媒体４００の第２面目に対する定着処理に関し、加圧ローラ２００の表面温度Ｔ２１０が設定温度Ｔ１に低下するまでの間、上記ニップ部へ向けての印刷媒体の搬送動作を停止されるので、当該ニップ部は、上記熱源１３０による熱と上記熱源２３０による熱とによって、トナーを溶融し定着させるのに適した温度に加熱されるので、熱の供給過剰つまりトナーの溶融過剰（ホットオフセット）を防止し、安定した画質を維持することができる。

本発明は、第１の発熱体としての定着ローラと、第２の発熱体としての加圧ローラとを有し、未定着のトナーが転写されている記録媒体を定着ローラと加圧ローラとが接する部分に通過させることにより、当該トナーを、定着ローラからの熱に加えて加圧ローラからの熱と圧力とにより溶融して記録媒体に定着させることで、ウォーミングアップ時間の短縮化を図るようにした定着装置であり、プリンタ、複写機、ファクシミリなど電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置に広く適用することができる。

本発明の実施の形態１における定着装置の構成を示す構成図 図１に示した定着装置の温度制御を説明する図 本発明の実施の形態２における定着装置の温度制御を説明する図 本発明の実施の形態３における定着装置の温度制御を説明する図 従来の画像形成装置の概略構成を示す構成図 従来の定着装置（ローラ方式）の概略構成を示す構成図 従来の定着装置（ベルト方式）の概略構成を示す構成図 従来の定着装置（ローラ方式）の他の例を示す構成図

符号の説明

１１ 帯電装置
１２ 露光装置
１３ 現像装置
１４−１ １次転写ローラ
１４−２ ２次転写ローラ
１５−１ ＯＰＣクリーニング装置
１５−２ 中間転写ベルトクリーニング装置
１６ 除電装置
１７ 定着装置
１００ 定着ローラ
１１０ 芯金（金属管）
１２０ 弾性層
１３０ 熱源
２００ 加圧ローラ
２１０ 芯金（金属管）
２２０ 被覆層
２３０ 熱源
Ｔ１ 加圧ローラの設定温度
Ｔ２ ウォーミングアップ時間短縮時の定着ローラの設定温度
Ｔ３ 定着ローラの設定温度
Ｔ４ ウォーミングアップ時間短縮時の加圧ローラの設定温度
Ｔ１００，Ｔ１１０ 定着ローラの表面温度
Ｔ２００，Ｔ２１０ 加圧ローラの表面温度

Claims (8)

1. 第１の発熱体としての定着ローラと、第２の発熱体としての加圧ローラとを有し、前記定着ローラに対し前記加圧ローラが圧接した状態で配設され、未定着のトナー画像が転写されている記録媒体を前記定着ローラと前記加圧ローラとが接する部分に通過させることにより、当該トナー画像を前記記録媒体に定着させることを特徴とする定着装置。
2. 前記定着ローラは、前記記録媒体の一方の面と接する弾性層が形成され、
   前記加圧ローラは、前記記録媒体の他方の面と接する被覆層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 前記加圧ローラの温度は、前記定着ローラの温度よりも高い温度値に設定されることを特徴とする請求項１または２記載の定着装置。
4. 自己装置のウォーミングアップのときは、前記加圧ローラの温度は、前記定着ローラの温度よりも高い温度値に設定されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の定着装置。
5. 前記加圧ローラの温度は、前記定着ローラの温度の上昇に応じて、複数の設定温度のうち所定の設定温度に達するように設定されることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の定着装置。
6. 前記加圧ローラの温度は、前記定着ローラの温度が所定の温度値を超えて上昇する場合に、所定の割合で所定の温度まで低下するように制御されることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の定着装置。
7. 前記加圧ローラの温度が前記所定の温度を超えている場合に、両面印刷を行うときは、第１面目に対する印刷および定着が終了した印刷媒体の第２面目に対する定着処理に関し、前記加圧ローラの温度が前記所定の温度に低下するまでの間、前記定着ローラと前記加圧ローラとが接する部分へ向けての前記印刷媒体の搬送動作を停止させることを特徴とする請求項６記載の定着装置。
8. 前記加圧ローラの温度を前記所定の温度まで低下させるために、当該加圧ローラを前記定着ローラとの圧接状態を開放し、当該加圧ローラを空転させることを特徴とする請求項７記載の定着装置。

Images