JP4340527B2

JP4340527B2 - 定着装置及び画像形成装置

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Publication number: JP4340527B2
Application number: JP2003416372A
Authority: JP
Inventors: 賢治石井; 晃康網田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-12-15
Filing date: 2003-12-15
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2023-12-15
Also published as: JP2005173446A

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成に用いる定着装置、及びこの定着装置を備えた画像形成装置に関する。

プリンタ、複写機、ファクシミリなどの画像形成装置に対し、近年、省エネルギー化、高速化についての市場要求が強くなってきている。これらの要求性能を達成するためには、画像形成装置に用いられる定着装置の熱効率の改善が重要である。

画像形成装置では、電子写真記録・静電記録・磁気記録等の画像形成プロセスにより、画像転写方式もしくは直接方式により未定着トナー画像が記録材シート、印刷紙、感光紙・静電記録紙などの記録材に形成される。未定着トナー画像を定着させるための定着装置としては、熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方式等の接触加熱方式の定着装置が広く採用されている。

このうち、電磁誘導加熱方式の定着装置として、特許文献１に開示の技術では、交番磁界により磁性金属部材に発生した渦電流でジュール熱を生じさせ、磁性金属部材を含む加熱体を電磁誘導発熱させる手段が提案されている。

以下に、電磁誘導加熱方式の定着装置の構成について、図１１を参照して説明する。図１１は、従来の電磁誘導加熱方式による定着装置を示す説明図である。図１１に示すように、従来の定着装置は、励磁コイルユニット２１８と加熱部である磁性金属部材２１９とからなる加熱体２２０が装着されたフィルム内面ガイド２２１と、磁性金属部材２１９を内壁に当接した状態でフィルム内面ガイド２２１を包む耐熱性を備えた円筒状のフィルム２１７とを備えた定着ローラ２０１と、磁性金属部材２１９の位置でフィルム２１７に圧接して、このフィルム２１７との間に定着ニップ部Ｎを形成するとともに、当該フィルム２１７を回転させる加圧ローラ２２２と、から構成されている。

フィルム２１７としては、膜厚が１００μｍ以下、理想的には５０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱性を有するＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰの等の単層フィルム、あるいはポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ等のフィルムの外周表面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等をコーティングした複合層フィルムが使用されている。

また、フィルム内面ガイド２２１は、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ等の樹脂より形成された剛性・耐熱性を有する部材からなり、加熱体２２０はこのようなフィルム内面ガイド２２１の長手方向の略中央部に嵌め込まれている。

加圧ローラ２２２は、芯２２２ａと、その周囲に設けられたシリコーンゴム等の離型性の良い耐熱ゴム層２２２ｂとからなり、所定の軸受や付勢手段（何れも図示せず）により所定の押圧力を持ってフィルム２１７を挟んで、加熱体２２０の磁性金属部材２１９に圧接するように配設されている。そして、加圧ローラ２２２は駆動手段（図示せず）により反時計回りに回転駆動される。

この加圧ローラ２２２の回転駆動により、加圧ローラ２２２とフィルム２１７との間に摩擦力が発生してフィルム２１７に回転力が作用し、フィルム２１７は加熱体２２０の磁性金属部材２１９に密着しながら摺動回転する。

加熱体２２０が所定の温度に達した状態において、定着ニップ部Ｎのフィルム２１７と加圧ローラ２２２との間に、プリンタエンジン（図示せず）で形成された未定着トナー画像Ｔを有する媒体である媒体２１１を導入する。媒体２１１は加圧ローラ２２２とフィルム２１７とに挟まれて定着ニップ部Ｎを搬送されることにより、磁性金属部材２１９の熱がフィルム２１７を介して媒体２１１に付与され、未定着のトナー像Ｔが媒体２１１上に溶融定着される。なお、定着ニップ部Ｎの出口においては、通過した媒体２１１はフィルム２１７の表面から分離されて排紙トレイ（図示せず）に搬送される。

このように、電磁誘導加熱方式の定着装置では、渦電流の発生を利用することで、誘導加熱手段としての磁性金属部材２１９を、フィルム２１７を介して媒体１１のトナー像Ｔに近くに配置することができ、フィルム加熱方式の定着装置よりもさらに加熱効率がアップする。

そして、画像形成装置の中でも、フルカラー画像形成装置における定着装置では、４層以上に積層された厚みのあるトナー粒子層を十分に加熱溶融させる能力が要求される。そして、この要求を達成するためには、電磁誘導加熱方式の定着装置では、トナー像を十分包み込んで均一に加熱溶融するために、フィルム２１７の表面に２００μｍ程度のゴム弾性層が必要となる。

特開平８−２２２０６号公報

前述のような電磁誘導加熱方式の定着装置は、定着ローラまたは定着ベルトなどの発熱部材を電磁誘導によって直接発熱するものであるため、ヒータランプ加熱方式と比較して熱変換効率が高く、より小さい電力で定着ローラ、定着ベルトの表面を定着温度まで迅速に昇温させることができる。

しかしながら、電磁誘導加熱方式の定着装置では、発熱部材を停止させた状態で電磁誘導加熱を行うと発熱部材が局所的に非常な高温となる。このため、電磁誘導加熱を行う際は発熱部材を回転させながら行う必要がある。その際に、加熱の立上げ時及びトナー画像の形成された媒体の通紙時には発熱部材を回転させるのに不具合はないが、画像形成を行っていない待機時において、すぐに画像形成が出来る状態の温度で発熱部材を維持するには、待機中も常に発熱部材を回転している必要があり、装置を使用していないにもかかわらず、発熱部材が常に動作していることになり、その回転が騒音となり、また、使用していない時も発熱部材が回転していることで部品（例えば、発熱部材を回転するときの軸受、ローラ等）の磨耗が多くなり、部品の寿命が装置寿命に対して短くなるという不具合がある。

これらの不具合を回避するためには、誘導加熱方式での投入電力をかなり落として発熱部材を回転しないで温度を維持することも考えられるが、発熱部材を回転しないと局所的にしか加熱されないため、加圧ローラ等の温度が下がり、通紙時に加圧ローラに温度を奪われて発熱部材の温度が落ち込こみ、定着不良等の不具合が発生する。

本発明の目的は、定着の待機時における騒音や部品の磨耗などの不具合を解消する一方で、この待機時の定着温度を維持できるようにすることである。

本発明の別の目的は、この場合に、定着ローラの端部からの熱の逃げ量を最小にし、かつ、有効な発熱分布を構成し、装置の小型化と効率改善を実現することである。

請求項１に記載の発明は、発熱層を有する無端状の定着ベルトと、該定着ベルトの外部から前記発熱層を電磁誘導加熱する誘導加熱装置と、前記定着ベルトの内部に設けられた定着ローラと、該定着ローラと前記定着ベルトを介して圧接しニップ部を形成する加圧ローラと、を備え、前記ニップ部にてトナー画像の形成された記録媒体に熱及び圧力により前記トナー画像を定着させる定着装置において、前記定着ローラは弾性層を備え、前記加圧ローラを加熱するヒータと、前記定着の実行時には前記誘導加熱装置による前記定着ベルトへの電磁誘導加熱を行うとともに前記定着ローラを回転させ、新たな前記定着の実行を待つ待機時には前記誘導加熱装置による前記定着ベルトへの電磁誘導加熱を停止若しくは加熱量の低減をするとともに前記定着ローラの回転の停止及び前記ヒータによる前記加圧ローラの加熱を実行する制御手段と、を備え、前記定着ローラの軸方向における前記ヒータの加熱幅の長さは、本定着装置で用いる媒体のうち前記軸方向の幅が最大のものの当該幅の長さである最大通紙幅より長く、前記誘導加熱装置の励磁コイルの前記軸方向の幅の長さより短い、ことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記ヒータは、前記軸方向の両端部の発熱量が中央部の発熱量より大きい、ことを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、電子写真方式の画像形成装置において、請求項１又は２に記載されている定着装置を備えていること、を特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、発熱層を有する無端状の定着ベルトと、該定着ベルトの外部から前記発熱層を電磁誘導加熱する誘導加熱装置と、前記定着ベルトの内部に設けられた定着ローラと、該定着ローラと前記定着ベルトを介して圧接しニップ部を形成する加圧ローラと、を備え、前記ニップ部にてトナー画像の形成された記録媒体に熱及び圧力により前記トナー画像を定着させる定着装置において、前記定着ローラが弾性層を備え、前記加圧ローラを加熱するヒータと、前記定着の実行時には前記誘導加熱装置による前記定着ベルトへの電磁誘導加熱を行うとともに前記定着ローラを回転させ、新たな前記定着の実行を待つ待機時には前記誘導加熱装置による前記定着ベルトへの電磁誘導加熱を停止若しくは加熱量の低減をするとともに、前記定着ローラの回転の停止及び前記ヒータによる前記加圧ローラの加熱を実行する制御手段と、を備えることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の定着装置において、前記弾性層は、発泡状のシリコーンゴムであることを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、画像形成装置において、請求項４又は５に記載の定着装置を備えていることを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、誘導加熱装置による電磁誘導加熱を受ける加熱ローラと、前記加熱ローラと定着ローラとの間に張架されている定着ベルトと、前記定着ローラと前記定着ベルトを介して圧接しニップ部を形成する加圧ローラと、を備え、前記ニップ部にてトナー画像の形成された記録媒体に熱及び圧力により前記トナー画像を定着させる定着装置において、前記定着ローラは弾性層を備え、前記加圧ローラを加熱するヒータと、前記定着の実行時には前記誘導加熱装置による前記加熱ローラへの電磁誘導加熱を行うとともに前記定着ローラを回転させ、新たな前記定着の実行を待つ待機時には前記誘導加熱装置による前記加熱ローラへの電磁誘導加熱を停止若しくは加熱量の低減をするとともに前記定着ローラの回転の停止及び前記ヒータによる前記加圧ローラの加熱を実行する制御手段と、を備え、前記定着ローラの軸方向における前記ヒータの加熱幅の長さは、本定着装置で用いる媒体のうち前記軸方向の幅が最大のものの当該幅の長さである最大通紙幅より長く、前記誘導加熱装置の励磁コイルの前記軸方向の幅の長さより短い、ことを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明は、誘導加熱装置による電磁誘導加熱を受ける加熱ローラと、前記加熱ローラと定着ローラとの間に張架されている定着ベルトと、前記定着ローラと前記定着ベルトを介して圧接しニップ部を形成する加圧ローラと、を備え、前記ニップ部にてトナー画像の形成された記録媒体に熱及び圧力により前記トナー画像を定着させる定着装置において、前記定着ローラが弾性層を備え、前記加圧ローラを加熱するヒータと、前記定着の実行時には前記誘導加熱装置による前記加熱ローラへの電磁誘導加熱を行うとともに前記定着ローラを回転させ、新たな前記定着の実行を待つ待機時には前記誘導加熱装置による前記加熱ローラへの電磁誘導加熱を停止若しくは加熱量の低減をするとともに、前記定着ローラの回転の停止及び前記ヒータによる前記加圧ローラの加熱を実行する制御手段と、を備えることを特徴とするものである。

請求項１、２の定着装置、又は請求項３の画像形成装置の発明では、定着ベルトの発熱層を外部から電磁誘導加熱する誘導加熱装置を具備した構成において、待機時に定着ローラの回転を停止して、騒音や部品の磨耗などの不具合を解消する一方で、加圧ローラを加熱するヒータにより待機時の定着温度を維持することができる。また、定着ローラの端部からの熱の逃げ量を最小にし、かつ、有効な発熱分布を構成し、誘導加熱装置の小型化と効率改善を実現することができる。
請求項４、５の定着装置、又は請求項６の画像形成装置の発明では、定着ベルトの発熱層を外部から電磁誘導加熱する誘導加熱装置を具備した構成において、待機時においては定着ローラの回転を停止して、騒音や部品の磨耗などの不具合を解消する一方で、加圧ローラを加熱するヒータにより待機時の定着温度を維持することができる。
請求項７に記載の発明では、加熱ローラを外部から電磁誘導加熱する誘導加熱装置を具備した構成において、待機時に定着ローラの回転を停止して、騒音や部品の磨耗などの不具合を解消する一方で、加圧ローラを加熱するヒータにより待機時の定着温度を維持することができる。また、定着ローラの端部からの熱の逃げ量を最小にし、かつ、有効な発熱分布を構成し、誘導加熱装置の小型化と効率改善を実現することができる。
請求項８に記載の発明では、加熱ローラを外部から電磁誘導加熱する誘導加熱装置を具備した構成において、待機時においては定着ローラの回転を停止して、騒音や部品の磨耗などの不具合を解消する一方で、加圧ローラを加熱するヒータにより待機時の定着温度を維持することができる。

本発明を実施するための最良の一形態について説明する。

図１は、本実施の形態のデジタル複写機１００の縦断面図である。このデジタル複写機１００は、本発明の画像形成装置を実施するもので、いわゆる複合機である。すなわち、このデジタル複写機１００は、複写機能と、これ以外の機能、例えば、プリンタ機能、ファクシミリ機能とを備えていて、図示しない操作部のアプリケーション切り替えキーの操作により、複写機能、プリンタ機能、ファクシミリ機能を順次に切り替えて選択することが可能である。これにより、複写機能の選択時には複写モードとなり、プリンタ機能の選択時にはプリントモードとなり、ファクシミリモードの選択時にはファクシミリモードとなる。

次に、このデジタル複写機１００の概略構成及び複写モードの際の動作について説明する。図１において、自動原稿送り装置（以下ＡＤＦという）１０１において、原稿台１０２に画像面を上にして置かれた原稿は、図示しない操作部上のスタートキーが押下されると、給紙ローラ１０３、給送ベルト１０４によってコンタクトガラスからなる原稿台１０２上の所定の位置に給送される。ＡＤＦ１０１は、一枚の原稿の給送完了毎に原稿枚数をカウントアップするカウント機能を有する。コンタクトガラス１０５上の原稿は、画像読取装置１０６によって画像情報が読み取られた後に、給送ベルト１０４、排送ローラ１０７によって排紙台１０８上に排出される。

原稿セット検知器１０９で原稿台１０２上に次の原稿が存在することが検知された場合には、同様に原稿台１０２上の一番下の原稿が給紙ローラ１０３、給送ベルト１０４によってコンタクトガラス１０５上の所定の位置に給送される。このコンタクトガラス１０５上の原稿は、画像読取装置１０６によって画像情報が読み取られた後に、給送ベルト１０４、排送ローラ１０７によって排紙台１０８上に排出される。ここに、給送ローラ３、給送ベルト４及び排送ローラ７は搬送モータによって駆動される。

第１給紙装置１１０、第２給紙装置１１１及び第３給紙装置１１２は、それぞれ選択されたときに、その積載された転写紙を給紙し、この転写紙は縦搬送ユニット１１６によって感光体１１７に当接する位置まで搬送される。感光体１１７は、例えば感光体ドラムが用いられていて、図示しないメインモータにより回転駆動される。

画像読取装置１０６で原稿から読み取られた画像データは、図示しない画像処理装置で所定の画像処理が施された後、書き込みユニット１１８によって光情報に変換され、感光体ドラム１１７には図示しない帯電器により一様に帯電された後に書き込みユニット１１８からの光情報で露光されて静電潜像が形成される。この感光体ドラム１１７上の静電潜像は、現像装置１１９により現像されてトナー像となる。書き込みユニット１１８、感光体ドラム１１７、現像装置１１９や、その他の図示しない感光体ドラム１１７回りの周知の装置などにより、電子写真方式で用紙などの媒体に画像形成を行なうプリンタエンジンを構成している。

搬送ベルト１２０は、用紙搬送の手段及び転写の手段を兼ねていて電源から転写バイアスが印加され、縦搬送ユニット１１６からの転写紙を感光体ドラム１１７と等速で搬送しながら感光体ドラム１１７上のトナー像を転写紙に転写する。この転写紙は、定着装置１２１によりトナー像が定着され、排紙ユニット１２２により排紙トレイ１２３に排出される。感光体ドラム１１７は、トナー像転写後に図示しないクリーニング装置により残存トナーのクリーニングがなされる。

以上の動作は、通常のモードで用紙の片面に画像を複写するときの動作であるが、両面モードで転写紙の両面に画像を複写する場合には、各給紙トレイ１１３〜１１５のいずれかより給紙されて表面に上述のように画像が形成された転写紙は、排紙ユニット１２２により排紙トレイ１２３側ではなく、両面入紙搬送路１２４側に切り替えられ、反転ユニット１２５によりスイッチバックされて表裏が反転され、両面搬送ユニット１２６へ搬送される。

この両面搬送ユニット１２６へ搬送された転写紙は、両面搬送ユニット１２６により縦搬送ユニット１１６へ搬送され、縦搬送ユニット１１６により感光体ドラム１１７に当接する位置まで搬送され、感光体ドラム１１７上に上述と同様に形成されたトナー像が裏面に転写されて、定着装置１２１でトナー像が定着されることにより両面コピーとなる。この両面コピーは排紙ユニット１２２により排紙トレイ１２３に排出される。

また、転写紙を反転して排出する場合には、反転ユニット１２５によりスイッチバックされて表裏が反転された転写紙は、両面搬送ユニット１２６に搬送されずに反転排紙搬送路１２７を経て排紙ユニット１２２により排紙トレイ１２３に排出される。

プリントモードでは、前述の画像処理装置からの画像データの代りに、外部からの画像データが書き込みユニット１１８に入力されて、前述と同様に転写紙上に画像が形成される。

さらに、ファクシミリモードでは、画像読取装置１０６からの画像データが図示しないファクシミリ送受信部により相手に送信され、相手からの画像データがファクシミリ送受信部で受信されて前述の画像処理装置からの画像データの代りに書き込みユニット１１８に入力されることにより、前述と同様に転写紙上に画像が形成される。

また、このデジタル複写機１００には、図示しない大量用紙供給装置（以下、ＬＣＴという）と、及びソート、穴あけ、ステイプルなどを行なうフィニッシャー１２と、原稿読み取りのためのモード、複写倍率の設定、給紙段の設定、フィニッシャー１２で後処理の設定、オペレータに対する表示などを行なう操作部とを備えている。

次に、定着装置１２１の構成について図２を参照して説明する。

図２に示す定着装置１２１は、誘導加熱装置６と、誘導加熱装置６の電磁誘導により加熱される加熱ローラ１と、加熱ローラ１と平行に配置された定着ローラ２と、加熱ローラ１と定着ローラ２とに張り渡され、加熱ローラ１により加熱されるとともに、少なくともこれらの何れかのローラの回転により矢印Ａ方向に回転する無端帯状の耐熱性ベルト（トナー加熱体）３と、ベルト３を介して定着ローラ２に圧接されるとともにベルト３に対して順方向に回転する加圧ローラ４とから構成されている。定着装置１２１は、定着ローラ２と加圧ローラ４との間で形成されるニップ部でトナー画像Ｔの形成された媒体１１に加熱及び加圧して、トナー画像Ｔを媒体１１上に定着する。

加熱ローラ１は、例えば、鉄、コバルト、ニッケル、又はこれら金属の合金等の中空円筒状の磁性金属部材からなり、低熱容量で昇温の速い構成となっている。

定着ローラ２は、例えば、ステンレススチール等の金属製の芯金２ａと、耐熱性を有するシリコーンゴムをソリッド状または発泡状にして芯金２ａを被覆した弾性部材２ｂとから構成される。そして、加圧ローラ４からの押圧力で、この加圧ローラ４と定着ローラ２との間に所定幅の接触部を形成している。加熱ローラ１と定着ローラ２とに張り渡されたベルト３は、誘導加熱装置６により加熱される加熱ローラ１との接触部位Ｗ１で発熱される。そして、加熱ローラ１、定着ローラ２の回転によってベルト３の内面が連続的に発熱され、結果としてベルト全体に渡って加熱される。

電磁誘導により加熱ローラ１を加熱する誘導加熱装置６は、図２及び図３に示すように、磁界発生手段である励磁コイル７と、この励磁コイル７が巻き回されたコイルガイド板８とを有している。コイルガイド板８は、加熱ローラ１の外周面に近接配置された半円筒形状をしており、図３（ｂ）に示すように、励磁コイル７は、長い一本の励磁コイル線材を、このコイルガイド板８に沿って加熱ローラ１の軸方向に交互に巻き付けたものである。
なお、励磁コイル７は、発振回路が周波数可変の誘導加熱駆動回路５１（図４）に接続されている。

励磁コイル７の外側には、フェライト等の強磁性体よりなる半円筒形状の励磁コイルコア９が、励磁コイルコア支持部材１０に固定されて励磁コイル７に近接配置されている。なお、本実施の形態において、励磁コイルコア９は比透磁率が例えば２５００のものを使用している。

励磁コイル７には１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚの高周波交流電流、好ましくは２０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの高周波交流電流が給電され、これにより交番磁界を発生する。そして、加熱ローラ１と耐熱性ベルト３との接触領域Ｗ１およびその近傍部においてこの交番磁界が加熱ローラ１およびベルト３の発熱層に作用し、これらの内部では交番磁界の変化を妨げる方向Ｂに渦電流が流れる。

そして、この渦電流が加熱ローラ１および発熱層の抵抗に応じたジュール熱を発生させ、主として加熱ローラ１とベルト３との接触領域およびその近傍部において、加熱ローラ１および発熱層を有するベルト３が電磁誘導加熱される。

本実施の形態の誘導加熱装置６においては、図２に示すように、加圧ローラ４の内部にヒータランプ３０を備えていて、定着ローラ２を内部より加熱することができる。

図４は、定着装置１２１の制御系のブロック図である。

この制御系は、制御手段を実現するもので、定着装置１２１を集中的に制御するＣＰＵ４１と、所定の制御プログラムや固定データを記憶したＲＯＭ４２と、ＣＰＵ４１のワークエリアとなるＲＡＭ４３とがバス４４で接続されてなるマイクロコンピュータ４５である。このマイクロコンピュータ４５は、複写機１００の全体を集中的に制御する上位のマイクロコンピュータ（図示せず）の制御にしたがって動作する。

バス４４には、誘導加熱装置６（の励磁コイル７）に通電して誘導加熱装置６を駆動する誘導加熱駆動回路５１と、ヒータランプ３０に通電してヒータランプ３０を駆動するヒータ駆動回路５２と、加熱ローラ１又は定着ローラ２を回転してベルト３を駆動する駆動源となるモータ５３を駆動するモータ駆動回路５４と、ベルト３の温度を検出する温度センサ５５と、ヒータランプ３０が設けられた加圧ローラ４（又は定着ローラ２）の表面温度を検出する温度センサ５６とが接続されている。

次に、ＣＰＵ４１がＲＯＭ４２に記憶されている制御プログラムに基づいて実行する制御動作の内容について説明する。

図５は、ベルト３の温度（ベルト温度）と、電磁誘導のＯＮ／ＯＦＦ（ａ）、ヒータランプ３０のＯＮ／ＯＦＦ（ｂ）、及びベルト３の回転のＯＮ／ＯＦＦ（ｃ）との関係について説明する説明である。なお、以下の説明で、立上げ時、通紙時、待機時のいずれの時点にあるかの判断は、上位のマイクロコンピュータの指令によりＣＰＵ４１が判断する。

（１）立上げ時
複写機１００の主電源を投入すると、ＣＰＵ４１は、誘導加熱装置６をＯＮにしてベルト３の表面温度が所定の設定温度に達するまでベルト３を加熱する（電磁誘導ＯＮ）。この時は、主電源の投入と同時にモータ５３の回転を開始してベルト３の駆動を始める（ベルト回転ＯＮ）。かかる動作は、複写機１００の主電源を投入した際に画像形成が可能となるように定着装置１２１を立ち上げる立上げ動作である。

（２）通紙時（定着の実行時）
立上げ動作により、ベルト３が所定の設定温度に達して画像形成可能となり、画像形成動作が開始されて定着が行なわれる時も、電磁誘導加熱によりベルト３はさらに加熱され続ける（電磁誘導ＯＮ）。ベルト３の駆動も維持される（ベルト回転ＯＮ）。

（３）待機時
そして、画像形成動作が終わり、次の画像形成がユーザから指示されるのを待つ待機状態となると、ベルト３の回転を止め（ベルト回転ＯＦＦ）、電磁誘導加熱による加熱も停止する（電磁誘導ＯＦＦ）。この待機状態でベルト３の温度が所定の設定温度以下に下がると、加圧ローラ４（又は定着ローラ２）の内部のヒータランプ３０がＯＮして加圧ローラ４（又は定着ローラ２）を加熱する。ＣＰＵ４１は、温度センサ５６の検出温度に基づいて、４（又は定着ローラ２）の表面温度を一定温度に保つため、ヒータランプ３０をＯＮ／ＯＦＦ制御する（ヒータランプＯＮ／ＯＦＦ）。これは、例えば、温度センサ５６の検出温度が第１の基準温度より高くなったらヒータランプ３０をＯＦＦにし、第１の基準温度より低い第２の基準温度より低くなったらヒータランプ３０をＯＮにすること等により実現することができる。

また、加圧ローラ４（又は定着ローラ２）内部のヒータランプ３０の電力をあらかじめ低くしておけば、ヒータランプ３０がフル点灯しても加圧ローラ４（又は定着ローラ２）の温度は一定温度以上には上がらないため、ヒータランプ３０のＯＮ／ＯＦＦ制御は不要になる。

図６は、別の制御動作の例を説明する説明図である。

図６の制御動作が図５のものと相違するのは、待機時においても電磁誘導加熱によりベルト３を加熱し続けることである（電磁誘導ＯＮ）。但し、この場合は、立上げ時、通紙時に比べて誘導加熱装置６（の励磁コイル７）への供給電力を低減し、電磁誘導加熱による加熱熱量を低減する。この場合でも、ヒータランプ３０を図５の場合と同様にＯＮ／ＯＦＦ制御して加圧ローラ４（又は定着ローラ２）への加熱は維持する。

この場合に、ヒータランプ３０への供給電力を低減すれば、ヒータランプ３０をＯＮ／ＯＦＦ制御せずにフル点灯しても、加圧ローラ４（又は定着ローラ２）の温度は一定温度以上には上がらないため、温度センサ５６の検出温度に基づく前述のＯＮ／ＯＦＦ制御は不要になる。

図７は、図５、図６を参照して説明した以上の制御動作の内容のタイミングチャートである。すなわち、ＣＰＵ４１は、上位のマイクロコンピュータからの指令により現時点が立上げ時、通紙時、待機時のいずれであるかを判断して、次のような制御を行なう。まず、立上げ時、又は通紙時であるときは（ステップＳ１のＹ）、誘導加熱装置６による誘導加熱を行なうために電磁誘導をＯＮ、ベルト３を駆動するためベルト回転をＯＮとする（ステップＳ２）。待機時であるときは（ステップＳ３のＹ）、電磁誘導をＯＦＦ（あるいは、供給電力を低減してＯＮ）、ベルト回転をＯＦＦして、ヒータランプ３０をＯＮ，ＯＦＦ制御する（ステップＳ４）。

以上の制御動作により、待機時に加圧ローラ４（又は定着ローラ２）を内部より加熱して加圧ローラ４（又は定着ローラ２）の表面温度を設定温度に保っているため、ベルト３が電磁誘導加熱により加熱部分のみの局所的加熱により、通紙時に加圧ローラ４に熱を奪われてベルトの温度が落ち込み、定着不良が発生することを防止できる。

そして、ベルト３の駆動は待機時においては停止するので、待機時においてもベルト３を駆動し続けることによる騒音の発生や、部品の磨耗などの不具合の発生を防止することができる。

ここで、加圧ローラ４内に配置したヒータランプ３０の配置について説明する。誘導加熱装置６の励磁コイル７は、図２、図３（ｂ）に示すように、加熱ローラ１に対向する位置に巻き回され、加熱ローラ１の外周面に沿うように湾曲した形状になっている。この際、加熱ローラ１の発熱分布は図８に示す斜線部分Ｅが発熱する。一方、励磁コイル７の端部については巻数が多くとれず磁束密度が低い為に発熱量が低く、加熱ローラ１、ベルト３の両端部の温度を上げようとしても、温度が上がりにくい。その為、図３の加熱ローラ１と並行する励磁コイル７の長さを、複写機１において用いるさまざまなサイズの用紙などの媒体１１のうち、媒体１１が定着装置１２１を通過するときの定着ローラ２、加圧ローラ４の軸方向の幅が最大のものの当該幅長さ（最大通紙幅）よりも長く取る必要がある。励磁コイル７の長さを最大通紙幅よりも長くして、加熱ローラ１の斜線部分Ｅの幅（加熱幅）、この斜線部分Ｅから熱を受けるベルト３の幅、ひいては、定着ローラ２がベルト３を介して熱を受ける幅の長さ、すなわち、誘導加熱により定着ローラ２が加熱される範囲の幅（誘導加熱装置６及びヒータランプ３０による加熱が一切なかったときの定着ローラ２の表面温度（基準温度（但し、この温度より高い所定の温度を基準温度としてもよい））より高くなる範囲の幅（発熱幅））が最大通紙幅より長くなり、最大通紙幅サイズの媒体１１の幅方向の両端部も十分に加熱することが可能となる。

しかしながら、悪戯に励磁コイル７を長くすることによって、定着装置１２１の大型化を招く恐れがあり、定着装置１２１の大きさからもその長さに制約を受ける場合がある。このため、加圧ローラ４（又は定着ローラ２）内に最大通紙幅よりも広く、かつ、誘導加熱装置６による発熱幅よりも狭い範囲の発熱幅をもつヒータランプ３０によって、待機時には定着ローラ２と加圧ローラ４との間のニップ部に略最大通紙幅への加熱補助を行う構成としている。この際、誘導加熱装置６による発熱幅と同等、または、それ以上の長さの範囲をヒータランプ３０の発熱幅とすると、通紙範囲以外を加熱することになり、単位長さ当たりの発熱量も低下することから効率を低下させてしまう。そこで、ヒータランプ３０による発熱幅は誘導加熱装置６による発熱幅より狭く設定している。図９は、この場合の定着ローラ２の軸方向の位置を横軸に、その各位置における定着ローラ２の表面温度を横軸にとって図示し、定着ローラ２の軸方向の位置における最大通紙幅、各発熱幅も示している。

また、ヒータランプ３０は、その両端部の発熱量が、その中央部に比べ多くなるように設定したものを用いてもよい。これは、ヒータランプ３０の両端部のフィラメントをその中央部より厚くすること等により実現することができる（かかる構成のヒータランプについては周知であるため、詳細な説明は省略する）。この場合の図９に相当する説明図が図１０である。このような構成によれば、待機中に加圧ローラ４の支持軸からの伝熱によって加圧ローラ４の両端部の温度が低下してしまうような場合に有効であり、予め定着ローラ２と加圧ローラ４とのニップ部の端部の温度を中央部より高くすることによって、誘導加熱装置６の装置サイズを悪戯に大きくすることなく、図９の場合と同様の効果を得られる。

このような構成により、加圧ローラ４（定着ローラ２）内に配置したヒータランプ３０の発熱幅を最大通紙幅よりも広く、かつ、誘導加熱装置６による発熱幅よりも短く構成し、定着ローラ２の端部からの熱の逃げ量を最小にし、かつ、有効な発熱分布を構成し、誘導加熱装置６の小型化と効率改善を実現することができる。

本発明の一実施の形態であるデジタル複写機の縦断面図である。定着装置の構成の説明図である。誘導加熱装置の構成の説明図である。制御系のブロック図である。制御内容を説明する説明図である。別の制御内容を説明する説明図である。制御内容を説明するフローチャートである。誘導加熱装置の作用の説明図である。定着ローラの幅方向の各位置における温度を説明する説明図である。ヒータランプが軸方向の両端部の発熱量が中央部の発熱量より大きい場合における、定着ローラの幅方向の各位置における温度を説明する説明図である。従来の定着装置の説明図である。

符号の説明

１加熱ローラ
２定着ローラ
３ベルト
４加圧ローラ
６誘導加熱装置
１１媒体
１００画像形成装置
１２１定着装置
Ｔトナー画像

Claims

発熱層を有する無端状の定着ベルトと、該定着ベルトの外部から前記発熱層を電磁誘導加熱する誘導加熱装置と、前記定着ベルトの内部に設けられた定着ローラと、該定着ローラと前記定着ベルトを介して圧接しニップ部を形成する加圧ローラと、を備え、前記ニップ部にてトナー画像の形成された記録媒体に熱及び圧力により前記トナー画像を定着させる定着装置において、
前記定着ローラは弾性層を備え、
前記加圧ローラを加熱するヒータと、
前記定着の実行時には前記誘導加熱装置による前記定着ベルトへの電磁誘導加熱を行うとともに前記定着ローラを回転させ、新たな前記定着の実行を待つ待機時には前記誘導加熱装置による前記定着ベルトへの電磁誘導加熱を停止若しくは加熱量の低減をするとともに前記定着ローラの回転の停止及び前記ヒータによる前記加圧ローラの加熱を実行する制御手段と、
を備え、
前記定着ローラの軸方向における前記ヒータの加熱幅の長さは、本定着装置で用いる媒体のうち前記軸方向の幅が最大のものの当該幅の長さである最大通紙幅より長く、前記誘導加熱装置の励磁コイルの前記軸方向の幅の長さより短い、
ことを特徴とする定着装置。
前記ヒータは、前記軸方向の両端部の発熱量が中央部の発熱量より大きい、ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
電子写真方式の画像形成装置において、
請求項１又は２に記載されている定着装置を備えていること、を特徴とする画像形成装置。
発熱層を有する無端状の定着ベルトと、該定着ベルトの外部から前記発熱層を電磁誘導加熱する誘導加熱装置と、前記定着ベルトの内部に設けられた定着ローラと、該定着ローラと前記定着ベルトを介して圧接しニップ部を形成する加圧ローラと、を備え、前記ニップ部にてトナー画像の形成された記録媒体に熱及び圧力により前記トナー画像を定着させる定着装置において、
前記定着ローラが弾性層を備え、
前記加圧ローラを加熱するヒータと、
前記定着の実行時には前記誘導加熱装置による前記定着ベルトへの電磁誘導加熱を行うとともに前記定着ローラを回転させ、新たな前記定着の実行を待つ待機時には前記誘導加熱装置による前記定着ベルトへの電磁誘導加熱を停止若しくは加熱量の低減をするとともに、前記定着ローラの回転の停止及び前記ヒータによる前記加圧ローラの加熱を実行する制御手段と、
を備えることを特徴とする定着装置。
請求項４に記載の定着装置において、前記弾性層は、発泡状のシリコーンゴムであることを特徴とする定着装置。
請求項４又は５に記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
誘導加熱装置による電磁誘導加熱を受ける加熱ローラと、前記加熱ローラと定着ローラとの間に張架されている定着ベルトと、前記定着ローラと前記定着ベルトを介して圧接しニップ部を形成する加圧ローラと、を備え、前記ニップ部にてトナー画像の形成された記録媒体に熱及び圧力により前記トナー画像を定着させる定着装置において、
前記定着ローラは弾性層を備え、
前記加圧ローラを加熱するヒータと、
前記定着の実行時には前記誘導加熱装置による前記加熱ローラへの電磁誘導加熱を行うとともに前記定着ローラを回転させ、新たな前記定着の実行を待つ待機時には前記誘導加熱装置による前記加熱ローラへの電磁誘導加熱を停止若しくは加熱量の低減をするとともに前記定着ローラの回転の停止及び前記ヒータによる前記加圧ローラの加熱を実行する制御手段と、
を備え、
前記定着ローラの軸方向における前記ヒータの加熱幅の長さは、本定着装置で用いる媒体のうち前記軸方向の幅が最大のものの当該幅の長さである最大通紙幅より長く、前記誘導加熱装置の励磁コイルの前記軸方向の幅の長さより短い、
ことを特徴とする定着装置。
誘導加熱装置による電磁誘導加熱を受ける加熱ローラと、前記加熱ローラと定着ローラとの間に張架されている定着ベルトと、前記定着ローラと前記定着ベルトを介して圧接しニップ部を形成する加圧ローラと、を備え、前記ニップ部にてトナー画像の形成された記録媒体に熱及び圧力により前記トナー画像を定着させる定着装置において、
前記定着ローラが弾性層を備え、
前記加圧ローラを加熱するヒータと、
前記定着の実行時には前記誘導加熱装置による前記加熱ローラへの電磁誘導加熱を行うとともに前記定着ローラを回転させ、新たな前記定着の実行を待つ待機時には前記誘導加熱装置による前記加熱ローラへの電磁誘導加熱を停止若しくは加熱量の低減をするとともに、前記定着ローラの回転の停止及び前記ヒータによる前記加圧ローラの加熱を実行する制御手段と、
を備えることを特徴とする定着装置。