JP2010146001A - 画像形成装置及び定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着画像領域での温度むらを無くすとともに、画像に応じた定着温度への昇温を的確に行う定着装置を提供する。
【解決手段】この発明の実施の一形態である定着装置は、加熱により達した温度を維持する第１のエンドレス体１１３と、第１のエンドレス体と協働して、トナー像を用紙に固定する第２のエンドレス体１１９と、第１のエンドレス体の内側の所定の位置に位置し、第１のエンドレス体に熱を供給するための張力を与える均熱化部材１１７ａと、第１のエンドレス体の内側の所定の位置に位置し、均熱化部材の熱容量に比較して熱容量が大きい、第１のエンドレス体に熱を供給するための張力を与える蓄熱化部材１１７ｂと、第１のエンドレス体を第２のエンドレス体に向けて押し付けると共に、第１のエンドレス体の加熱による温度の上昇を補助する第３のエンドレス体１１５と、を含む。
【選択図】図２

Description

この発明は、画像形成装置の定着装置、及び定着部材に関する。

ＭＦＰ（マルチファンクショナルプリフェラル、と称される画像形成装置）において、画像を可視化する顕像化材として、熱溶融性のトナーを用いる方式は、電子写真方式として、周知である。

電子写真方式のＭＦＰにおいては、トナーと呼ばれる可視化材により、潜像を可視化する。電子写真方式においては、トナーが、記録媒体上に、転写により移動する。

記録媒体上に転写されているトナーは、定着装置が提供する圧力と熱により、一部が記録媒体と一体化して定着する。

定着装置は、ローラ体を、互いに両者の回転軸が平行となるよう配置し、両者間に所定の圧力を与え、少なくとも一方のローラから所定の熱を提供する構造が広く用いられる。ローラは、その一方または両方がエンドレスベルトに置き換えられることもある。

記録媒体に留まるトナーは、記録媒体がローラ体間の定着領域（回転軸と直交する方向で両者が接する領域）を移動する際に、熱により溶融し、一部が出力媒体と一体化する。

定着装置は、トナーを溶融可能とする熱を得るまでの一定期間、十分な定着能力を発揮できない。

定着装置が保持する熱、すなわち熱容量を増加すると、上述のトナーを溶融可能な熱を得るまでの時間が長くなる。反面、トナーと一体化すべき記録媒体の多くの枚数に対して、熱の供給を維持できる（温度低下が少ない）。

定着装置が保持する熱、すなわち熱容量を必要最小とすると、上述のトナーを溶融可能な熱を得るまでの時間は、僅かでよい。しかしながら、トナーと一体化すべき記録媒体の枚数が多い、あるいは厚さが厚い場合、熱の供給能力が不足する（記録媒体の要因により、定着処理が停止する場合がある）。また、写真画像を目標とするトナーの色と層厚が多い条件においては、例えば光沢が得られにくい、等の特別な要素を含む。

特許文献１（先行技術文献）は、ベルトを用いて定着する構成において、写真画質について入射光に対する反射光量を意味する光沢度を異ならせる。温度の切換や線速さらには圧力の切換を不要にして所望のする光沢度を得ることを開示する。

特許文献２（先行技術文献）は、加熱ローラと支持ローラに定着ベルトを掛け渡し、定着ベルトを支持ローラと対向ローラとの間に位置し、対向ローラと定着ベルトとのニップに記録媒体を通過させ、記録媒体にトナーを定着することを開示する。

上記文献１または文献２によっても、上述した熱容量（温度上昇）のために要求のある時間的な要因と熱の供給能力の不足のそれぞれを解決することは困難である。

この発明の目的は、ウォーミングアップ時間を短縮しつつ、定着画像領域での温度ムラを無くす、ことである。

また、この発明の目的は、画像に応じた定着温度への昇温を的確に行う、ことである。

この発明は、上記問題点に基づきなされたもので、静電的に形成された像に可視化剤を供給する可視化剤提供機構と、前記可視化剤提供機構が前記像に供給した前記可視化剤を、シート媒体に移送する可視化剤移送機構と、加熱機構により加熱され、加熱により達した温度を維持する第１のエンドレス体と、前記第１のエンドレス体と協働して、シート媒体が支持する可視化剤をシート媒体に固定する第２のエンドレス体と、前記第１のエンドレス体の内側の所定の位置に位置し、前記第１のエンドレス体に熱を供給するための張力を与える均熱化部材と、前記第１のエンドレス体の内側の所定の位置に位置し、前記均熱化部材の熱容量に比較して熱容量が大きい、前記第１のエンドレス体に熱を供給するための張力を与える蓄熱化部材と、を有することを特徴とする定着装置を提供するものである。

この発明の一つの実施の形態によれば、可視化材であるトナーを、溶融点（温度）まで加熱するエンドレスベルト（加熱機構）を昇温する際に、用紙に留まるトナーの量、用紙の厚さ、及び連続して処理することが要求される用紙（出力媒体）の枚数、等の少なくとも１つに基づき、均熱ローラまたは蓄熱ローラのいずれかを優先する。これにより、任意枚数の厚紙を用いる画像形成において、定着特性が劣化することを防止できる。また、要求のある画像出力がフルカラーである場合は発色特性を向上でき、光沢性の要求のある画像出力においては、光沢が確保できる。一方、電源オン時等の通常のウォームアップ時においては、ウォームアップ時間を大幅に低減でき、しかも厚さの薄い媒体やサイズが小さい媒体については、そのまま定着を開始できる。

従って、消費電力を抑止しながら、短時間で定着開始が可能な画像形成装置が得られ、用紙（出力媒体）のサイズや種類、及び光沢の要求等に基づいて、エネルギーロス及び温度上昇のための待ち時間を最小限とすることができる。

なお、均熱ローラにより定着温度を維持する場合、ローラ体の表面温度が均一化でき、ローラ体の長さ方向（ローラ幅）に比較して長さ（幅）が短い用紙、例えばＡ４−Ｒ向き、Ａ５、Ｂ４等、にトナーを定着する際に、転写媒体と接しないローラ体の部分＜＜ローラの長さ方向が、用紙の幅よりも余剰となる部分）の温度が不所望に変動することが抑止できる。

この発明の実施の一形態を適用する画像形成装置（マルチファンクショナルプリフェラル、Multi-Functional Peripheral（ＭＦＰ））の一例を示す概略図。 図１に示した画像形成送置が含む定着装置を抜き出し、回転軸と直交する平面で切断した状態（断面図）を示す概略図。 図２に示した定着装置が含む第１の張力提供機構と第２の張力提供機構とを独立に用いた場合の定着温度の変化を示すグラフ。 図２に示した定着装置が含む第１の張力提供機構と第２の張力提供機構とを切り替える手順の一例を示す概略図。 図２に示した定着装置の別の構成の一例を示す概略図。 図２に示した定着装置において、第１の張力提供機構が含む均熱機構の構成の一例を示す概略図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態の一例を説明する。

図１は、この発明が適用可能な画像形成装置（Multi-Functional peripheral（ＭＦＰ）、マルチファンクショナルプリフェラル）の概略を示す。

図１に示す画像形成装置１０１は、画像情報を、例えば“ハードコピー”あるいは“プリントアウト”と称されるトナー像が記録媒体、例えば普通紙あるいは透明な樹脂シートであるＯＨＰシート等のシート状の媒体、以下、普通紙を代表させ、単に用紙と称する、に定着する状態の“画像出力”として出力する画像形成部本体１、画像形成部本体１に対して画像出力に用いられる任意サイズの用紙を供給可能な用紙供給部３、画像形成部本体１において画像形成される対象である画像情報を、画像情報を保持した読み取り対象物（以下原稿と称する）から画像データとして取り込む画像読取部５を含む。

画像読取部５は、詳述しないが、原稿を支持する原稿テーブル（原稿ガラス）５ａと画像情報を画像データに変換する画像センサ、例えばＣＣＤセンサを含む。画像読取部５は、説明を省略する照明装置からの照明光を原稿テーブル５ａにセットされた原稿に照射して得られる反射光を、ＣＣＤセンサで画像信号に変換する。

画像形成部本体１は、潜像を保持する第１〜第４の感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄが保持する潜像に現像剤、すなわちトナーを供給して現像する現像装置１３ａ〜１３ｄ、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄが保持するトナーの像を順に保持する転写ベルト１５、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄに残るトナーを個々の感光体ドラム１１ａ〜１１ｄから取り除く第１〜第４のクリーナー１７ａ〜１７ｄ、転写ベルト１５が保持するトナー像を、用紙に移動する移動装置１９、トナー像が移動した用紙に、トナー像を固定する定着装置１１１および感光体ドラム１１ａ〜１１ｄに潜像を形成する露光装置２１等を含む。

定着装置１１１は、図２を用いて後段に説明するが、エンドレスベルト１１３、エンドレスベルト１１３の面を矢印Ａ方向に移動可能に回転する第１ローラ１１５、第１ローラ１１５と協働してエンドレスベルト１１３に所定の張力を付与する第２ローラユニット１１７（均熱ローラ１１７ａ、蓄熱ローラ１１７ｂおよびテンションレバー１１７ｃを含む）、第１ローラ１１５との間にエンドレスベルト１１３を介在する位置において第１ローラ１１５に向けて所定の圧力を与える第３ローラ１１９を含む。

第１〜第４の現像装置１３ａ〜１３ｄは、減法混色によりカラー画像を得るために用いるＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）およびＢｋ（ブラック、黒）の任意の色のトナーを収容し、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄのそれぞれが保持する潜像を、Ｙ、Ｍ、ＣおよびＢｋのいずれかの色で可視化する。各色の順は、画像形成プロセスや、トナーの特性に応じて、所定の順に決定する。

転写ベルト１５は、第１〜第４の感光体ドラム１１ａ〜１１ｄおよび対応する現像装置１３ａ〜１３ｄが形成した各色のトナー像を、（トナー像の形成の）順に保持する。

用紙供給部３は、トナー像が移動するための用紙を、所定のタイミングで、移動装置１９に供給する。

複数のカセットスロット３１に位置する詳述しないカセットは、任意のサイズの用紙を収容する。詳述しない画像形成動作に応じ、ピックアップローラ３３が対応するカセットから用紙を取り出す。用紙のサイズは、画像形成に際して要求のある倍率および画像形成部本体１が形成するトナー像の大きさに対応する。

分離機構３５は、ピックアップローラ３３がカセットから取り出す用紙を１枚に分離する。

複数の搬送ローラ３７は、分離機構３５が１枚に分離した用紙をアライニングローラ３９に向けて送る。

アライニングローラ３９は、移動装置１９が転写ベルト１５からトナー像を転写する（トナー像が（転写位置で）移動する）タイミングに合わせて、用紙を移動装置１９と転写ベルト１５が接する転写位置に送る。

定着装置１１１は、画像情報に対応するトナー像を用紙に定着し、画像出力（ハードコピー、プリントアウト）として、画像読取部５と画像形成部本体１との間の空間に位置するストック部５１に送る。

転写ベルト１５は、転写ベルト（自身）１５に残るトナー（以下、廃トナーと称する）を保持し、ベルト面の移動に従い、所定位置に、廃トナーを移動する。転写ベルト１５と所定の位置で接するベルトクリーナー４１は、転写ベルト１５のベルト面が保持する廃トナーを転写ベルト１５から除去する。

図２は、図１に示した画像形成送置（ＭＦＰ）が含む定着装置を抜き出し、回転軸と直交する平面で切断した状態（断面図）を示す。

定着装置１１１は、テンションレバー１１７ｃにより張力を与える際に主となる側が切り替わる第２ローラユニット１１７の均熱ローラ１１７ａあるいは蓄熱ローラ１１７ｂと第１ローラ１１５とにより、エンドレスベルト１１３の面を矢印Ａ方向に移動可能に回転する。すなわち、第１ローラ１１５と第２ローラユニット１１７が含む均熱ローラ１１７ａあるいは蓄熱ローラ１１７ｂが、エンドレスベルト１１３に所定の張力を付与する。

第１ローラ１１５の外周に、加熱源である誘導加熱装置１５１の詳述しない誘導コイルが位置する。従って、エンドレスベルト１１３は、第１ローラ１１５の回転に従い自身の任意の位置が移動する間に、第１ローラ１１５が発生する熱、及びエンドレスベルト１１３が輸送する熱を受け取る。なお、エンドレスベルト１１３が輸送する熱は、第１ローラ１１５が発生した熱を受け取ったエンドレスベルト１１３が、自身（ベルト１１３）のベルト面の移動により均熱ローラ１１７ａ、あるいは均熱ローラ１１７ａ及び蓄熱ローラ１１７ｂのそれぞれに輸送した熱であることは、言うまでもない。

また、誘導加熱コイル（誘導加熱装置）１５１は、１本の誘導加熱コイル（１系統）からなり、第１ローラ１１５との間にエンドレスベルト１１３を挟んで、第１ローラ１１５の外周に沿って配置される。誘導加熱コイル（誘導加熱装置）は、例えば第１ローラ１１５と第２ローラユニット１１７との間で、エンドレスベルト１１３の内側となる位置に配置されてもよい。

誘導加熱装置１５１による第１ローラ１１５の加熱は、ＩＨ（Induction Heating、誘導加熱）駆動として広く知られている任意の方法、例えば電力量制御、周波数制御、パルス幅制御、等を利用できる。また、ウォームアップ時においては、その時点で誘導加熱装置１５１に供給可能な全ての電力を用いることも可能である。

なお、非接触温度検出機構１３１により、第１ローラ１１５が発生した熱を受け取ったエンドレスベルト１１３が第３ローラ１１９と接するニップ部の上流側の近傍で、エンドレスベルト１１３の温度を検出することは、言うまでもない。また、非接触温度検出機構１３１は、例えばサーモパイル式の（検出）機構の利用が好ましいが、接触式サーミスタを用いることにも問題は無い。

さらに、定着装置１１１は、エンドレスベルト１１３に付着したトナーや第３ローラ１１９にオフセットしたトナーあるいは埃や塵等を除去するクリーニングローラ、用紙（及び一体化したトナー像）の剥離性を向上させるオイルローラ等の少なくとも１つもしくは全部を伴うことは、言うまでも無い。

エンドレスベルト１１３は、少なくとも２５０℃までの耐熱性を示す所定の厚さの樹脂フィルムあるいは絶縁処理した金属薄膜の表面に、テフロン（登録商標）として広く知られている４フッ化エチレン樹脂をコートし、一定の剥離性／平滑性を確保したシート（ベルト）を含む。

第１ローラ１１５の回転軸（回転中心）と第３ローラ１１９の中心軸（回転中心）は、実質的に平行に位置される。第１ローラ１１５と第３ローラ１１９は、両者の回転軸（回転中心）間に、相互に所定の圧力を受ける（第１ローラ１１５及び第３ローラ１１９は、互いに相手方の回転軸（回転中心）に向けて所定の圧力を提供する）。

エンドレスベルト１１３と第３ローラ１１９が接する定着領域（ニップ）を、用紙に留まるトナー及び（トナーが留まっている）用紙が通過する。用紙に留まるトナー（トナー像）は、エンドレスベルト１１３と対向する側に面して移動する。

第１ローラ１１５は、金属製のシャフトに、所定厚さに耐熱性のあるゴム層が形成され、弾性を呈す。第１ローラ１１５の表面は、熱可塑性フッ素樹脂、例えばパーフルオロアルコキシエチレンと４フッ化エチレンの共重合体（ＰＦＡ）を用いたチューブにより、剥離性／平滑性が高められている。ＰＦＡチューブ以外に、ＤＬＣ（Diamond Like Carbon、ダイアモンドライクカーボン）のコーティング等も利用可能である。

第３ローラ１１９は、金属製のシャフトに、所定厚さに耐熱性のあるゴム層が形成され、弾性を呈す。第３ローラ１１９の表面は、ＰＦＡ（熱可塑性フッ素樹脂）を用いたチューブにより、剥離性／平滑性が高められている。ＰＦＡチューブ以外に、ＤＬＣのコーティング等も利用可能である。

第２ローラユニット１１７が含む蓄熱ローラ１１７ｂは、中空、すなわち、内部が空洞のパイプ状であり、例えば厚さ（肉厚）が２ｍｍである。材質は、例えば鉄またはステンレス鋼もしくはアルミニウムである。蓄熱ローラ１１７ｂの表面は、ＰＦＡ（熱可塑性フッ素樹脂）を用いたチューブにより、剥離性／平滑性が高められている。ＰＦＡチューブ以外に、ＤＬＣのコーティング等も利用可能である。なお、ステンレス鋼を用いる場合は、ＰＦＡチューブやＤＬＣコーティングを省略するもできる。

第２ローラユニット１１７が含む均熱ローラ１１７ａは、中空、すなわち、内部が空洞のパイプ状（薄肉金属管）である。材質は、例えば鉄である。均熱ローラ１１７ａは、ステンレス鋼やＡｌ（アルミニウム）により構成してもよい。均熱ローラ１１７ａの肉厚としては、材質が鉄（またはステンレス鋼）である場合、０。３ｍｍ以上が望ましい。

均熱ローラ１１７ａは、内部に、均熱化部材、すなわち、ヒートパイプ１２１を含む。

ヒートパイプ１２１は、熱伝導率が高い材料、例えばＡｌ（アルミニウム）またはＡｌを含む合金からなる。ヒートパイプ１２１の熱伝導率が、
ヒートパイプの熱伝導率 ＞ 均熱ローラの熱伝導率
となるよう、ヒートパイプ１２１及び均熱ローラ１１７ａの材質を選定する。なお、熱膨張率については、
ヒートパイプの熱膨張率 ＞ 均熱ローラの熱膨張率
である。また、均熱ローラ１１７ａは、ヒートパイプ１２１が内部で膨張した以降、外径に変化が生じることのない強度（材質の物性／粘性と肉厚等の組み合わせ、により設定する）を備える。

ヒートパイプ１２１は、図６に一例を示すが、両端部が、円錐状あるいは球状もしくは放物線を回転した、例えばフットボールの長軸側のような形状に類似した形状を有し、例えば溶接により、密閉されたパイプ状である。両端部の形状は、円錐状であってもよい。

ヒートパイプ１２１は、例えば外径が１５．８８ｍｍで、肉厚が０．３〜０．６ｍｍ程度である。ヒートパイプ１２１の外径は、均熱ローラ１１７ａの内径に比較して、半径で０．５〜１ｍｍ小さい。ヒートパイプ１２１の外径は、均熱ローラ１１７ａの外径を基本として、任意に設定される。

ヒートパイプ１２１は、均熱ローラ１１７ａの内側の所定の位置に、熱膨張により生じる熱変形を残留する工法（焼き嵌めまたは焼き嵌めに類似した加熱工程を含む工法）により、固定される。固定のために、均熱ローラ１１７ａの回転軸（回転中心）を最小径部とした円錐テーパ状あるいは多角形状の凹部を有する軸受け（ストッパ）１２３が均熱ローラ１１７ａの両端に位置する。なお、均熱ローラ１１７ａの内壁に圧接したヒートパイプ１２１の外径は、熱応力と熱ひずみにより、常温に戻った時点でも元の外径に戻ることは無い。

軸受け１２３は、軸受け１２３が均熱ローラ１１７ａから飛び出すことを阻止する減圧穴（中心開口）１２３ａを含む。

なお、軸受け１２３の材質は、ステンレス鋼が適するが安価な鉄を用いることもできる。鉄を用いる場合、表面の摺動劣化対策、例えば低摩擦係数化や、すべり部材の付加（スライドベアリングに利用できる樹脂のコート）等を施すことが好ましい。また、表面保護については、特別な保護処理を規定しない。

換言すると、ヒートパイプ１２１が均熱ローラ１１７ａ内で均等に膨張できた場合には、均熱ローラ１１７ａ内壁へ均等な圧力を提供する。反対に、傾きや偏芯を伴って膨張すると、ヒートパイプ１２１は、均熱ローラ１１７ａ内壁に均一に圧力を提供できない。このことは、ヒートパイプ１２１の熱輸送性に不均一さを生じさせる。また、熱膨張の程度、すなわち、加熱時にヒートパイプ１２１内部に生じる圧力が高い場合は、ヒートパイプ１２１が破裂しないことを条件に、ヒートパイプ１２１が均熱ローラ１１７ａ内壁に、均等に接することが期待できる、および均熱ローラ１１７ａ表面の温度が均一になる、ことが認められる。

なお、軸受け１２３の熱伝導率は、均熱ローラ１１７ａの熱伝導率よりも低い。従って、
ヒートパイプの熱伝導率 ＞ 軸受けの熱伝導率
である。また、軸受け１２３、均熱ローラ１１７ａ、及びヒートパイプ１２１は全て材料が異なる。

なお、図２に示した定着装置１１１においては、用紙に留まるトナーの量、用紙の厚さ、及び連続して処理することが要求される用紙の枚数、等の少なくとも１つに基づいて、均熱ローラ１１７ａあるいは蓄熱ローラ１１７ｂを優先して、エンドレスベルト１１３に主として張力を与えるために用いるか、を規定する。

例えば、ユーザから、厚紙（厚さが一定以上である用紙）を用いる画像形成が指示された場合には、蓄熱ローラ１１７ｂを優先してエンドレスベルト１１３にテンションを与える。すなわち、図２に点線で示した通り、テンションレバー１１７ｃのＣＣＷ（反時計回り）の回転により、蓄熱ローラ１１７ｂがエンドレスベルト１１３に接触し、エンドレスベルト１１３に所定のテンションが掛かる。なお、蓄熱ローラ１１７ｂがエンドレスベルト１１３に接触する際には、均熱ローラ１１７ａもエンドレスベルト１１３と接する。

また、蓄熱ローラ１１７ｂを優先してエンドレスベルト１１３にテンションを与える方法は、図２に一例を示したテンションレバー１１７ｃを直線状（ストレート）とし、均熱ローラ１１７ａの軸を回動中心として蓄熱ローラ１１７ｂの支持部を旋回することによっても（蓄熱ローラ１１７ｂによる）エンドレスベルト１１３へのテンションを与えることができる。

これにより、エンドレスベルト１１３は、蓄熱ローラ１１７ｂが保持する熱を受け取る。従って、エンドレスベルト１１３および蓄熱ローラ１１７ｂの温度の低下に起因して、任意枚数の厚紙を用いる画像形成において、定着特性が劣化することを防止できる。また、要求のある画像出力がフルカラーである場合は発色特性を向上でき、光沢性の要求のある画像出力においては、光沢が確保できる。なお、ウォームアップ時に必要な時間は、均熱ローラ１１７ａを用いる場合に比較して長くなる（伸びる）。

一方、特にユーザからの指示が無い場合、及び電源オン時等の通常のウォームアップ時においては、均熱ローラ１１７ａを優先してエンドレスベルト１１３にテンションを与える。すなわち、図２に実線で示した通り、テンションレバー１１７ｃのＣＷ（時計回り）の回転（デフォルト位置）により、均熱ローラ１１７ａのみがエンドレスベルト１１３に接触し、エンドレスベルト１１３に所定のテンションが掛かる。なお、均熱ローラ１１７ａによってエンドレスベルト１１３が架張されるテンションは、片側８Ｎ／ｍｍ、すなわち第１ローラ１１５との間のテンションとして１６Ｎ／ｍｍ以下が望ましい。また、８Ｎ／ｍｍ以上架張した場合には、エンドレスベルト１１３に負荷が掛かり（急激に増加し）、ベルトが破損し、あるいはライフが短くなる。

なお、一定時間の間、画像形成動作が無く、定着装置１１１の待機中の温度維持をさらに抑止するスリープ状態においては、図２に示したテンションレバー１１７ｃのデフォルト位置よりもさらにＣＷ（時計回り）の回転（スリープ位置）により、均熱ローラ１１７ａがエンドレスベルト１１３に付与するテンションを抑え、実施的にテンションが掛からない状態とすることで、一層エンドレスベルト１１３のライフを向上できる。

ところで、均熱ローラ１１７ａは、既に説明したが内部にヒートパイプ１２１を有するため、用紙（出力媒体）の幅（均熱ローラ１１７ａの軸方向に沿った長さ）が、均熱ローラ１１７ａの有効領域の幅（有効長）に比較して短い（サイズが小さい）場合であっても、長手方向の全長における温度差（長手方向温度むら）を実質的にほとんど生じない。また、均熱ローラ１１７ａは、内部にヒートパイプ１２１を一体的に有するため、図３に、実際に測定した温度を示すが、均熱ローラ１１７ａを用いた場合、定着するために要求のある下限の温度を１７５℃とし、１８０℃まで温度を上昇してウォームアップを終了する場合、ウォームアップの終了までに必要な時間は、概ね５０秒（ｓｅｃ）である。すなわち、蓄熱ローラ１１７ｂを優先するウォームアップに比較して１／４〜１／５程度の僅かなウォームアップ時間で、ウォームアップが終了する。

図４は、上述した均熱ローラ１１７ａと蓄熱ローラ１１７ｂのどちらを優先して、エンドレスベルト１１３に張力を与えるかを、より具体的に示す。

画像形成装置１０１の電源がオンされると、定着装置１１１に組み込まれた非接触温度検出機構１３１（図２参照）が起動し、基準温度に従いキャリブレーションが実行される（動作［１］）。

次に、ユーザ入力（ユーザからの指示の有無）のチェック結果に従い、複写モード（上述した用紙とトナーに関する定着条件）を特定する（動作［２］）。

定着されて用紙に留まるトナーの量、用紙の厚さ、用紙のサイズ及び連続して処理することが要求される用紙の枚数、等のうちの、枚数が少ない（少数枚）、小サイズ（幅が小さい）、厚さが薄い（薄紙）等のいずれも該当しない場合（動作［２−ＮＯ］）、蓄熱ローラ１１７ｂが優先する（ベルト１１３に対して蓄熱ローラ１１７ｂによりテンションを与える（動作［３］）。

以下、温度検出機構１３１が検出する第１ローラ１１５の回転方向下流でのエンドレスベルト１１３の表面温度がウォームアップ終了温度に達するまで、誘導加熱装置１５１へ所定の電力を供給し（動作［４］）、ウォームアップ終了温度に達した時点でウォームアップが完了して（動作［５］）、定着を開始する。

用紙に留まるトナーの量、用紙の厚さ、用紙のサイズ及び連続して処理することが要求される用紙の枚数、等のうちの少なくとも１つ、例えば小サイズである（幅が小さい）、等が特定できる場合（動作［２−ＹＥＳ］）、均熱ローラ１１７ａを優先してエンドレスベルト１１３にテンションを与える（動作［６］）。

以下、温度検出機構１３１が検出する第１ローラ１１５の回転方向下流でのエンドレスベルト１１３の表面温度がウォームアップ終了温度に達するまで、誘導加熱装置１５１へ所定の電力を供給し（動作［４］）、ウォームアップ終了温度に達した時点でウォームアップが完了して（動作［５］）、定着を開始する。

なお、ウォーミングアップ開始から規定時間内に第１ローラ１１５の温度が規定となる温度に達しない場合は、異常と判断してウォーミングアップを停止し、操作パネルの表示部（図示しない）等に、サービスコールを表示する。

また、用紙サイズ、用紙種類、及び用紙厚さに対して第１ローラ（加熱ローラ）１１５の目標とする規定温度（ウォームアップ完了温度）が異なり、例えば用紙の厚さが厚い場合は、目標の規定温度が所定の温度まで高められることはいうまでもない。

また、厚紙、ＯＨＰシート、光沢モード等の高温条件の要求に対しても、蓄熱ローラ１１７ｂによりエンドレスベルト１１３にテンションを与えることが有効である。

なお、上述した実施の形態においては、均熱ローラ１１７ａには熱容量が小さく熱伝導率が良好なアルミ材をローラとして用い、蓄熱ローラ１１７ｂには均熱ローラより１１７ａも熱容量の大きなアルミ材からなるローラを用いたが、これに限定されること無く、材料が銅、もしくは鉄、あるいはステンレス鋼等であっても良いことはもちろんである。

また、少なくとも一方のローラ、例えば均熱ローラ１１７ａにヒートパイプ構造を用意することが好ましい。

このように、通常のウォーミングアップにおいては熱容量の小さな均熱ローラ１１７ａによってエンドレスベルト（金属ベルト）１１３を架張するため、１分に満たない僅かなウォーミングアップ時間で、ウォーミングアップが可能となる。従って、僅かな消費電力で、目標温度までエンドレスベルト（金属ベルト）１１３を昇温が可能である。また、用紙のサイズや種類、及び光沢の要求等に基づいてエンドレスベルト１１３を加熱する条件（加熱に用いる要素）、及び熱容量を随時設定可能であり、エネルギーロス及び温度上昇のための待ち時間を最小限とすることができる。

なお、例えば図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、中心を固定した切換レバー２１７ｃを用い、レバー２１７ｃを、ロータリー式あるいは反転式の切換駆動源（図示しない）により回転することより、均熱ローラ１１７ａもしくは蓄熱ローラ１１７ｂのいずれか一方からエンドレスベルト１１３にテンションを与える定着装置２１１も容易に実現できる。

以上説明したように、この発明の実施形態を適用する定着装置においては、可視化材であるトナーを、溶融点（温度）まで加熱するエンドレスベルト（加熱機構）を昇温する際に、用紙に留まるトナーの量、用紙の厚さ、及び連続して処理することが要求される用紙（出力媒体）の枚数、等の少なくとも１つに基づき、均熱ローラまたは蓄熱ローラのいずれかを優先する。これにより、任意枚数の厚紙を用いる画像形成において、定着特性が劣化することを防止できる。また、要求のある画像出力がフルカラーである場合は発色特性を向上でき、光沢性の要求のある画像出力においては、光沢が確保できる。一方、電源オン時等の通常のウォームアップ時においては、ウォームアップ時間を大幅に低減でき、しかも厚さの薄い媒体やサイズが小さい媒体については、そのまま定着を開始できる。

従って、消費電力を抑止しながら、短時間で定着開始が可能な画像形成装置が得られ、用紙（出力媒体）のサイズや種類、及び光沢の要求等に基づいて、エネルギーロス及び温度上昇のための待ち時間を最小限とすることができる。

なお、均熱ローラにより定着温度を維持する場合、ローラ体の表面温度が均一化でき、ローラ体の長さ方向（ローラ幅）に比較して長さ（幅）が短い用紙、例えばＡ４−Ｒ向き、Ａ５、Ｂ４等、にトナーを定着する際に、転写媒体と接しないローラ体の部分＜＜ローラの長さ方向が、用紙の幅よりも余剰となる部分）の温度が不所望に変動することが抑止できる。

なお、この発明は、上述した各実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形もしくは変更が可能である。また、各実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて、もしくは一部を削除して実施されてもよく、その場合は、組み合わせもしくは削除に起因したさまざまな効果が得られる。

１…画像形成部本体、３…用紙供給部、５…画像読取部、１１ａ〜１１ｄ…感光体ドラム、１３ａ〜１３ｄ…現像装置（可視化剤提供機構）、１５…転写ベルト、１７ａ〜１７ｄ…クリーナー、１９…移動装置（可視化剤移送機構）、３９…アライニングローラ、１０１…画像形成装置、１１１…定着装置、１１３…エンドレスベルト、１１５…第１ローラ、１１７…第２ローラユニット、１１７ａ…均熱ローラ、１１７ｂ…蓄熱ローラ、１１７ｃ…テンションレバー、１１９…第３ローラ、１２１…ヒートパイプ、１２３…軸受け（ストッパ）、１５１…非接触温度検出機構、１５１…誘導加熱装置。

特開２００７−２４１３２０号公報 米国特許７０４３１８５Ｂ２号

Claims (20)

1. 静電的に形成された像に可視化剤を供給する可視化剤提供機構と、
   前記可視化剤提供機構が前記像に供給した前記可視化剤を、シート媒体に移送する可視化剤移送機構と、
   加熱機構により加熱され、加熱により達した温度を維持する第１のエンドレス体と、前記第１のエンドレス体と協働して、シート媒体が支持する可視化剤をシート媒体に固定する第２のエンドレス体と、前記第１のエンドレス体の内側の所定の位置に位置し、前記第１のエンドレス体に熱を供給するための張力を与える均熱化部材と、前記第１のエンドレス体の内側の所定の位置に位置し、前記均熱化部材の熱容量に比較して熱容量が大きい、前記第１のエンドレス体に熱を供給するための張力を与える蓄熱化部材と、
   を有することを特徴とする定着装置。
2. 前記均熱化部材は、単独で、前記第１のエンドレス体に前記張力を与えることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 前記蓄熱化部材は、単独で、前記第１のエンドレス体に前記張力を与えることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
4. 前記蓄熱化部材は、前記均熱化部材と共に前記第１のエンドレス体に前記張力を与えることを特徴とする請求項３記載の定着装置。
5. 前記蓄熱化部材は、前記均熱化部材と共に前記第１のエンドレス体に前記張力を与えることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
6. 前記均熱化部材は、熱変形により内部に密着する熱輸送能の高い材質を内部に含むことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
7. 前記熱輸送能の高い材質の熱伝導率は、前記均熱化部材の熱伝導率よりも高いことを特徴とする請求項６記載の定着装置。
8. 前記均熱化部材は、単独で、前記第１のエンドレス体に前記張力を与えることを特徴とする請求項６記載の定着装置。
9. 前記蓄熱化部材は、前記均熱化部材と共に前記第１のエンドレス体に前記張力を与えることを特徴とする請求項８記載の定着装置。
10. 前記蓄熱化部材と前記均熱化部材は、同一の回動支点により支持され、前記第１のエンドレス体に前記張力を選択的に与えることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
11. 前記蓄熱化部材は、前記均熱化部材の回転中心を支点として回動可能に支持され、前記第１のエンドレス体に前記張力を、前記均熱化部材と協働して、与えることを特徴とする請求項１０記載の定着装置。
12. 前記蓄熱化部材は、前記均熱化部材の回転中心を支点として回動可能に支持され、前記第１のエンドレス体に前記張力を、前記均熱化部材と協働して、与えることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
13. 前記均熱化部材は、熱変形により内部に密着する熱輸送能の高い材質を内部に含むことを特徴とする請求項１０記載の定着装置。
14. 前記熱輸送能の高い材質の熱伝導率は、前記均熱化部材の熱伝導率よりも高いことを特徴とする請求項１３記載の定着装置。
15. 前記第１のエンドレス体を前記第２のエンドレス体に向けて押し付けると共に、前記第１のエンドレス体の加熱による温度の上昇を補助する第３のエンドレス体をさらに有することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
16. 静電的に形成された像に可視化剤を供給する可視化剤提供機構と、
    前記可視化剤提供機構が前記像に供給した前記可視化剤を、シート媒体に移送する可視化剤移送機構と、
    加熱機構により加熱され、加熱により達した温度を維持する第１のエンドレス体と、前記第１のエンドレス体と協働して、シート媒体が支持する可視化剤をシート媒体に固定する第２のエンドレス体と、前記第１のエンドレス体の内側の所定の位置に位置し、前記第１のエンドレス体に熱を供給するための張力を与える均熱化部材と、前記第１のエンドレス体の内側の所定の位置に位置し、前記均熱化部材の熱容量に比較して熱容量が大きい、前記第１のエンドレス体に熱を供給するための張力を与える蓄熱化部材と、前記第１のエンドレス体を前記第２のエンドレス体に向けて押し付けると共に、前記第１のエンドレス体の加熱による温度の上昇を補助する第３のエンドレス体と、を含む定着装置と、
    を有することを特徴とする画像形成装置。
17. エンドレス体に、その内側から第１の部材または第１の部材と異なる第２の部材とにより、あるいは第１及び第２の部材の両者により、所定の張力を与え、
    所定の張力が与えられた前記エンドレス体に、その外側から所定の圧力を与え、および
    前記エンドレス体を用いて、シート媒体が支持する可視化剤をシート媒体に固定する、
    ことを特徴とするトナー像定着方法。
18. 前記第１の部材は第１の熱容量を有し、前記第２の部材は前記第１の熱容量よりも大きな第２の熱容量を有することを特徴とする請求項１７記載の定着方法。
19. 前記第１の部材は、内部に熱輸送速度の高い熱輸送機構を一体に含むことを特徴とする請求項１７記載の定着方法。
20. 前記第１の部材は第１の熱容量を有し、前記第２の部材は前記第１の熱容量よりも大きな第２の熱容量を有することを特徴とする請求項１９記載の定着方法。

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