JP2008020607A - 画像加熱装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着装置の立ち上げ中において、定着ベルトに効率的に熱を伝達することで、定着ヒータ部の温度上昇を抑えつつ、より大きい電力で定着ヒータを点灯することを可能にして、立上げ時間を短縮し、オンデマンド性を向上させた画像形成装置及び定着装置を提供することである。
【解決手段】定着ヒータと、用紙と共に移動する定着ベルトなどの回転体と、用紙と圧接部を形成し、かつ、前記記録材を搬送する加圧ローラなどの回転体と、加圧ローラ及び定着ベルトを回転駆動し、回転速度を複数の速度で切り替えて制御可能な定着モータと、定着ベルト及び定着ヒータの温度を検出可能なサーミスタなどの複数の温度検出手段とを有した定着装置において、定着装置の立ち上げ中に、定着ベルト部の温度が目標温度に到達するまで、定着ベルトの速度をトナー像を用紙に定着する際の速度よりも高速に駆動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、記録材上の画像を加熱する画像加熱装置に関する。また、この画像加熱装置を定着装置として搭載した画像形成装置に関する。

画像加熱装置としては、例えば、記録材上の未定着の画像を加熱定着する定着装置や、記録材上に定着された画像を加熱することにより画像の光沢を増大させる光沢度増大化装置等を挙げることができる。

近年、プリンターや複写機等の画像形成装置におけるカラー化が進んできている。電子写真方式のカラー画像形成装置として、各色毎に応じて感光ドラムを１列に複数配置し、各感光ドラム上に形成された各色のトナー像を転写媒体に順次重ね合わせてカラー画像を形成する、いわゆるインライン型の画像形成装置が提案されている。

このようなカラー画像形成装置に使用される定着装置としては、ウォームアップ時間の短縮とカラー画像の安定した定着性を両立したものとして、特許文献１に示されるような弾性層を有する定着ベルトを用いたベルト定着装置が使用されている。

このようなベルト定着装置では、定着ベルトの弾性層に用いられるシリコーンゴム層の熱伝導率が小さく、ヒータから定着ベルト表面までに多くの部材がある。そのために、定着ヒータへ通電してから定着ベルト温度が上昇するまでの、応答性が悪いことや、定着ベルト部のサーミスタの位置が定着ニップ部から離れていることによる検知タイミングの遅れがある。このことによって、一般的に、定着ヒータの温度に対する定着ベルト温度の追従は大きな遅れを伴ってしまう。このため、定着ベルトを所定の温度に立ち上げる際、定着ヒータ部の温度が大きくオーバーシュートしてしまう恐れがある。

この対策として、特許文献１に示されるような所定期間フィードバックを禁止して電力を絞る方法がとられている。また、定着装置の立ち上げ中は、定着ヒータの温度を検出できるサーミスタを設け、定着ヒータ部の温度が所定温度以上とならないように制御を行う方法等がとられている。
特開２００４−７００４１号公報

しかしながら、上記従来例では定着ヒータの温度があがり過ぎないように電力を制限するため、定着装置の立ち上げ中は定着ヒータの能力を充分に使い切れなかった。このため立ち上げ時間が長くなり、オンデマンド性が低下してしまう課題があった。特に定着ニップ部幅が狭いものや、定着ベルトの弾性層に用いられる材質の熱伝導率がより小さい物である場合などは、定着ヒータの熱が定着ベルトへ伝わりにくいため、定着ヒータの温度が上昇しやすく、本課題がより顕著に表れる。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、定着装置で代表される画像加熱装置の立ち上げ中において、加熱体の温度上昇を抑えつつ、より大きい電力で加熱体を点灯することを可能とする。これにより、立ち上げ時間を短縮しオンデマンド性を向上させた画像加熱装置、及びこれを搭載した画像形成装置を提供するものである。

上記目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、電力供給を受けて発熱する加熱体と、前記加熱体に電力を供給する電力供給部と、前記加熱体により加熱される第１の回転体と、前記第１の回転体と圧接部を形成する第２の回転体と、前記第２の回転体を回転駆動する駆動源と、前記加熱体と異なる部分の温度を検出する第１の温度検出手段と、装置を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記第１の温度検出手段によって検知された温度を基に前記電力供給部から前記加熱体に供給する電力をフィードバック制御することで前記第１の回転体の温度制御を行い、前記圧接部で画像を担持した記録材を挟持搬送して画像加熱する画像加熱装置において、前記制御手段は、装置を立ち上げる際に、前記第１の温度検出手段よって検知された温度が、画像加熱実行時における温度制御の目標温度である第１温度Ｔ１よりも低い設定の温度である第２温度Ｔ２に達するまでは、前記駆動源の回転速度を、画像加熱実行時における設定回転速度である第１速度Ｖ１とは異なる設定の速度である第２速度Ｖ２に制御することを特徴とする。

また、上記目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の他の代表的な構成は、電力供給を受けて発熱する加熱体と、前記加熱体に電力を供給する電力供給部と、前記加熱体により加熱される第１の回転体と、前記第１の回転体と圧接部を形成する第２の回転体と、前記第２の回転体を回転駆動する駆動源と、前記加熱体と異なる部分の温度を検出する第１の温度検出手段と、装置を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記第１の温度検出手段によって検知された温度を基に前記電力供給部から前記加熱体に供給する電力をフィードバック制御することで前記第１の回転体の温度制御を行い、前記圧接部で画像を担持した記録材を挟持搬送して画像加熱する画像加熱装置において、前記加熱体の温度を検出する第２の温度検出手段を有し、前記制御手段は、装置を立ち上げる際に、前記第２の温度検出手段によって検知される温度が、画像加熱実行時における温度制御の目標温度である第１温度Ｔ１よりも高い設定の温度である第３温度Ｔ３に達するまでは、前記駆動源の回転速度を、画像加熱実行時における設定回転速度である第１速度Ｖ１よりも低速な設定の第３速度Ｖ３で駆動し、前記第２の温度検出手段によって検知される温度が前記第３温度Ｔ３に達した後から前記第１の温度検出手段によって検知される温度が前記第１温度よりも低い設定の温度である第２温度Ｔ２に達するまでは、前記第１速度Ｖ１よりも高速な設定の速度である第２速度Ｖ２で駆動するように制御することを特徴とする。

本発明によれば、装置の立ち上げ中において、加熱体の温度上昇を抑えつつ、より大きい電力で加熱体を点灯することを可能とすることで、立ち上げ時間を短縮し、オンデマンド性を向上させた画像加熱装置を提供することができる。

（１）画像形成装置例
図３は、本発明に係る画像加熱装置を定着装置として搭載させた画像形成装置例の概略構成図である。本例の画像形成装置は電子写真方式のタンデム型（インライン型）のフルカラーレーザプリンターである。

２１は画像形成装置を統括制御する制御手段としての制御回路部（ＣＰＵ）である。２１Ａはビデオコントローラであり、コンピュータ・イメージリーダ等の外部ホスト装置１００とインターフェース２１Ｂを介して接続されている。ビデオコントローラ２１Ａは外部ホスト装置１００からインターフェース２１Ｂを介して送られてくる電気的画像情報をビットデータに展開し、そのビットデータをＶＤＯ信号として制御回路部２１へ送出する。

１Ｙ・１Ｍ・１Ｃ・１Ｂｋは第１から第４の４つの電子写真画像形成部（画像形成ユニット）であり、図面上左から右に一定の間隔をおいて一列に配置されている。この４つの画像形成部１Ｙ・１Ｍ・１Ｃ・１Ｂｋは、それぞれ、フルカラー画像の色分解成分像である、イエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像、ブラックトナー像を分担して形成する。

各画像形成部１Ｙ・１Ｍ・１Ｃ・１Ｂｋには、それぞれ、感光ドラム２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄが設置されている。また、各感光ドラム２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄの周囲には、それぞれ、帯電ローラ３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄ、現像装置４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄ、１次転写用ローラ５ａ・５ｂ・５ｃ・５ｄ、ドラムクリーニング装置６ａ・６ｂ・６ｃ・６ｄが設置されている。帯電ローラ３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄと現像装置４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄ間の上方には、それぞれ、レーザ露光装置７ａ・７ｂ・７ｃ・７ｄが設置されている。各現像装置４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄには、それぞれ、イエロートナー・マゼンタトナー・シアントナー・ブラックトナーの色トナーが収納されている。

各画像形成部１Ｙ・１Ｍ・１Ｃ・１Ｂｋの下方には、転写媒体（中間転写体）としての無端ベルト状の中間転写ベルト（以下、ベルトと略記する）４０が配設されている。ベルト４０は、駆動ローラ４１、支持ローラ４２、２次転写対向ローラ４３間に張架されており、駆動ローラ４１の駆動によって矢印の時計方向に回転（移動）される。各画像形成部１Ｙ・１Ｍ・１Ｃ・１Ｂｋにおいて、１次転写用ローラ５ａ・５ｂ・５ｃ・５ｄは、それぞれ、駆動ローラ４１と支持ローラ４２との間のベルト部分を介して感光ドラム２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄの下面に当接している。各画像形成部１Ｙ・１Ｍ・１Ｃ・１Ｂｋにおいて、感光ドラム２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄとベルト４０との接触部が１次転写ニップ部Ｎである。

２次転写対向ローラ４３には、ベルト４０を介して２次転写用ローラ４４を当接させてある。ベルト４０と２次転写用ローラ４４との接触部が２次転写ニップ部Ｍである。２次転写用ローラ４４は、ベルト４０に接離自在に設置されている。

駆動ローラ４１のベルト懸回部には、ベルト４０の表面に残った２次転写残トナーを除去して回収するベルトクリーニング装置４５が設置されている。

２次転写ニップ部Ｍの記録材搬送方向下流側には定着装置（定着器）１２が設置されている。

制御回路部２１に画像形成動作開始信号（プリント開始信号）が入力すると、制御回路部２１は装置駆動を開始する。

各画像形成部１Ｙ・１Ｍ・１Ｃ・１Ｂｋの感光ドラム２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄは予め設定されているプロセススピードで矢印の反時計方向に回転駆動される。ベルト４０は矢印の時計方向に感光ドラム２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄの回転速度と同様な速度で回転駆動される。

各感光ドラム２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄは、それぞれ帯電ローラ３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄによって一様に帯電される。本実施例では負極性に帯電される。そして、その感光ドラムの一様帯電面に対してレーザ露光装置７ａ・７ｂ・７ｃ・７ｄによる走査露光がなされる。これにより、各感光ドラムの面にレーザ走査露光パターンに対応した静電潜像が形成される。

各レーザ露光装置７ａ・７ｂ・７ｃ・７ｄは、制御回路部２１からそれぞれに入力するカラー色分解された画像信号をレーザ出力部（不図示）にて光信号に変換する。その変換された光信号であるレーザ光を帯電された各感光ドラム２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ上にそれぞれ走査露光して静電潜像を形成する。

そして、第１の画像形成部１Ｙにおいては、静電潜像が形成された感光ドラム２ａ上に、感光ドラム２ａの帯電極性（負極性）と同極性の現像バイアスが印加された現像装置４ａによりイエロー色のトナーが適用される。これにより、感光ドラム表面の帯電電位に応じてトナーが静電吸着して、静電潜像がイエロートナー像として現像される。このイエロートナー像は、１次転写部Ｎにて１次転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））が印加された１次転写用ローラ５ａにより、回転しているベルト４０上に１次転写される。イエロートナー像が転写されたベルト４０は第２の画像形成部１Ｍ側に移動される。

第２の画像形成部１Ｍにおいては、前記と同様の作像プロセスにて、感光ドラム２ｂ上にマゼンタトナー像が形成される。そのマゼンタトナー像が１次転写部Ｎにてベルト４０上のイエロートナー像上に重ね合わせて転写される。

以下、同様にして、第３の画像形成部１Ｍにおいては、感光ドラム２ｃ上にシアントナー像が形成され、第４の画像形成部１Ｂｋにおいては、感光ドラム２ｄ上にブラックトナー像が形成される。そして、そのシアントナー像とブラックトナー像が、ベルト４０上に既に重畳転写されているイエロートナー像とマゼンタトナー像の上に、各１次転写部Ｎにて順次重ね合わせて転写される。これにより、ベルト４０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・ブラックトナー像の４つのトナー像の重ね合わせからなる、未定着のフルカラートナー像が合成形成される。

各画像形成部１Ｙ・１Ｍ・１Ｃ・１Ｂｋの１次転写時において、感光ドラム２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ上に残留している１次転写残トナーは、ドラムクリーニング装置６ａ・６ｂ・６ｃ・６ｄによって除去されて回収される。

引き続く中間転写ベルト４０の回転により、ベルト４０上のフルカラートナー像の先端が２次転写ニップ部Ｍに移動されるタイミングに合わせて、レジストローラ４６により記録材（転写材）Ｐが２次転写ニップ部Ｍに搬送される。この記録材Ｐに対して、ベルト４０上のフルカラートナー像が、２次転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））が印加された２次転写用ローラ４４により、一括して２次転写される。

２次転写ニップ部Ｍを出た記録材Ｐはベルト４０の面から分離されて、定着装置１２に搬送される。記録材分離後にベルト４０上に残った２次転写残トナーは、ベルトクリーニング装置４５によって除去されて回収される。

定着装置１２に導入された記録材は、熱と圧力を受けて、未定着のフルカラートナー像が記録材表面に溶融定着される。そして、その記録材が出力画像形成物として、定着装置１２から外部に排出される。これで、一連の画像形成動作を終了する。

画像形成装置内には環境センサ５０とメディアセンサ５１が設置されている。環境センサ５０は、記録材Ｐに形成されるトナー像濃度の調整のためや、最適な転写、定着条件を達成するために用いられる。環境センサ５０で検知される装置内の雰囲気環境（温度、湿度）情報は制御回路部２１に入力する。制御回路部２１は、その入力情報に応じて、帯電、現像、１次転写、２次転写のバイアスや定着条件等を適切に変更する調整プログラムを実行する。メディアセンサ５１も記録材Ｐに対する最適な転写、定着条件を達成するため用いられる。メディアセンサ５１で検知される記録材Ｐのサイズ・材質等の判別情報は制御回路部２１に入力する。制御回路部２１は、その入力情報に応じて、転写バイアスや定着条件等を適切に変更する調整プログラムを実行する。

（２）定着装置１２
図４は定着装置１２の概略構成模型図である。本例の定着装置１２は、定着ベルト加熱方式、加圧用回転体駆動方式（テンションレスタイプ）の画像加熱装置である。

１）定着装置１２の全体的構成
２０は第１の回転体（第１の定着部材）としての、定着ベルトであり、ベルト状部材に弾性層を設けてなる円筒状（エンドレスベルト状、スリーブ状）の可撓性を有する部材である。この定着ベルト２０は、例えば、厚み約３０μｍの可撓性を有するＳＵＳ製スリーブをベルト基体とし、その外周面に厚み約３００μｍのシリコーンゴム層を形成し、さらにその外周面に厚み約３０μｍのＰＦＡ樹脂層を形成したものである。

１７は加熱体保持部材としての、横断面略半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有するヒータホルダ、１６は加熱体（熱源）としての定着ヒータであり、ヒータホルダ１７の下面に該ホルダの長手に沿って配設してある。定着ベルト２０はこのヒータホルダ１７にルーズに外嵌させてある。ヒータホルダ１７は、耐熱性の高い液晶ポリマー樹脂で形成し、定着ヒータ１６を保持し、定着ベルト２０をガイドする役割を果たす。定着ヒータ１６は本実施例では後記２）項で詳述するようなセラミックヒータである。

２２は第２の回転体（第２の定着部材）としての加圧ローラである。加圧ローラ２２は、ステンレス製の芯金２２ａに、射出成形により、厚み約３ｍｍのシリコーンゴム層２２ｂを形成し、その上に厚み約４０μｍのＰＦＡ樹脂チューブ２２ｃを被覆してなる。

この加圧ローラ２２は、芯金２２ａの両端部を装置フレーム２４の不図示の奥側と手前側の側板間に回転自由に軸受保持させて配設してある。この加圧ローラ２２の上側に、前記のヒータ１６・ヒータホルダ１７・定着ベルト２０等から成る定着ベルトユニットをヒータ１６側を下向きにして加圧ローラ２２に並行に配置してある。そして、ヒータホルダ１７の長手両端部を不図示の加圧機構により片側９８Ｎ（１０ｋｇｆ）、総圧１９６Ｎ（２０ｋｇｆ）の力で加圧ローラ２２の軸線方向に附勢している。これにより、定着ヒータ１６の下向き面が、定着ベルト２０を介して加圧ローラ２２に対して、弾性層２２ｂの弾性に抗して圧接して、定着ベルト２０と加圧ローラ２２との間に、記録材搬送方向に関して必要幅の定着ニップ部（圧接部）２７が形成される。加圧機構は圧解除機構を有し、ジャム処理時等には加圧を解除して、記録材Ｐの除去が容易な構成となっている。

１８と１９は第１と第２の温度検出手段としてのメインとサブの２つのサーミスタである。メインサーミスタ（第１の温度検出手段）１８は加熱体である定着ヒータ１６に非接触に配置され、本実施例ではヒータホルダ１７の上方において定着ベルト２０の内面に弾性的に接触させてあり、定着ベルト２０の内面の温度を検知する。サブサーミスタ（第２の温度検出手段）１９はメインサーミスタ１８よりも定着ヒータ１６に近い場所に配置されている。本実施例では、このサブサーミスタ１９は定着ヒータ１６の裏面に接触させてあり、定着ヒータ裏面の温度を検知する。

メインサーミスタ１８は、ヒータホルダ１７に固定支持させたステンレス製のアーム２５の先端にサーミスタ素子が取り付けられている。アーム２５が弾性揺動することにより、定着ベルト２０の内面の動きが不安定になった状態においても、サーミスタ素子が定着ベルト２０の内面に常に接する状態に保たれる。

図５に、本実施例の定着装置における、定着ヒータ１６、メインサーミスタ１８、サブサーミスタ１９の位置関係をあらわす斜視模型図を示す。メインサーミスタ１８は定着ベルト２０の長手中央付近に、サブサーミスタ１９は定着ヒータ１６の長手端部付近に配設され、それぞれ定着ベルト２０の内面、定着ヒータ１６の裏面に接触するよう配置されている。

メインサーミスタ１８及びサブサーミスタ１９で検出される温度に関する電気的情報がＡ／Ｄ変換されて制御回路部２１に入力する。制御回路部２１は、メインサーミスタ１８、サブサーミスタ１９からの入力情報をもとに、定着ヒータ１６の温度制御（温調制御）の内容を決定し、電力供給部としてのヒータ駆動回路部２８を制御して、定着ヒータ１６への通電（供給電力）を制御する。

２９は加圧ローラ２２を回転駆動する駆動源としての定着モータである。この定着モータ２９の回転駆動力がギアトレイン等の動力伝達手段３０を介して加圧ローラ２２の芯金２２ａに伝達して、加圧ローラ２２が矢印の反時計方向に回転駆動される。定着モータ２９は、制御回路部２１により、モータドライバ３１を介し、回転−停止制御、回転速度変更制御される。

２３と２６は装置フレーム２４に組付けた入り口ガイドと定着排紙ローラである。入り口ガイド２３は、二次転写ニップ部Ｍを抜けた記録材Ｐが、定着ニップ部２７に正確にガイドされるよう、記録材を導く役割を果たす。本実施例の入り口ガイド２３は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂により形成されている。

加圧ローラ２２が回転駆動されると、加圧ローラ２２の外面と定着ベルト２０との、定着ニップ部２７における圧接摩擦力により定着ベルト２０に回転力が作用する。これにより、定着ベルト２０はその内面側が定着ヒータ１６の下向き面に密着して摺動しながらヒータホルダ１７の外回りを矢印の時計方向に従動回転状態になる。定着ベルト２０内面にはグリスが塗布され、ヒータホルダ１７と定着ベルト２０内面との摺動性を確保している。

加圧ローラ２２が回転駆動され、それに伴って定着ベルト２０が従動回転状態になり、また定着ヒータ１６に通電がなされ、該定着ヒータ１６が昇温して所定の温度に立ち上げられて温調される。そして、定着ニップ部２７に、未定着トナー像ｔを担持した記録材Ｐが入り口ガイド２３に沿って案内されて導入され、トナー像担持面側が定着ベルト２０の外面に密着して定着ベルト２０と一緒に定着ニップ部２７を挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において、定着ヒータ１６の熱が定着ベルト２０を介して記録材Ｐに付与され、記録材Ｐ上の未定着トナー像が記録材Ｐ上に加熱・加圧されて溶融定着される。定着ニップ部２７を通過した記録材Ｐは定着ベルト２０から曲率分離され、定着排紙ローラ２６で排出される。

２）定着ヒータ１６
定着ヒータ１６は、本実施例では、アルミナ基板上に、導電ペーストをスクリーン印刷法によって均一な厚さの膜状に塗布して抵抗発熱体を形成し、その上に耐圧ガラスによるガラスコートを施した、セラミックヒータを使用している。

図６はそのようなセラミックヒータの一例の構造模型図であり、（ａ）は一部切欠き表面模型図、（ｂ）は裏面模型図、（ｃ）は拡大横断面模型図である。

この定着ヒータ１６は、
１：通紙方向と直交する方向を長手とする横長のアルミナ基板ａ
２：上記のアルミナ基板ａの表面側に長手に沿ってスクリーン印刷により線状あるいは帯状に塗工した、電流が流れることにより発熱する銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）合金を含んだ導電ペーストの、厚み１０μｍ程度、幅１〜５ｍｍ程度の抵抗発熱体層ｂ
３：上記の抵抗発熱体層ｂに対する給電パターンとして、同じくアルミナ基板ａの表面側に銀ペーストのスクリーン印刷等によりパターン形成した、第１と第２の電極部ｃ・ｄ及び延長電路部ｅ・ｆ
４：抵抗発熱体層ｂと延長電路部ｅ・ｆの保護と絶縁性を確保するためにそれ等の上に形成した、定着ベルト２０との摺擦に耐えることが可能な、厚み１０μｍ程度の薄肉のガラスコートｇ
５：アルミナ基板ａの裏面側に設けた接触式サブサーミスタ１９
等からなる。

上記の定着ヒータ１６は表面側を下向きに露呈させてヒータホルダ１７に固定して支持させてある。

上記定着ヒータ１６の第１と第２の電極部ｃ・ｄ側には給電用コネクタ３２が装着される。ヒータ駆動回路部２８から上記の給電用コネクタ３２を介して第１と第２の電極部ｃ・ｄに給電される。これにより抵抗発熱体層ｂが発熱して定着ヒータ１６が迅速に昇温する。

３）定着装置１２の制御シーケンス
次に、本実施例における定着装置１２の立ち上げ時の制御シーケンスを説明する。図１はその制御フローチャート、図２は定着装置立ち上げ時の各部温度、定着ヒータ１６の点灯電力、定着モータ２９の速度の関係を示した図である。

ここで、以下の説明において、駆動源である定着モータ２９の回転速度に関して、「第１速度Ｖ１」とは、トナー像を記録材Ｐに定着させる画像定着実行時（画像加熱実行時）の設定回転速度である。「第２速度Ｖ１」とは、上記第１速度Ｖ１よりも速い設定の回転速度である。「第３速度」Ｖ３とは、上記第１速度Ｖ１よりも遅い設定の回転速度である。

また、「第１温度Ｔ１」とは、画像定着実行時（画像加熱実行時）の温調制御の目標温度である。本実施例では、この第１温度Ｔ１は１９０℃の設定である。「第２温度Ｔ２」とは、その第１温度Ｔ１よりも低い設定の温度である。本実施例では、この第２温度Ｔ２は、第１温度Ｔ１よりも少し低い、１８０℃の設定である。「第３温度Ｔ３」とは、第１温度Ｔ１よりも高い設定の温度である。本実施例では、この第３温度Ｔ３は、定着ヒータ１６を安全に使用できる上限温度近くの温度としてあり、２５０℃に設定している。

待機（スタンバイ）状態にある画像形成装置の制御回路部２１に画像形成動作開始信号が入力すると、制御回路部２１は画像形成装置の画像形成動作（印刷動作）を開始させる。定着装置１２については立ち上げ動作を開始させる。

まず、モータドライバ３１を制御して、定着モータ２９の回転駆動を第２の速度Ｖ２で開始する（ステップＳ１−１）。本実施例では、第２速度Ｖ２は、第１速度Ｖ１の約１．５倍の設定にしている。したがって、加圧ローラ２２と定着ベルト２０は、画像定着実行時の約１．５倍の速い速度で回転される。

同時に、ヒータ駆動回路２８から定着ヒータ１６への通電を開始し、サブサーミスタ１９の検出温度が第３温度Ｔ３（２５０℃）に保たれるように定着ヒータ１６の点灯電力を制御する（Ｓ１−２）。

制御回路部２１は、図２に示すように、サブサーミスタ１９の検出温度が第３温度Ｔ３よりも充分に低い時は、定着ヒータ１６をほぼ最大電力で点灯する。そして、サブサーミスタ１９の検出温度が第３温度Ｔ３に近づくと、電力を下げて、サブサーミスタ１９の検出温度を第３温度Ｔ３に保つ様に制御を続ける。

制御回路部２１は、その後、メインサーミスタ１８の検出温度が第２温度Ｔ２（１８０℃）に達した後（Ｓ１−３）、定着モータ２９の速度を、第２速度Ｖ２から第１速度Ｖ１に切り替える（Ｓ１−４）。

そして、制御回路部２１は、定着ヒータ１６の点灯電力をメインサーミスタ１８の検出温度が第２の設定温度Ｔ２に保たれるように制御を行い、２次転写ニップ部Ｍ側から定着装置１２に記録材Ｐが達するのを待つ（Ｓ１−５、Ｓ１−６）。

記録材Ｐが定着装置１２に達すると、制御回路部２１は、トナー像を記録材Ｐ上に加熱・加圧する為の第１温度Ｔ１及び電力設定（トナー像定着用温調設定）に切り替えて定着ヒータ１６を駆動する（Ｓ１−７）。これにより、記録材Ｐが定着ニップ部２７を挟持搬送されていく過程において、記録材Ｐ上にトナー像が定着される。

記録材Ｐの定着装置１２への到達検知と通過検知は、定着装置１２の記録材搬送方向上流側に配設したシートセンサＳＷからの記録材Ｐの先端・後端検知信号の入力に基づく制御回路部２１の演算によりなされる。

制御回路部２１は、設定された１枚或いは連続複数枚分の画像形成を実行した後、画像形成動作を終了させて、次の画像形成動作開始信号が入力するまで、画像形成装置を待機状態に保持する。定着装置１２については、定着ヒータ１６への通電をオフにし、また定着モータ２９の回転駆動をオフにして、定着装置１２の制御シーケンスを終了する。

図１３は比較例としての従来の制御における制御フローチャート、図１４はその従来の制御における定着装置の立ち上げ時の各部温度、定着ヒータ１６の点灯電力、定着モータ２９の速度の関係を示した図である。これとの対比で、本実施例の効果を説明する。

図１３の従来の制御フローチャートは、本実施例における図１の制御フローチャートとは異なり、定着モータ２９について、駆動開始時から、第１速度Ｖ１で回転させ（Ｓ１−１Ｂ）、途中での速度の切り替えが行われていない。

図１４の従来の制御における定着装置の立ち上げ時の各部温度、定着ヒータ１６の点灯電力、定着モータの速度の関係を示した図と、図２の本実施例における同じ図とを比較する。この比較において、サブサーミスタ１９の検出温度を第２温度Ｔ２に保っている部分で、本実施例の方がより多くの電力を定着ヒータ１６に通電している。これは、定着装置１２の立ち上げ時には、定着モータ２９の回転速度を、第１速度Ｖ１よりも速い第２速度Ｖ２にして、定着ベルト２０を高速に回転させることにより効率的に定着ヒータ１６の熱を定着ベルト２０に伝えることができるためである。

このため、メインサーミスタ１９の検出温度がより早く上昇し、定着装置１２の立ち上げを短時間に完了することができる。

特に、定着ニップ部幅が狭いもの、弾性層の厚みがより厚いものや、弾性層に用いられる材質の熱伝導率がより小さいものほど、定着ヒータの熱が定着ベルトに伝わりにくいため、定着ヒータの温度が上昇しやすく、上記の効果がより大きく発揮される。

かくして、定着ヒータ１６等の加熱体の熱をより効率的に、定着ベルト２０のような第１の回転体に伝達することができて、立ち上げ時間を短縮し、オンデマンドせいを向上させた、画像加熱装置及び画像形成装置を提供することができる。

次に実施例２として、定着ベルト２０の回転量を抑えた制御例を説明する。これは、定着ベルト２０の寿命の観点から言えば、できるだけ定着ベルト２０の回転量を抑えることが好ましいからである。

定着装置、画像形成装置の構成は実施例１と同様であるので、再度の説明を省略する。図７は本実施例の制御フローチャート、図８は本実施例における定着装置の立ち上げ時の各部温度、定着ヒータ１６の点灯電力、定着モータの速度の関係を示した図である。

待機状態にある画像形成装置に画像形成動作開始信号が入力すると、制御回路部２１は画像形成装置に画像形成動作を開始させる。定着装置１２については立ち上げ動作を開始させる。

まず、定着モータ２９の回転駆動を、第１速度Ｖ１よりも遅い第３速度Ｖ３で開始する。本実施例では画像定着時の第１速度Ｖ１の約２分の１の第３速度Ｖ３で回転を行なっている（Ｓ２−１）。したがって、加圧ローラ２２と定着ベルト２０が画像定着時の約２分の１の遅い速度で回転される。

同時に定着ヒータ１６への通電を開始する（Ｓ２−２）。その後、サブサーミスタ１９の検出温度が第３温度Ｔ３（２５０℃）に達するまで、定着ヒータ１６の点灯を継続する（Ｓ２−３）。このときの定着ヒータ１６への通電電力はもっとも立ち上がりの早い系として本実施例においては最大電力固定としている。もちろん、最大電力の制限やオーバーシュート対策としてサブサーミスタ１９の検出温度状態によって電力を可変に制御しても良い。

サブサーミスタ１９の検出温度が第３温度Ｔ３に達すると（Ｓ２−３）、定着モータ２９の回転速度を、画像定着時の第１速度Ｖ１よりも速い第２速度Ｖ２に切り換える。本実施例では、この第２速度Ｖ２は、実施例１と同様に画像定着時の第１速度Ｖ１の約１．５倍の回転速度としている（Ｓ２−４）。

その後の制御（Ｓ２−５〜Ｓ２−１０）は実施例１の（Ｓ１−２〜Ｓ１−７）と全く同様であるので説明は省略する。

このように制御を行うことで、定着ベルト２０の回転量を少なく抑え、かつ高速に定着装置の立ち上げを行うことができる。

かくして、実施例１の装置と同様な効果を得ことができるとともに、定着ベルト２０の回転量を抑えた、画像加熱装置及び画像形成装置を提供することができる。

次に実施例３として、定着ヒータ１６上に配置されたサブサーミスタ１９を有しない定着装置１２における制御例を説明する。サブサーミスタ１９を用いた方が最適な制御を行う上では好ましい。しかしながらコストダウン及び定着ヒータ１６上のスペースの問題でサブサーミスタ１９を搭載することが困難な場合もある。本実施例はその場合の制御例を説明するものである。

図９・図１０は本実施例における定着装置１２を示している。この定着装置は、実施例１の図４・図５の定着装置１２からサブサーミスタ１９を除いたものである。その他の定着装置構成や、画像形成装置構成は実施例１と同様であるから再度の説明は省略する。

図１１は本実施例の制御フローチャート、図１２は本実施例における定着装置の立ち上げ時の各部温度、定着ヒータ１６の点灯電力、定着モータの速度の関係を示した図である。

ここで、図１２中に示してある「定着ヒータ裏温度」は、本実施例の構成においては測定する素子は無く制御には用いない。しかしながら、制御仕様の決定プロセスにおいて必要となり、本実施例の説明を補助するために図示してある。

待機状態にある画像形成装置に画像形成動作開始信号が入力すると、制御回路部２１は画像形成装置に画像形成動作を開始させる。定着装置１２については立ち上げ動作を開始させる。

まず、定着モータ２９の回転駆動を、第１速度Ｖ１よりも速い第２速度で開始する。本実施例では画像定着時の第１速度Ｖ１より約１．５倍の第２速度Ｖ２で回転を行なっている（Ｓ３−１）。

同時に定着ヒータ１６への通電を開始する（Ｓ３−２）。その後メインサーミスタ１８の検出温度が前記第２温度Ｔ２（１８０℃）よりも少し低い設定にした第４温度Ｔ４（本実施例では１５０℃とする）に達するまで、定着ヒータ１６の点灯を継続する（Ｓ３−３）。このときの定着ヒータ１６への通電電力はもっとも立ち上がりの早い系として本実施例においては最大電力固定としている。もちろん最大電力の制限やオーバーシュート対策としてメインサーミスタ１８の検出温度状態によって電力を可変に制御しても良い。

メインサーミスタ１８の検出温度が第４温度Ｔ４＝１５０℃に達すると（Ｓ３−３）、定着ヒータ１６への通電を最大電力の５０％に低減する（Ｓ３−４）。この電力に固定したまま、メインサーミスタ１８が第２温度Ｔ２（１８０℃）に達するまで待つ（Ｓ３−５）。

メインサーミスタ１８が第２温度Ｔ３に達すると、定着モータ２９の速度を、第２速度Ｖ２から第１速度Ｖ１に切り替える（Ｓ３−６）。また、定着ヒータ１６の点灯電力をメインサーミスタ１８の検出温度が第２温度Ｔ２に保たれるように、定着ヒータ１６への通電を制御する。

その後の制御（Ｓ３−８〜Ｓ３−９）は実施例１の制御（Ｓ１−６〜Ｓ１−７）と全く同様であるので説明は省略する。

ここで、ステップＳ３−３の切り替え温度（第４温度Ｔ４＝１５０℃）及びＳ３−４の通電電力（最大電力の５０％）は、定着ヒータ裏温度が使用可能な最高温度（本実施例では２５０℃）を超えないようにあらかじめ定めた数値である。

本実施例のように立ち上げ中に定着モータ２９を高速で回転することにより、従来の定着モータの速度をトナー像の定着時と同じ速度Ｖ１で立ち上げる場合と比較して、立ち上げ時間の短縮化が図れる。すなわち、Ｓ３−３の切り替え温度をより高温に、Ｓ３−４の通電電力をより大きくすることが可能となり、立ち上げ時間の短縮化が図れる。

また、これらの切り替え温度Ｔ４及び通電電力は数値は定着ニップ部幅や、定着ベルト２０の弾性層に用いられる材質の熱伝導率などによって最適な値は変化するため、定着装置の構成によって最適な数値をあらかじめ求めておくこととなる。

さらに、同一構成でも、定着装置間のばらつきや立ち上げ時の周囲環境も考慮して数値を決定する必要がある。

このように悪い条件に合わせて切り替え温度及び通電電力の条件を決める必要があるため、実施例１の形態と比較するとやや立ち上げ時間が長くなるが、サブサーミスタ１９の無い構成においても従来より立ち上げ時間の短縮が図れる。

１）実施例１〜３において、加熱体１６はセラミックヒータに限られない。電磁誘導発熱部材や、高周波吸収発熱部材等であってもよい。

２）第１の回転体２０は、円筒状又はエンドレスの樹脂フィルム部材あるいはベルト部材であってもよい。

３）第２の回転体２２は、加圧ローラに限られず、円筒状又はエンドレスのフィルム部材あるいはベルト部材であってもよい。また、第２の回転体２２の内部にも加熱体を配設して加熱する装置構成にすることもできる。

実施例１における定着装置立ち上げ制御フローチャートである。 実施例１の制御における定着装置の各部の温度、速度等の制御状態を示した図である。 実施例１における画像形成装置の概略構成図である。 実施例１における定着装置の要部の概略の横断面模型図である。 実施例１における定着装置の要部の概略の斜視模型図である。 実施例１における定着装置の加熱体の概略構成図である。 実施例２における定着装置立ち上げ制御フローチャートである。 実施例２の制御における定着装置の各部の温度、速度等の制御状態を示した図である。 実施例３における定着装置の要部の概略の横断面模型図である。 実施例３における定着装置の要部の概略の斜視模型図である。 実施例３における定着装置立ち上げ制御フローチャートである。 実施例３の制御における定着装置の各部の温度、速度等の制御状態を示した図である。 従来における定着装置立ち上げ制御フローチャートである。 従来の制御における定着装置の各部の温度、速度等の制御状態を示した図である。

符号の説明

１Ｍ、１Ｃ、１Ｙ、１Ｂｋ 画像形成部
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 感光ドラム
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 帯電ローラ
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 現像装置
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ 転写ローラ
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ ドラムクリーニング装置
１２ 定着装置
１６ セラミックヒータ（加熱体）
１８ メインサーミスタ（第１の温度検出手段）
１９ サブサーミスタ（第２の温度検出手段）
２０ 定着ベルト（第１の回転体）
２１ 電源（電力供給部）
２２ 加圧ローラ（第２の回転体）
４０ 中間転写ベルト
４４ ２次転写ローラ
４５ ベルトクリーニング装置
４６ レジストローラ
５０ 環境センサ
５１ メディアセンサ
Ｐ 記録材
Ｎ （１次）転写部
Ｍ （２次）転写部
ｔ トナー

Claims (5)

1. 電力供給を受けて発熱する加熱体と、前記加熱体に電力を供給する電力供給部と、前記加熱体により加熱される第１の回転体と、前記第１の回転体と圧接部を形成する第２の回転体と、前記第２の回転体を回転駆動する駆動源と、前記加熱体と異なる部分の温度を検出する第１の温度検出手段と、装置を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記第１の温度検出手段によって検知された温度を基に前記電力供給部から前記加熱体に供給する電力をフィードバック制御することで前記第１の回転体の温度制御を行い、前記圧接部で画像を担持した記録材を挟持搬送して画像加熱する画像加熱装置において、
   前記制御手段は、装置を立ち上げる際に、前記第１の温度検出手段よって検知された温度が、画像加熱実行時における温度制御の目標温度である第１温度Ｔ１よりも低い設定の温度である第２温度Ｔ２に達するまでは、前記駆動源の回転速度を、画像加熱実行時における設定回転速度である第１速度Ｖ１とは異なる設定の速度である第２速度Ｖ２に制御することを特徴とする画像加熱装置。
2. 前記第２速度Ｖ２は前記第１速度Ｖ１よりも高速であることを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
3. 前記加熱体の温度を検出する第２の温度検出手段を有し、前記制御手段は、前記駆動源が前記第２速度Ｖ２で駆動されている間は、前記第２の温度検出手段よって検知された温度を基に前記電力供給部から前記加熱体に供給する電力をフィードバック制御することで前記加熱体の温度制御を行い、前記駆動源の速度を第１速度Ｖ１に切り替えた後に、前記第１の温度検出手段によって検知された温度を基に前記電力供給部から前記加熱体に供給する電力をフィードバック制御することで前記第１の回転体の温度制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像加熱装置。
4. 電力供給を受けて発熱する加熱体と、前記加熱体に電力を供給する電力供給部と、前記加熱体により加熱される第１の回転体と、前記第１の回転体と圧接部を形成する第２の回転体と、前記第２の回転体を回転駆動する駆動源と、前記加熱体と異なる部分の温度を検出する第１の温度検出手段と、装置を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記第１の温度検出手段によって検知された温度を基に前記電力供給部から前記加熱体に供給する電力をフィードバック制御することで前記第１の回転体の温度制御を行い、前記圧接部で画像を担持した記録材を挟持搬送して画像加熱する画像加熱装置において、
   前記加熱体の温度を検出する第２の温度検出手段を有し、前記制御手段は、装置を立ち上げる際に、前記第２の温度検出手段によって検知される温度が、画像加熱実行時における温度制御の目標温度である第１温度Ｔ１よりも高い設定の温度である第３温度Ｔ３に達するまでは、前記駆動源の回転速度を、画像加熱実行時における設定回転速度である第１速度Ｖ１よりも低速な設定の第３速度Ｖ３で駆動し、前記第２の温度検出手段によって検知される温度が前記第３温度Ｔ３に達した後から前記第１の温度検出手段によって検知される温度が前記第１温度よりも低い設定の温度である第２温度Ｔ２に達するまでは、前記第１速度Ｖ１よりも高速な設定の速度である第２速度Ｖ２で駆動するように制御することを特徴とする画像加熱装置。
5. 記録材上に未定着画像を形成する画像形成手段と、未定着画像を担持した記録材を加熱して未定着画像を記録材に定着させる定着手段と、を有する画像形成装置において、前記定着手段が、請求項１から４の何れかに記載の画像加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。