JP2013164475A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】主電源ＯＮ後の２回目の定着動作時のコールドオフセットを抑制することができる定着装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】制御手段としての制御部２００は、一連の定着動作が主電源ＯＮ後の最初の定着動作か否かをチェックする（Ｓ３）。主電源ＯＮ後の最初の定着動作の場合は、一連の定着動作における最終のシートとしての用紙の後端がニップ部Ｎを抜けた後に行う表面無端移動体としての定着ベルト１２１を所定温度に維持しながら、定着ベルト１２１と加圧部材としての加圧ローラ１２２とを回転させる事後動作の設定時間を、設定時間Ａに設定し（Ｓ４）、２回目以降の定着動作後の事後動作よりも長い時間、事後動作を実施する。
【選択図】図６

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関するものである。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の各種画像形成装置に用いられる定着装置として、金属基材と弾性ゴム層などから成る無端移動体としての薄肉の定着ベルトを備えるものが知られている。このように、低熱容量化された薄肉の定着ベルトを備えることで、定着ベルトの加熱に必要なエネルギーを大幅に低減することができ、ウォームアップ時間（電源投入時など、常温状態から印刷可能な所定の温度（リロード温度）にするまでに要する時間）や、ファーストプリント時間（印刷要求を受けた後、印刷準備を経て印字動作を行い排紙が完了するまでの時間）の短縮化を図れる。

従来、この種の定着装置には、図８に示すように、無端ベルト（定着ベルト）９０１と、無端ベルト９０１の内部に配設された略パイプ状の金属熱伝導体９０２と、金属熱伝導体９０２内に配設された加熱源たる熱源９０３と、無端ベルト９０１を介して金属熱伝導体９０２に当接してニップ部Ｎを形成する加圧部材としての加圧ローラ９０４を備えているものがある（特許文献１参照）。金属熱伝導体９０２の加圧ローラ９０４と対向する部分は、他の部分に比べ薄肉に形成され、かつ、外周面が平面状に加工されている。無端ベルト９０１は、加圧ローラ９０４の回転により連れ回りし、このとき、金属熱伝導体９０２は無端ベルト９０１の移動をガイドする。また、金属熱伝導体９０２内の加熱源たる熱源９０３により金属熱伝導体９０２を介して無端ベルト９０１が加熱されることで、無端ベルト９０１全体を温めることを可能にしている。低熱容量化された薄肉の定着ベルトを備えることで、加熱待機時からのファーストプリントタイムを短縮することができ、かつ高速回転時の熱量不足を解消することが可能となっている。

また、さらなる省エネ性及びファーストプリントタイム短縮のために、無端ベルトを直接（金属熱伝導体を介さずに）加熱する定着装置が提案されている（特許文献２参照）。

図９に示す例では、無端ベルト９０１の内側から上記パイプ状の金属熱伝導体を取り除き、代わりに、加圧ローラ９０４と対向する位置に板状のニップ形成手段としてのニップ形成部材９０５を設けている。ニップ形成部材９０５を配設した箇所以外で無端ベルト９０１を熱源９０３によって直接加熱することができるので、伝熱効率が大幅に向上し消費電力の低減を図ることができる。このため、加熱待機時からのファーストプリントタイムをさらに短縮することが可能となる。また、金属熱伝導体を設けないことによるコストダウンも期待できる。

しかしながら、無端ベルト９０１を直接加熱する定着装置においては、主電源ＯＮ後の２回目の定着動作時にコールドオフセットが生じる場合があるという課題が発生した。コールドオフセットとは、定着動作時の熱量の不足により、トナー像内の各トナー粒子を十分に軟化させることができずに、一部のトナー粒子が用紙から剥がれてしまう現象である。

本発明者らは、上記課題について、鋭意研究した結果、次のことがわかった。すなわち、主電源ＯＮ後、ウォームアップ動作を行い、無端ベルト９０１を所定の温度にまで昇温させる。このとき、ニップ形成部材９０５にも無端ベルト９０１や熱源９０３から熱が与えられる。主電源ＯＮ直後は、定着装置内部の温度、定着装置の各部材（無端ベルト９０１、ニップ形成部材９０５、加圧ローラ９０４など）の温度は、低い温度である。このため、熱源９０３から無端ベルト９０１に付与された熱は、無端ベルト９０１の周囲に放熱されたり、加圧ローラ９０４やニップ形成部材９０５に奪われたりして、無端ベルト９０１の表面温度が上記所定の温度に到達するまでに時間を要する。この間、ニップ形成部材９０５には、熱源９０３や無端ベルト９０１から多くの熱量が付与され、蓄熱される。このため、主電源をＯＮして、ウォームアップ動作後に行われるファーストプリントは、ニップ形成部材９０５に十分な熱量が蓄熱されており、通紙時のニップ形成部材９０５の温度低下が抑制される。従って、無端ベルト９０１の熱がニップ形成部材９０５に奪われるのが抑制され、ファーストプリントにおいては、コールドオフセットは発生しなかったと考えられる。

ファーストプリント終了後、定着装置は、熱源９０３への通電をＯＦＦにするスリープモードや、無端ベルト９０１の温度を定着温度よりも低い所定の温度に維持する待機モードなどに遷移する。ニップ形成部材９０５は、両端を不図示の側板に支持されており、待機またはスリープモード中にニップ形成部材９０５から側板へと熱が移動する。無端ベルト９０１の周囲（定着装置内）は、ファーストプリント時に十分に暖められているが、画像形成装置内は、未だ十分には暖められていない。このため、ニップ形成部材９０５から側板に移動した熱が側板から放熱され、ファーストプリント終了後の待機中にニップ形成部材９０５の温度が低下する。２回目の定着動作前のウォームアップ動作時は、上述したように無端ベルト９０１の周囲（定着装置内）は、ファーストプリント前のウォームアップ動作時よりも暖められているため、無端ベルト９０１から周囲への放熱が抑制され、無端ベルト９０１は、１回目に比べ早い段階で所定の温度に達する。その結果、２回目の定着動作前のウォームアップ動作でニップ形成部材９０５に付与される熱量が少なくなり、ニップ形成部材９０５が十分に加熱されない。従って、２回目の定着動作時に無端ベルト９０１からニップ形成部材９０５へ奪われる熱量がファーストプリント時よりも多くなる。その結果、無端ベルト９０１の温度がファーストプリント時よりも低下して、２回目の定着動作時にコールドオフセットが発生したと考えられる。また、３回目以降においては、画像形成装置内部も十分に暖められ、側板からの放熱も少なくなるため、待機中のニップ形成部材９０５の温度低下が抑えられ、コールドオフセットの発生が抑えられたと考えられる。

本発明は以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的は、主電源ＯＮ後の２回目の定着動作時のコールドオフセットを抑制することができる定着装置および画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、内部が中空の表面無端移動体と、前記表面無端移動体を加熱する加熱源と、前記表面無端移動体とニップを形成する加圧部材と、前記表面無端移動体内部で前記加圧部材と対向しニップを形成するニップ形成手段とを備えた定着装置において、主電源ＯＮしてから最初の一連の定着動作における最終の記録部材の後端が上記ニップを抜けた後に前記表面無端移動体を所定の温度に維持しながら前記表面無端移動体と前記加圧部材とを回転させる最初の事後動作の時間を、２回目以降の事後動作時間よりも長くしたことを特徴とするものである。

本発明によれば、主電源ＯＮしてから最初の事後動作時間を、２回目以降の事後動作時間よりも長くすることで、ニップ形成手段に十分な熱量が供給される。これにより、２回目の定着動作までの間の待機中におけるニップ形成手段の温度低下を抑制することができる。よって、２回目の定着動作時に、無端移動体の熱が、ニップ形成手段に奪われるのを抑制することができ、無端移動体の温度低下を抑制することができる。これにより、２回目の定着動作時のコールドオフセットを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体の一構成例を示す概略構成図。 本実施形態に係る定着装置の一構成例を示す概略構成図。 （ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ定着ベルトの端部の構成を示す斜視図、平面図及び側面図。 本実施形態に係る定着装置の他の構成例を示す概略構成図。 定着装置を制御する制御系の要部の一例を示すブロック図。 定着動作の制御フロー図。 変形例１における定着動作の制御フロー図。 従来例に係る定着装置の概略構成図。 他の従来例に係る定着装置の概略構成図。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明の実施の形態を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

まず、本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体の一構成例を示す概略構成図である。図１に示す画像形成装置は、タンデム方式のカラーレーザープリンタであり、その装置本体の中央部に、複数の色画像を形成する作像部（図示の例では４つの作像部）からなる画像ステーションが設けられている。複数の作像部は、無端ベルト状の中間転写体としての中間転写ベルト（以下「転写ベルト」という。）１１の展張方向に沿って並置され、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。

図１において、画像形成装置１０００は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する複数の像担持体としての感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋが並設されている。各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに形成された各色の可視像であるトナー像は、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに対峙しながら矢印Ａ１方向に移動可能な転写ベルト１１に対して１次転写工程が実行され、各色のトナー像が転写ベルト１１に重畳転写される。その後、転写ベルト１１に重畳転写された各色のトナー像は、記録媒体としての用紙Ｓに対して２次転写工程が実行されることにより、用紙Ｓに一括転写される。

各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋの周囲には、感光体ドラムの回転に従い画像形成処理するための各種装置が配置されている。ここで、ブラックの画像形成を行う感光体ドラム２０Ｂｋを対象として説明すると、感光体ドラム２０Ｂｋの周囲には、その感光体ドラム２０Ｂｋの回転方向に沿って画像形成処理を行う、帯電装置３０Ｂｋ、現像装置４０Ｂｋ、１次転写手段としての１次転写ローラ１２Ｂｋ、およびクリーニング装置５０Ｂｋが配置されている。帯電後の感光体ドラム２０Ｂｋに対して行われる静電潜像の書き込みには、感光体ドラム２０Ｂｋの表面を露光する露光手段としての光書込装置８が用いられる。

光書込装置８は、光源としての半導体レーザ、カップリングレンズ、ｆθレンズ、トロイダルレンズ、折り返しミラー、光偏向手段としての回転多面鏡（ポリゴンミラー）などを備えている。光書込装置８は、画像データに基づいて、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋの表面へ書き込み光（レーザー光）Ｌｂを照射し、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに静電潜像を形成するように構成されている。

転写ベルト１１に対する重畳転写は、転写ベルト１１が図中Ａ１方向に移動する過程において、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに形成された可視像（トナー像）が転写ベルト１１の同じ位置に重ねて転写されるように行われる。より具体的には、転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに対向して配設された複数の１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋそれぞれに１次転写バイアスが印加される。この１次転写バイアスが印加された１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋにより、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに形成された可視像（トナー像）が、転写ベルト１１のＡ１方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして重畳転写される。

複数の１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋはそれぞれ対応する感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋとの間で転写ベルト１１を挟み込んで１次転写ニップを形成している。また、各１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋには、図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）からなる１次転写バイアスが各１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋに印加されるようになっている。

各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋは、図中Ａ１方向の上流側からこの順で並んでいる。各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像をそれぞれ形成する前記複数の作像部に設けられている。

また、画像形成装置１０００は、前記複数の作像部のほか、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋの上方に配設された転写ベルトユニット（転写装置）１０と、２次転写手段としての２次転写ローラ５と、転写ベルトクリーニング装置１３と、複数の作像部の下方に配設された光書込装置８とを備えている。

転写ベルトユニット１０は、前述の無端状のベルトである転写ベルト１１及び複数の１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋのほか、転写ベルト１１が掛け回されている駆動ローラ７２や従動ローラ７３等の複数のベルト支持部材を備えている。駆動ローラ７２が回転駆動されることことにより、転写ベルト１１は図中矢印Ａ１で示す方向に周回走行（回転）するようになっている。駆動ローラ７２は、転写ベルト１１を介して２次転写ローラ５に対向する２次転写バックアップローラとしても機能する。従動ローラ７３は、転写ベルト１１を介してクリーニング装置１３に対向するクリーニングバックアップローラとしても機能する。また、従動ローラ７３は、転写ベルト１１に対する張力付勢手段としての機能も備えているため、従動ローラ７３には、バネなどを用いた付勢手段が設けられている。これらの転写ベルトユニット１０と１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋと２次転写ローラ５と転写ベルトクリーニング装置１３とを有するように、転写装置７１が構成されている。

２次転写ローラ５は、転写ベルト１１に対向して配設され、転写ベルト１１に従動して連れ回りする。また、２次転写ローラ５は、２次転写バックアップローラとしても機能する駆動ローラ７２との間で転写ベルト１１を挟み込んで２次転写ニップを形成している。また、上記１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋと同様に、２次転写ローラ５にも図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）からなる２次転写バイアスが２次転写ローラ５に印加されるようになっている。

転写ベルトクリーニング装置１３は、転写ベルト１１を介して従動ローラ７３に対向するように配設され、転写ベルト１１の表面をクリーニングする。図示の例では、ベルトクリーニング装置３５は、転写ベルト１１に当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードとを有する。また、ベルトクリーニング装置３５から伸びた図示しない廃トナー移送ホースは、図示しない廃トナー収容器の入り口部に接続されている。

更に、画像形成装置１０００には、記録媒体としての用紙Ｓが収容された記録媒体収容手段としての給紙カセット（用紙給送装置）６１と、記録媒体繰り出し手段としてのレジストローラ対４と、記録媒体先端検知手段としての図示しない用紙先端センサとが設けられている。給紙カセット６１は、画像形成装置１０００の本体下部に配設され、最上位の用紙Ｓの上面に当接する記録媒体給送手段としての給送ローラ３を有し、給送ローラ３が反時計回り方向に回転駆動されることにより、最上位の用紙Ｓをレジストローラ対４に向けて給送するようになっている。

また、プリンタ本体内には、用紙Ｐを給紙カセット６１から２次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための用紙搬送路が配設されている。この用紙搬送路Ｒの２次転写ローラ５の位置よりも用紙搬送方向上流側に、２次転写部（２次転写ニップ）へ用紙Ｐを繰り出すように搬送するレジストローラ対４が配設されている。レジストローラ対４は、給紙カセット６１から搬送されてきた用紙Ｓを、上記複数の作像部からなる画像ステーションによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、２次転写ローラ５と転写ベルト１１との間の２次転写部（２次転写ニップ）に向けて繰り出す。用紙先端センサは、用紙Ｓの先端がレジストローラ対４に到達したことを検知する。

ここで、記録媒体としての用紙には、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシート、記録シート等が含まれる。また、給紙カセットなどの給紙カセット６１のほかに、手差しで用紙を供給できるように手差し給紙機構を備えてもよい。

また、画像形成装置１０００は、トナー像が転写された用紙Ｓにトナー像を定着させるための定着手段としての定着装置１００と、記録媒体排出手段としての排紙ローラ７と、記録媒体積載手段としての排紙トレイ１７と、複数のトナー容器としてのトナーボトル９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｂｋとを備えている。排紙ローラ７は、定着済みの用紙Ｓを画像形成装置１０００の本体外部に排出する。排紙トレイ１７は、画像形成装置１０００の本体上部に配設され、排紙ローラ７により画像形成装置１０００の本体外部に排出された用紙Ｓを積載する。

複数のトナーボトル９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｂｋはそれぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーが充填され、プリンタ本体の上部であって排紙トレイ１７の下側に設けられた複数のボトル収容部それぞれに着脱可能に装着されている。また、各トナーボトル９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｂｋと各現像装置４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋとの間には、図示しない補給路が設けてあり、この補給路を介して各トナーボトル９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｂｋから対応する現像装置４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋへトナーが補給されるようになっている。

転写装置７１に装備されているクリーニング装置１３は、詳細な図示を省略するが、転写ベルト１１に対向、当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードとを有している。このクリーニングブラシとクリーニングブレードとにより、転写ベルト１１上の残留トナー等の異物が掻き取り除去されて転写ベルト１１がクリーニングされる。クリーニング装置１３は、転写ベルト１１から除去した残留トナーを搬出し廃棄するための図示しない排出手段を有している。

次に、上記構成の画像形成装置１０００の基本的動作について説明する。
画像形成装置１０００において作像動作が開始されると、各作像部における各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋが図示しない駆動装置によって図の時計回りに回転駆動され、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋの表面が帯電装置３０Ｙ、３０Ｃ、３０Ｍ、３０Ｂｋによって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋの表面には、光書込装置８からレーザー光がそれぞれ照射されて、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋの表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋ上に形成された静電潜像に、各現像装置４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋによってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。

また、作像動作が開始されると、駆動ローラ（２次転写バックアップローラ）７２が図１の反時計回りに回転駆動し、転写ベルト１１を図の矢印Ａ１で示す方向に周回走行させる。そして、各１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋに、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、各１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋと各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋとの間の１次転写ニップにおいて所定の転写電界が形成される。

その後、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋの回転に伴い、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋ上の各色のトナー画像が１次転写ニップに達したときに、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋ上のトナー画像が転写ベルト１１上に順次重ね合わせて転写される。かくして転写ベルト１１の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。また、転写ベルト１１に転写しきれなかった各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋ上のトナーは、クリーニング装置５０Ｙ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｂｋによって除去される。その後、図示しない除電装置によって各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋの表面が除電され、表面電位が初期化される。

画像形成装置の下部では、給送ローラ３が回転駆動を開始し、給紙カセット６１から用紙Ｐが搬送路に送り出される。搬送路に送り出された用紙Ｐは、レジストローラ対４によってタイミングをはかられて、２次転写ローラ５と駆動ローラ（２次転写バックアップローラ）７２との間の２次転写ニップに送られる。このとき、２次転写ローラ５には、転写ベルト１１上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、２次転写ニップに所定の転写電界が形成されている。

その後、転写ベルト１１の周回走行に伴って、転写ベルト１１上のトナー画像が２次転写ニップに達したときに、上記２次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、転写ベルト１１上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。また、このとき用紙Ｐに転写しきれなかった転写ベルト１１上の残留トナーは、転写ベルトクリーニング装置１３によって除去され、除去されたトナーは図示しない廃トナー収容器へと搬送され回収される。

その後、用紙Ｐは定着装置１００へと搬送され、定着装置１００によって用紙Ｐ上のトナー画像が当該用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、排紙ローラ７によって装置外へ排出され、排紙トレイ１７上にストックされる。

なお、以上の説明は、用紙上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つの作像部のいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つの作像部を使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

次に、上記構成の画像形成装置１０００に用いることができる定着装置１００のより具体的な構成例について説明する。
図２は、本実施形態に係る定着装置１００の一構成例を示す概略構成図である。図２において、定着装置１００は、回転可能に設けられた加熱回転体からなる無端移動体としての定着ベルト１２１と、定着ベルト１２１に対向して回転可能に設けられた対向回転体からなる加圧部材としての加圧ローラ１２２と、定着ベルト１２１を加熱する加熱源としてのハロゲンヒータ１２３とを備えている。更に、定着装置１００は、定着ベルト１２１を介して対向する加圧ローラ１２２とニップ部Ｎを形成するニップ形成部材１２４と、ニップ形成部材１２４を支持する支持部材としてのステー１２５とで構成されるニップ形成手段と、ハロゲンヒータ１２３から放射される光を定着ベルト１２１へ反射する反射部材１２６とを備えている。また、定着装置１００は、定着ベルト１２１の温度を検知する温度検知手段としての温度センサ１２７と、定着ベルト１２１から用紙を分離する記録媒体分離手段としての分離部材１２８と、加圧ローラ１２２を定着ベルト１２１へ加圧する図示しない加圧手段等を備えている。

定着ベルト１２１は、その内周側から、ハロゲンヒータ１２３により輻射熱で直接加熱される。また、ニップ形成部材１２４は、定着ベルト１２１の内側すなわち定着ベルト１２１の内周側で囲まれた内部に設けられ、定着ベルト１２１の内面と直接摺動するように、又は図示しない摺動シートを介して間接的に摺動するように配置されている。

なお、図２の例では、上記ニップ部Ｎの形状が平坦状であるが、凹形状やその他の形状であってもよい。上記ニップ部の形状が凹形状の場合は、用紙Ｓの先端の排出方向が加圧ローラ１２２寄りになり、分離性が向上するので、ジャムの発生が抑制される。

定着ベルト１２１は、薄肉で可撓性を有する無端状のベルト部材（フィルムも含む）で構成されている。詳しくは、定着ベルト１２１は、ニッケルもしくはＳＵＳ等の金属材料又はポリイミド（ＰＩ）などの樹脂材料で形成された内周側の基材と、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などで形成された外周側の離型層によって構成されている。離型層により、トナーが付着しないように離型性を持たせている。また、基材と離型層との間に、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等のゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。シリコーンゴム層などの弾性層がある場合は、未定着画像を押し潰して定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部にユズ肌状の光沢ムラ（ユズ肌画像）が残りにくい。このようなユズ肌状の光沢ムラ（ユズ肌画像）の発生を効果的に防止するには、例えばシリコーンゴム層を所定の厚さ以上（例えば１００［μｍ］以上）設けるのが好ましい。このシリコーンゴム層が変形することにより、ベルト表面の微小な凹凸が吸収され、ユズ肌画像が改善する。

加圧ローラ１２２は、芯金１２２ａと、芯金１２２ａの外周面側に設けられた発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等から成る弾性層１２２ｂと、弾性層１２２ｂの表面に設けられたＰＦＡ又はＰＴＦＥ等から成る離型層１２２ｃとを有する。加圧ローラ１２２は、図示しないスプリング等の加圧手段によって定着ベルト１２１側へ加圧され、定着ベルト１２１を介してニップ形成部材１２４に当接している。この加圧ローラ１２２と定着ベルト１２１とが圧接する箇所では、加圧ローラ１２２の弾性層１２２ｂが押しつぶされることで、所定の幅のニップ部Ｎが形成されている。

また、加圧ローラ１２２は、画像形成装置１０００の本体に設けられた図示しないモータ等の駆動源からギヤ等を介して駆動力が伝達されて回転駆動するように構成されている。加圧ローラ１２２が回転駆動すると、その駆動力がニップ部Ｎで定着ベルト１２１に伝達され、定着ベルト１２１が従動回転するようになっている。

定着ベルト１２１は加圧ローラ１２２により連れ回り回転する。図２の構成例の場合は、加圧ローラ１２２が図示しないモータ等の駆動源により回転し、ニップ部Ｎで定着ベルト１２１に駆動力が伝達されることにより、定着ベルト１２１が回転する。定着ベルト１２１は、ニップ部Ｎで挟み込まれて回転し、ニップ部Ｎ以外では両端部で後述のベルト保持部材１４０にガイドされて走行する。

なお、本実施形態では、加圧ローラ１２２を中実のローラとしているが、中空のローラであってもよい。その場合、加圧ローラ１２２の内部にハロゲンヒータ等の加熱源を配設してもよい。また、弾性層が無い場合は、熱容量が小さくなり定着性が向上するが、未定着トナーを押しつぶして定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部に光沢ムラが生じる可能性がある。これを防止するには、厚さ１００［μｍ］以上の弾性層を設けることが望ましい。厚さ１００［μｍ］以上の弾性層を設けることで、弾性層１２２ｂの弾性変形により微小な凹凸を吸収することができるので、光沢ムラの発生を回避することができるようになる。

加圧ローラ１２２の弾性層１２２ｂはソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ１２２の内部に加熱源が無い場合は、スポンジゴムなどの断熱性の高いゴムを用いてもよい。スポンジゴムなどの断熱性が高いゴムを用いることで定着ベルト１２１の熱が奪われにくくなるので、より望ましい。また、上記加熱回転体からなる定着ベルト１２１等のベルト部材及び対向回転体からなる加圧ローラ１２２等の加圧部材は、互いに圧接する場合に限らず、加圧を行わず単に接触させるだけの構成とすることも可能である。

ハロゲンヒータ１２３は、両端部が定着装置１００の側板１４２（図３参照）に固定されている。ハロゲンヒータ１２３は、画像形成装置１０００の本体に設けられた電源部により出力制御されて発熱するように構成されている。この電源部によるハロゲンヒータ１２３の出力制御は、例えば上記温度センサ１２７による定着ベルト１２１の表面温度の検知結果に基づいて、ハロゲンヒータ１２３のオン／オフ又は通電量を制御するように行われる。このようなヒータ１２３の出力制御によって、定着ベルト１２１の温度（定着温度）を所望の温度に設定できるようになっている。また、定着ベルト１２１を加熱する加熱源として、ハロゲンヒータ以外に、ＩＨ（電磁誘導加熱）、抵抗発熱体、又はカーボンヒータ等を用いてもよい。

ニップ形成部材１２４は、ベースパッド１３１と、ベースパッド１３１の表面に設けられた摺動シート（低摩擦シート）１３０とを有する。ベースパッド１３１は、定着ベルト１２１の軸方向又は加圧ローラ１２２の軸方向に渡って連続して長手状に配設されており、加圧ローラ１２２の加圧力を受けてニップ部Ｎの形状を決めるものである。

また、ニップ形成部材１２４のベースパッド１３１は、ステー１２５によって固定支持されている。これにより、加圧ローラ１２２による圧力でニップ形成部材１２４に撓みが生じるのを防止し、加圧ローラ１２２の軸方向に渡って均一なニップ幅が得られるようにしている。

ニップ形成部材１２４のベースパッド１３１は、耐熱温度２００℃以上の耐熱性部材で構成されている。これにより、トナー定着温度域で、熱によるニップ形成部材１２４の変形を防止し、安定したニップ部Ｎの状態を確保して、出力画質の安定化を図っている。ベースパッド１３１には、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの一般的な耐熱性樹脂を用いることが可能である。

摺動シート１３０は、ベースパッド１３１の少なくとも定着ベルト１２１と対向する表面に配設されていればよい。これにより、定着ベルト１２１が回転する際、この低摩擦シートに対し定着ベルト１２１が摺動することで、定着ベルト１２１に生じる駆動トルクが低減され、定着ベルト１２１への摩擦力による負荷が軽減される。なお、摺動シートを有しない構成とすることも可能である。

ステー１２５は、ニップ形成部材１２４の撓み防止機能を満足するために、ステンレスや鉄等の機械的強度が高い金属材料で形成することが望ましい。また、ベースパッド１３１も、強度確保のためにある程度硬い材料で構成されていることが望ましい。ベースパッド１３１の材料としては、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の樹脂や、金属、あるいはセラミックなどを適用することができる。

反射部材１２６は、ステー１２５とハロゲンヒータ１２３との間に配設されている。本実施形態では、反射部材１２６をステー１２５に固定している。反射部材１２６の材料としては、アルミニウムやステンレス等が挙げられる。このように反射部材１２６を配設していることにより、ハロゲンヒータ１２３からステー１２５側に放射された光（輻射熱）が定着ベルト１２１へ反射される。これにより、定着ベルト１２１に照射される輻射熱の光量を多くすることができ、定着ベルト１２１を効率良く加熱することが可能となる。反射部材１２６を備える代わりに、ステー１２５等の表面に鏡面処理を行っても同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態に係る定着装置１００は、さらなる省エネ性及びファーストプリントタイムなどの向上のために、種々の構成上の工夫が施されている。
具体的には、ハロゲンヒータ１２３によって定着ベルト１２１をニップ部Ｎ以外の箇所において直接加熱できるようにしている（直接加熱方式）。本実施形態では、ハロゲンヒータ１２３と定着ベルト１２１の図２の左側の部分の間に何も介在させないようにし、その部分においてハロゲンヒータ１２３からの輻射熱を定着ベルト１２１に直接与えるようにしている。

また、定着ベルト１２１の低熱容量化を図るために、定着ベルト１２１を薄くかつ小径化している。具体的には、定着ベルト１２１を構成する基材、弾性層、離型層のそれぞれの厚さを、２０〜５０［μｍ］、１００〜３００［μｍ］、１０〜５０［μｍ］の範囲に設定し、全体としての厚さを１［ｍｍ］以下に設定している。また、定着ベルト１２１の直径は、２０〜４０［ｍｍ］に設定している。さらに低熱容量化を図るためには、望ましくは、定着ベルト１２１全体の厚さを０．２［ｍｍ］以下にするのがよく、さらに望ましくは、０．１６［ｍｍ］以下の厚さとするのがよい。また、定着ベルト１２１の直径は、３０［ｍｍ］以下とするのが望ましい。

なお、本実施形態では、加圧ローラ１２２の直径を２０〜４０［ｍｍ］に設定しており、定着ベルト１２１の直径と加圧ローラ１２２の直径を同等となるように構成している。ただし、この構成に限定されるものではない。例えば、定着ベルト１２１の直径が加圧ローラ１２２の直径よりも小さくなるように形成してもよい。その場合、ニップ部Ｎにおける定着ベルト１２１の曲率が加圧ローラ１２２の曲率よりも小さくなるため、ニップ部Ｎから排出される用紙（記録媒体）Ｐが定着ベルト１２１から分離されやすくなる。

また、前述のように定着ベルト１２１を小径化した結果、定着ベルト１２１の内側のスペースが小さくなるが、ステー１２５を両端側において折り曲げられた凹状に形成し、その凹状に形成した部分の内側にハロゲンヒータ１２３を収容することで、小さいスペース内でもステー１２５やハロゲンヒータ１２３の配設を可能にしている。

図３は、定着ベルト１２１の端部の構成を示す図である。同図中、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は定着ベルト１２１の回転軸方向から見た側面図を示す。なお、図３（ａ）〜（ｃ）では、片側の端部の構成のみを図示しているが、反対側の端部も同様の構成となっているので、以下、図３に基づき片側の端部の構成についてのみ説明する。

図３（ａ）又は（ｂ）に示すように、定着ベルト１２１の表面移動方向と直交する方向（軸方向）における端部にはベルト保持部材１４０が挿入されており、このベルト保持部材１４０によって定着ベルト１２１の端部は回転可能に保持されている。また、図３（ｃ）に示すように、ベルト保持部材１４０は、例えばフランジのような形状を有し、ニップ部Ｎの位置（ニップ形成部材１２４を配設した位置）で開口したＣ字形に形成されている。また、ベルト保持部材１４０は、側板１４２に固定されている。また、上記ステー１２５の長手方向の端部も側板１４２に固定され位置決めされている。側板１４２は、ステー１２５と同様、ステンレスや鉄等の金属材料で形成されている。側板１４２をステー１２５と同じ材質にすることで、取り付け精度を容易に出すことができる。

また、図３（ａ）又は（ｂ）に示すように、定着ベルト１２１の端面とそれに対向するベルト保持部材１４０の対向面との間には、定着ベルト１２１の端部を保護する保護部材としてのスリップリング１４１が設けられている。これにより、定着ベルト１２１に軸方向の寄りが生じた場合に、定着ベルト１２１の端部がベルト保持部材１４０に直接当接するのを防止することができ、端部の摩耗や破損を防ぐことができる。また、スリップリング１４１は、ベルト保持部材１４０に外周に対し余裕を持って嵌められている。このため、定着ベルト１２１の端部がスリップリング１４１に接触した際に、スリップリング１４１は定着ベルト１２１と連れ回り可能となっているが、スリップリング１４１が連れ回りせず、静止していても構わない。スリップリング１４１の材料としては、耐熱性に優れたいわゆるスーパーエンプラ、例えば、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＡＩ、ＰＴＦＥ等を適用することが好ましい。

なお、図示省略するが、定着ベルト１２１の軸方向両端部には、定着ベルト１２１とハロゲンヒータ１２３との間に、ハロゲンヒータ１２３からの熱を遮蔽する遮蔽部材を配設している。これにより、特に、連続通紙時の定着ベルトの非通紙領域における過剰な温度上昇を抑制することができ、定着ベルトの熱による劣化や損傷を防止することができる。

以下、図２を参照しつつ、本実施形態に係る定着装置１００の基本動作例について説明する。
画像形成装置１０００の本体の主電源スイッチが投入（主電源ＯＮ）されると、ウォームアップ動作が開始される。具体的には、ハロゲンヒータ１２３に電力が供給されると共に、加圧ローラ１２２が図２中の時計回りに回転駆動を開始する。これにより、定着ベルト１２１は、加圧ローラ１２２との摩擦力によって、図２中の反時計回りに従動回転する。定着ベルト１２１の温度を温度センサ１２７で検知し、定着ベルト１２１が所定の温度に達するまで、ウォームアップ動作を実施する。主電源ＯＮ時のウォームアップ動作においては、定着ベルト１２１を定着温度よりも高い所定の温度（１５８℃〜１７０℃）に定着ベルト１２１を加熱する。

定着ベルト１２１が、所定の温度に達したらハロゲンヒータ１２３への通電をＯＦＦにし、定着ベルト１２１が定着温度にまで下降させる。上述の画像形成工程により未定着のトナー画像Ｔが担持された用紙Ｐが、不図示のガイド板に案内されながら図２の矢印Ａ１方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト１２１及び加圧ローラ１２２のニップ部Ｎに送入される。このとき、温度センサ１２７の検知結果に基づいて、定着ベルト１２１が定着温度に維持されるようハロゲンヒータ１２３に供給される電力が制御される。具体的一例を挙げると、定着ベルト１２１の温度が定着温度＋α℃であることを温度センサ１２７が検知したら、ハロゲンヒータ１２３への電力供給を停止にし、定着ベルト１２１の温度が定着温度−α℃を温度センサ１２７が検知したら、ハロゲンヒータ１２３への電力供給をＯＮにする。そして、ハロゲンヒータ１２３によって加熱された定着ベルト１２１による熱と、定着ベルト１２１と加圧ローラ１２２との間の加圧力とによって、用紙Ｐの表面にトナー画像Ｔが定着される。
トナー画像Ｔが定着された用紙Ｐは、ニップ部Ｎから図２中の矢印Ａ２方向に搬出される。このとき、用紙Ｐの先端が分離部材１２８の先端に接触することにより、用紙Ｐが定着ベルト１２１から分離される。その後、分離された用紙Ｐは、上述のように、排紙ローラによって機外に排出され、排紙トレイにストックされる。

画像形成動作が終了したら、定着装置は、定着ベルト１２１を定着温度よりも低い所定の温度（本実施形態では、９０℃）に維持して待機する待機モード、または、ハロゲンヒータ１２３への電力供給や加圧ローラ１２２の回転駆動を停止するスリープモード（省エネモード）に遷移する。画像形成動作終了後、待機モードに遷移させるか、スリープモードに遷移させるかは、操作部１５１（図５参照）などから設定することができる。待機モードに設定すれば、次の画像形成動作におけるウォームアップ動作のとき、定着ベルト１２１を定着温度にまですばやく昇温させることができ、画像形成動作開始までの待機時間を短縮することができる。一方、スリープモードにおいては、待機時の電力の消費が抑えられ、省エネルギー化を図ることができる。また、待機モードからの立ち上げのときは、定着ベルト１２１が定着温度に達したらウォームアップ動作を終了し、スリープモードからの立ち上げのときは、定着ベルト１２１が定着温度よりも高い所定の温度に達したらウォームアップ動作を終了する。

図４は、本実施形態に係る定着装置１００の他の構成例を示す概略構成図である。なお、図４の定着装置の構成例において、図２、３にて説明した構成と同様な部分については同じ符号を付し、それらの説明を省略する。

図４に示す定着装置１００は、加熱源としてのハロゲンヒータ１２３を３本備えている。この場合、ハロゲンヒータ１２３ごとに発熱領域を異ならせることで、種々の幅の用紙幅に対応した範囲で定着ベルト１２１を加熱することが可能となっている。また、この場合、ニップ形成部材１２４を囲むように板金１３２が設けられており、この板金１３２を介してニップ形成部材１２４はステー１２５に支持されている。

また、図４に示す定着装置１００では、小さいスペース内でもステー１２５をできるだけ大きく配設するために、ニップ形成部材１２４を反対にコンパクトに形成している。具体的には、ベースパッド１３１の用紙搬送方向の幅を、ステー１２５の用紙搬送方向の幅よりも小さく形成している。さらに、図４において、ニップ形成部材１２４の用紙搬送方向上流側端部及び下流側端部におけるそれぞれのニップ部Ｎ又はその仮想延長線Ｅに対する高さをｈ１，ｈ２とし、上流側端部及び下流側端部以外のニップ形成部材１２４の部分におけるニップ部Ｎ又はその仮想延長線Ｅに対する最大高さをｈ３とすると、ｈ１≦ｈ３、ｈ２≦ｈ３となるように構成している。このように構成することで、ニップ形成部材１２４の上流側端部と下流側端部は、ステー１２５の用紙搬送方向上流側及び下流側の各折り曲げ部と定着ベルト１２１との間に介在しないので、ステー１２５の各折り曲げ部を定着ベルト１２１の内周面に近づけて配設することができる。これにより、定着ベルト１２１内の限られたスペース内でステー１２５をできるだけ大きく配設できるようになり、ステー１２５の強度を確保することができるようになる。その結果、加圧ローラ１２２によるニップ形成部材１２４の撓みを防止でき、定着性の向上を図れる。

さらにステー１２５の強度を確保するために、本実施形態では、ステー１２５が、ニップ形成部材１２４と接触し用紙搬送方向（図４の上下方向）に延在するベース部１２５ａと、そのベース部１２５ａの用紙搬送方向上流側と下流側の各端部から加圧ローラ１２２の当接方向（図４の左側）に向かって延びる立ち上がり部１２５ｂとを有するように構成している。すなわち、ステー１２５に立ち上がり部１２５ｂを設けることで、ステー１２５が加圧ローラ１２２の加圧方向に延在する横長の断面を有するようになり、断面係数が大きくなって、ステー１２５の機械的強度を向上させることが可能となる。

また、ステー１２５の立ち上がり部１２５ｂを加圧ローラ１２２の当接方向により長く形成する方が、ステー１２５の強度が向上する。従って、立ち上がり部１２５ｂの先端は、定着ベルト１２１の内周面に対し、できる限り近接していることが望ましい。しかし、回転中、定着ベルト１２１には大小なりとも振れ（挙動の乱れ）が生じるので、立ち上がり部１２５ｂの先端を定着ベルト１２１の内周面に近づけすぎると、定着ベルト１２１が立ち上がり部１２５ｂの先端に接触するおそれがある。特に、本実施形態のように、薄い定着ベルト１２１を用いている構成においては、定着ベルト１２１の振れ幅が大きいので、立ち上がり部１２５ｂの先端の位置設定には注意が必要である。

具体的に、本実施形態の場合、ステー１２５の立ち上がり部１２５ｂの先端と定着ベルト１２１の内周面との加圧ローラ１２２の当接方向の距離ｄは、少なくとも２．０［ｍｍ］、望ましくは３．０［ｍｍ］以上に設定するのが好ましい。一方、定着ベルト１２１にある程度厚みがあって振れがほとんど無い場合は、上記距離ｄは０．０２［ｍｍ］に設定することが可能である。なお、本実施形態のように、立ち上がり部１２５ｂの先端に反射部材１２６が取り付けられている場合は、反射部材１２６が定着ベルト１２１に接触しないように上記距離ｄを設定する必要がある。

このように、ステー１２５の立ち上がり部１２５ｂの先端を定着ベルト１２１の内周面に対し可能な限り近接するように配設することで、立ち上がり部１２５ｂを加圧ローラ１２２の当接方向に長く配設することができる。これにより、小径の定着ベルト１２１を用いた構成においても、ステー１２５の機械的強度を向上させることが可能となる。

上記図２乃至図４に示した構成例の定着装置１００によれば、ニップ形成部材１２４によって、ニップ部Ｎに進入しようとする定着ベルト１２１をガイドすることができるので、定着ベルト１２１がニップ部Ｎに進入する前にベルトの挙動を抑えて、定着ベルト１２１をニップ部Ｎへ安定的かつ円滑に進入させることができる。このようにニップ形成部材１２４によって定着ベルト１２１をガイドすることにより、定着ベルト１２１の両端部以外ではニップ形成部材１２４以外にガイド部材を設けていない構成においても、定着ベルト１２１を安定的かつ円滑に回転させることができるようになる。これにより、回転時における定着ベルト１２１への負荷を軽減して摩耗を抑制することができるので、定着ベルト１２１の破損や破断を防止することができ、装置としての信頼性が向上する。特に、上記各構成例の定着装置１００のように低熱容量化のために定着ベルト１２１を薄くした構成においても、定着ベルト１２１の破損や破断を防止することができる。

また、上記図２乃至図４に示した構成例の定着装置１００によれば、ニップ形成部材１２４によって定着ベルト１２１をガイドすることができるので、構成の簡素化、コンパクト化及び低コスト化を図ることができる。これにより、定着装置１００のさらなる低熱容量化を図ることができるため、ウォームアップの時間を短くすることができ、省エネ性の向上及びファーストプリントタイムの短縮化を実現することが可能となる。

また、ニップ形成部材１２４がガイド機能を果たすことで、別途ガイドを設けなくてもよいため、ステー１２５の用紙搬送方向上流側及び下流側の部分と定着ベルト１２１の内周面との間に、何も介在させないように（互いに直接対向するように）構成することができる。これにより、ステー１２５を、用紙搬送方向上流側及び下流側において定着ベルト１２１の内周面に近づけて配設することが可能となり、定着ベルト１２１内の限られたスペース内でステー１２５をできるだけ大きく配設することができるようになる。その結果、上記各構成例の定着装置１００のように低熱容量化のため定着ベルト１２１を小径化した構成においても、ステー１２５の強度を確保することができるようになり、加圧ローラ１２２によるニップ形成部材１２４の撓みを防止でき、定着性の向上を図れるようになる。

さらに、上記図２乃至図４に示した構成例の定着装置１００においては、定着ベルト１２１に加圧ローラ１２２を当接させない状態において、ニップ形成部材１２４を定着ベルト１２１よりも内側に離れた位置に配設することで、ニップ部Ｎの用紙搬送方向上流側及び下流側それぞれにおいて、定着ベルト１２１をニップ形成部材１２４に対して強く押し付けられない状態にすることが可能である。これにより、定着ベルト１２１がニップ形成部材１２４に接触することによる摺動負荷や摩耗を抑制することが可能となる。また、定着ベルト１２１がニップ形成部材１２４に接触する力が弱まることで、ニップ部Ｎへの定着ベルト１２１の進入経路の最適化を図れる。

また、加圧ローラ１２２の回転速度が速く、１分間の通紙枚数が多いような装置の場合には、加圧ローラ１２２の温度を検知するサーミスタ（加圧サーミスタ）を設けてもよい。加圧ローラ１２２の回転速度を速くした高速機においては、定着ベルト１２１の熱量不足が起こりやすい。よって、ウォームアップ動作時において、加圧サーミスタで加圧ローラ１２２の表面温度を検知して、加圧ローラ１２２の表面温度および定着ベルト１２１の表面温度がそれぞれ所定の温度となったら、定着動作に遷移するようにする。これにより、加圧ローラ１２２に十分な熱量が蓄えられた状態で定着動作を行うことができ、定着ベルト１２１の熱量不足を抑制することができる。また、加圧ローラ１２２の非通紙領域にも加圧ローラ１２２の温度を検知するサーミスタを設けてもよい。小サイズの用紙を連続通紙したときなどに、加圧ローラ１２２や定着ベルト１２１の端部が異常高温となり、装置が故障するおそれがあるため、このような故障が生じないようにするため、この非通紙領域に配置したサーミスタで温度検知をして、所定の温度以上となったら、装置を停止する制御を行う。

図５は、本実施形態の定着装置１００を制御する制御系の要部の一例を示すブロック図である。
制御手段としての制御部２００は、コントローラ部２００ａとエンジン制御部２００ｂとを備えている。

コントローラ部２００ａは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備え、エンジン制御部２００ｂ、操作部１５１、外部通信インターフェース部１５２等と接続されている。コントローラ部２００ａは、予め組み込まれている制御プログラムを実行することにより、画像形成装置１０００全体の制御や、外部通信インターフェース部１５２及び操作部１５１からの入力の制御などを行う。例えば、コントローラ部２００ａは、操作部１５１を介して入力されたユーザからの指示入力を受け付け、その指示入力に従って各種処理を行う。また、コントローラ部２００ａは、外部通信インターフェース部１５２を介して外部のホストコンピュータ装置などから印刷ジョブ（画像形成ジョブ）の指令や画像データを受信し、エンジン制御部２００ｂを制御し、用紙にカラー画像やモノクロ画像を形成して出力する画像形成動作を制御する。

エンジン制御部２００ｂは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備え、予め組み込まれている制御プログラムを実行することにより、コントローラ部２００ａからの指令に基づいて、画像形成処理を行うためのプリンタエンジン（複数の作像部、光書込装置８、定着装置１００など）の制御を行う。例えば、エンジン制御部２００ｂは、画像形成動作モードにおいて、温度センサ１２７で検出した定着ベルト１２１の温度が所定の目標温度となるように、ハロゲンヒータ１２３への通電を制御したり、加圧ローラ１２２を回転駆動する加圧ローラ駆動部１２９を制御したりする。

本実施形態の画像形成装置１０００は、画像形成動作モード、待機モード、スリープモードの３つのモードを有している。ここで、画像形成動作モードとは、画像形成装置１０００が画像形成処理を実行している状態を示す。待機モードは、画像形成装置１０００が画像形成処理の実行指示を待っている状態を示す。スリープモードとは、待機モードよりも更に消費電力が少ない低電力消費の状態を示す。画像形成動作モードのときは、例えば、定着装置１００において、定着ベルト１２１を所定の定着目標温度（例えば、１５８〜１７０℃）に昇温させるウォームアップ動作が行われた後、定着動作が実行される。待機モードのときは、定着装置１００の定着ベルト１２１は、上記画像形成動作モードのときの定着目標温度よりも低い所定の温度（例えば、９０℃）に維持される。スリープモードのときは、定着装置１００等のプリンタエンジンやエンジン制御部２００ｂへの通電が停止され、ハロゲンヒータ１２３への通電や加圧ローラ１２２の回転駆動ができない状態になる。

上述したように、上記ステー１２５は、熱伝導性の高いステンレスや鉄等の金属材料で形成され、ステンレスや鉄等の金属材料で形成された側板１４２に固定されている。その結果、ハロゲンヒータ１２３や定着ベルト１２１などからステー１２５に付与されステー１２５に蓄えられた熱は、側板１４２へと移動し、側板１４２から画像形成装置内へと放熱する。

画像形成装置１０００の本体の主電源スイッチが投入（主電源ＯＮ）されたときのウォームアップ動作は、定着装置１００内部が常温のため、ハロゲンヒータ１２３から定着ベルト１２１に付与された熱が放熱され、定着ベルト１２１が所定の温度に達するまで時間を要す。その結果、ステー１２５などの定着ベルト１２１内部に配置されている部材も、十分に加熱される。よって、主電源ＯＮ後の最初の定着動作（印刷ジョブ）においては、ステー１２５にも十分な熱が蓄えられる。また、一連の定着動作中においても、ハロゲンヒータ１２３が、定着ベルト１２１を定着温度に保つために点灯するので、定着動作時にもステー１２５に熱が付与されるので、ステー１２５の温度低下が抑えられている。よって、定着ベルト１２１から、用紙Ｐの表面のトナーに十分な熱量を付与でき、良好に定着を行うことができる。

主電源ＯＮ後の最初の定着動作（印刷ジョブ）終了後においては、定着ベルト１２１の周囲（定着装置１００内部）は、十分に暖まっているが、画像形成装置の内部は、さほど暖まっていない。そのため、最初の定着動作終了後の待機中にステー１２５から側板１４２に移動した熱が、画像形成装置内部に放熱される。これにより、主電源ＯＮ後の最初の定着動作終了後の待機中にステー１２５に蓄えられた熱が減少していき、ステー１２５の温度が低下していく。

主電源ＯＮ後の２回目の定着動作前のウォームアップ動作においては、定着装置１００内部（定着ベルト１２１の周囲）は、温度が高い状態であるので、定着ベルト１２１からの放熱が抑えられ、定着ベルト１２１は、所定の温度にまですばやく昇温する。よって、２回目のウォームアップ動作の時間は、１回目のウォームアップ動作時間よりも短縮される。その結果、２回目のウォームアップ動作時においては、最初の定着動作前のウォームアップ動作に比べて、ステー１２５に付与される熱が減少し、ステー１２５に十分な熱が蓄えられず、温度が低い状態である。その結果、２回目の定着動作時において、定着ベルト１２１からステー１２５に奪われる熱量が増加し、定着ベルト１２１からトナーに十分な熱量が付与されなくなり、コールドオフセットが生じてしまう。２回目の定着動作後においては、画像形成装置内部もかなり暖められ、側板１４２からの放熱が抑えられることで、２回目定着動作後の待機時においては、ステー１２５の温度低下が抑えられる。よって、３回目以降の定着動作においては、定着ベルト１２１からステー１２５に奪われる熱量が抑えられ、コールドオフセットが生じることがない。

また、装置の仕様などによっては、一連の定着動作における最終の用紙後端がニップ部Ｎを抜けた後、定着ベルト１２１を所定の温度に維持した状態で１５秒程度回転させた後に、待機モードやスリープモードに遷移するものもある。しかし、１５秒程度では、十分にステー１２５に熱量を付与することができず、２回目の定着動作時にコールドオフセットが生じてしまう。

このように、主電源ＯＮ後の２回目の定着動作時にコールドオフセットが生じるおそれがあるため、本実施形態においては、主電源ＯＮ後の最初の一連の定動作における最終用紙の後端がニップ部Ｎを抜けた後の定着ベルト１２１を所定温度に維持しながら定着ベルト１２１と加圧ローラ１２２を所定時間回転させる事後動作の時間を、２回目以降の事後動作の時間よりも長くした。以下に、具体的に説明する。

図６は、定着動作の制御フロー図である。
図６に示すように、外部通信インターフェース部１５２を介して外部のホストコンピュータ装置などから印刷ジョブが制御部２００に入力されると、定着ベルト１２１を所定温度に立ち上げるウォームアップ動作を行う（Ｓ１）。主電源ＯＮ後や、スリープモードからの立ち上げのときのウォームアップにおける設定温度は、定着温度よりも高く設定されており、待機モードからの立ち上げのときの設定温度は、定着温度に設定される（本実施形態においては、１５８℃〜１７０℃）。そして、温度センサ１２７が、定着ベルト１２１が設定された温度に到達したことを検知したら、ウォームアップ動作を終了し、定着動作に遷移する（Ｓ２）。具体的には、ウォームアップにおける設定温度が定着温度よりも高く設定されているときは、定着ベルト１２１の温度が、定着温度にまで低下したら、定着動作が開始される。一方、ウォームアップにおける設定温度が定着温度のときは、設定温度に達してウォームアップ動作終了直後に定着動作が開始される。

次に、制御部２００は、主電源ＯＮ後の最初の定着動作か否かをチェックする（Ｓ３）。主電源ＯＮ後の最初の定着動作の場合（Ｓ３のＹＥＳ）は、一連の定着動作における最終の用紙の後端がニップ部Ｎを抜けた後に行う事後動作の設定時間を、設定時間Ａに設定する（Ｓ４）。一方、主電源ＯＮ後の最初の定着動作ではない場合（Ｓ３のＮＯ）は、事後動作の設定時間を、設定時間Ｂに設定する（Ｓ９）。なお、設定時間Ａ＞設定時間Ｂである。主電源ＯＮ後の最初の定着動作後の最初の事後動作の設定時間Ａは、ステー１２５に十分な熱が蓄えられるような時間に設定されており、本実施形態においては、６０秒に設定されている。一方、２回目以降の定着動作後の事後動作は、一連の定着動作終了後（最終用紙の後端がニップ部を抜けた後）に直ぐに定着動作に遷移できるように待機しておくもので、設定時間Ｂは１５秒程度である。また、設定時間Ｂを０秒に設定し、一連の定着動作における最終用紙の後端がニップ部を抜けたら、直ぐに待機モードやスリープモードに遷移させてもよい。

そして、一連の定着動作における最終の用紙の後端がニップ部Ｎを抜けた後、定着ベルト１２１を１５８℃〜１７０℃に維持しながら、定着ベルト１２１と加圧ローラ１２２とを設定時間回転させる事後動作を実施する。主電源ＯＮ後の最初の定着動作後の事後動作の設定時間Ａを、２回目以降の定着動作後の事後動作の設定時間Ｂよりも長くしているので、事後動作時に加熱源たるハロゲンヒータ１２３や定着ベルト１２１からステー１２５に十分な熱が付与され、ステー１２５に蓄熱される熱量が増える。これにより、主電源ＯＮ後の最初の定着動作から、２回目の定着動作までの待機モードやスリープモードのときにステー１２５から側板１４２へと熱移動し、側板１４２から画像形成装置内部へ熱が放熱されたとしても、ステー１２５に蓄えられた熱量が増加しているので、２回目の定着動作時のステー１２５の温度を、事後動作を行わない構成に比べて、高い温度に維持できる。これにより、２回目の定着動作時において、定着ベルト１２１からステー１２５に熱が奪われるの抑制することができ、コールドオフセットを抑制することができる。

また、最初の事後動作における定着ベルト１２１の温度条件や、設定時間Ａを、操作部１５１で適宜変更できるようにしてもよい。例えば、画像形成装置の使用環境が、高温環境の場合、変更手段としての操作部１５１で設定温度Ａを低めに設定することで、最初の事後動作における消費電力を低減することができる。これとは逆に、画像形成装置の使用環境が、低温環境の場合は、操作部１５１で設定温度Ａを高めに設定することで、２回目の定着動作時のコールドオフセットの発生を良好に抑制できる。また、例えば頻繁に主電源をＯＦＦ／ＯＮするユーザーの場合には、設定時間Ａを短くして、消費電力を低減させることもできる。

下記表１は、不図示の操作部での最初の事後動作の設定時間Ａおよび設定温度条件の設定の一例を示す表である。

上記表１に示すように、温度条件は、１℃単位で設定でき、設定時間Ａは１秒単位で設定できるようにした。また、温度条件は、０℃〜１８０℃の範囲で設定できるようにし、設定時間Ａは、０秒〜１００秒の範囲で設定できるようにした。また、初期設定においては、温度条件１５８℃、設定時間Ａは６０秒である。

また、１回目の通紙が厚紙などの坪量の大きい紙の場合には、制御部が、自動で最初の事後動作の温度条件を高めに設定するようにしてもよい。また、画像形成装置内に温度検知手段たる温度検知素子を設け、温度検知素子の検知結果に基づいて、温度条件を自動で変更するようにしてもよい。例えば、温度検知素子が、画像形成装置内の温度が低温であることを検知したときは、最初の事後動作の温度条件を高めの温度に変更する。

次に、変形例について説明する。

［変形例１］
図７は、変形例１における最初の事後動作の動作フロー図である。
図７に示すように、この変形例１においては、最初の事後動作中に、印刷要求を受信した場合は、事後動作を中止して、定着動作に遷移するようにしたものである。
具体的には、事後動作を開始したら、制御部２００は、設定時間Ａ経過したか否かをチェックする（Ｓ１１）。設定時間Ａ経過していない（Ｓ１１のＮＯ）ときは、印刷要求を受信したか否かをチェック（Ｓ１２）し、印刷要求を受信（Ｓ１２のＹＥＳ）したら、設定時間Ａの経過を待たずに、２回目の定着動作に遷移する（Ｓ１３）。

このように、最初の事後動作中に印刷要求があった場合は、事後動作を中止して定着動作に遷移するので、２回目の印刷を待たせることがない。また、最初の事後動作は、最初の一連の定着動作における最終の用紙後端がニップ部Ｎを抜けた直後（一連の定着動作終了時）に行われる動作であり、事後動作中におけるステー１２５は、十分な熱を蓄えた状態である。よって、最初の事後動作を中止して定着動作に遷移しても、２回目の定着動作時に熱量不足となって、コールドオフセットが発生することはない。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の（１）〜（７）態様毎に特有の効果を奏する。
（１）
定着ベルト１２１などの内部が中空の表面無端移動体と、無端移動体を加熱するハロゲンヒータ１２３などの加熱源と、無端移動体とニップを形成する加圧ローラ１２２などの加圧部材と、無端移動体内部で加圧部材と対向しニップを形成するニップ形成手段（本実施形態では、ステー１２５とニップ形成部材１２４とで構成）とを備えた定着装置１００において、主電源ＯＮしてから最初の一連の定着動作における最終の記録部材の後端が上記ニップを抜けた後に前記表面無端移動体を所定の温度に維持しながら前記表面無端移動体と前記加圧部材とを回転させる最初の事後動作の時間を、２回目以降の事後動作時間よりも長くした。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、主電源ＯＮ後の２回目の定着動作時にコールドオフセットが生じるのを抑制することができる。

（２）
また、上記（１）に記載の態様の定着装置１００において、最初の事後動作の動作時間および無端移動体の維持温度を変更する操作部１５１などの変更手段を備えた。
かかる構成を備えることで、実施形態で説明したように、２回目の定着動作時のコールドオフセットの発生を良好に抑制できたり、消費電力の低減を図れたりすることができる。

（３）
また、上記（１）または（２）に記載の態様の定着装置１００において、事後制御終了後、加熱源への通電および無端移動体と加圧部材との回転駆動が停止するスリープモードに遷移するよう制御する。
スリープモードに遷移することで、待機モードに比べて、次の定着動作開始までの待機中の消費電力を低減することができる。

（４）
また、上記（１）乃至（３）いずれかに記載の態様の定着装置１００において、事後動作中に、定着動作を指示する信号を受信したとき、事後動作を中止して、定着動作に遷移するよう制御する。
かかる構成とすることで、次の定着動作を待たせることがない。また、最初の事後動作は、最初の定着動作直後に行われる動作であり、最初の事後動作中におけるニップ形成手段は、十分な熱を蓄えた状態である。よって、最初の事後動作を中止して定着動作に遷移しても、２回目の定着動作時に熱量不足となって、コールドオフセットが発生することはない。

（５）
また、上記（１）乃至（４）いずれかに記載の態様の定着装置１００において、加熱源の輻射熱により無端移動体が直接加熱されるよう構成した。
かかる構成とすることで、実施形態で説明したように、省エネ性及びファーストプリントタイムなどの向上を図ることができる。

（６）
用紙など記録部材にトナー像を形成するトナー像形成手段（本実施形態においては、画像ステーション、光書込装置８、転写装置７１で構成）と、記録部材に形成された未定着トナー像を記録部材に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、定着手段として、上記（１）乃至（５）いずれかに記載の態様の定着装置１００を用いた。
かかる構成を備えることで、良好な画像を形成することができる。

５：２次転写ローラ
８：光書込装置
７１：転写装置
１００：定着装置
１２１：定着ベルト
１２２：加圧ローラ
１２３：ハロゲンヒータ
１２４：ニップ形成部材
１２５：ステー
１２６：反射部材
１２７：温度センサ
１２９：加圧ローラ駆動部
１４２：側板
１５１：操作部
２００：制御部
１０００：画像形成装置

特開２００７−３３４２０５号公報 特開２００７−２３３０１１号公報

Claims (6)

1. 内部が中空の表面無端移動体と、
   前記表面無端移動体を加熱する加熱源と、
   前記表面無端移動体とニップを形成する加圧部材と、
   前記表面無端移動体内部で前記加圧部材と対向しニップを形成するニップ形成手段とを備えた定着装置において、
   主電源ＯＮしてから最初の一連の定着動作における最終の記録部材の後端が上記ニップを抜けた後に前記表面無端移動体を所定の温度に維持しながら前記表面無端移動体と前記加圧部材とを回転させる最初の事後動作の時間を、２回目以降の事後動作時間よりも長くしたことを特徴とする定着装置。
2. 請求項１の定着装置において、
   前記最初事後動作の動作時間および前記表面無端移動体の維持温度を変更する変更手段を備えたことを特徴とする定着装置。
3. 請求項１または２の定着装置において、
   前記事後動作終了後、前記加熱源への通電および前記表面無端移動体と前記加圧部材との回転駆動が停止するスリープモードに遷移するよう制御する制御手段を備えたことを特徴とする定着装置。
4. 請求項１乃至３いずれかの定着装置において、
   前記事後動作中に、定着動作を指示する信号を受信したとき、前記事後動作を中止して、定着動作に遷移するよう制御することを特徴とする定着装置。
5. 請求項１乃至４いずれかの定着装置において、
   前記加熱源の輻射熱により前記無端移動体が直接加熱されるよう構成したことを特徴とする定着装置。
6. 記録部材にトナー像を形成するトナー像形成手段と、記録部材に形成された未定着トナー像を記録部材に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、
   上記定着手段として、請求項１乃至５いずれかの定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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