JP5910111B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

画像形成装置において、定着装置は、熱エネルギーを放出させることによる電力消費が大きいため、熱エネルギーの無駄な放出を抑制する技術が知られている。例えば、特許文献１には、画像領域と非画像領域とを判別し、非画像領域に対する定着装置の制御目標温度を画像領域に対する定着装置の制御目標温度よりも低く設定する技術が記載されている。

特開２００３−３０７９６４号公報

本発明は、定着装置が記録媒体にトナーを定着させる場合において、トナーの定着が行われていないときの電力消費を抑制することを目的とする。

本発明の請求項１に係る定着装置は、決められた搬送方向に搬送される記録媒体に発熱部の熱によりトナーを定着させる定着手段と、前記定着手段を加熱するための電力の供給を制御する電力制御手段と、前記定着手段との間に形成されたニップ領域において前記記録媒体を加圧する加圧手段と、前記記録媒体の前記搬送方向における先端が前記ニップ領域に到達する到達時刻よりも決められた時間前に、前記電力の供給を開始させるように前記電力制御手段を制御するタイミング制御手段と、前記発熱部の温度を検知する温度検知手段とを有し、前記タイミング制御手段は、前記発熱部の温度を前記温度検知手段から取得し、前記決められた時間は、前記タイミング制御手段が前記電力制御手段を制御する信号を出力した出力時刻から、前記タイミング制御手段が前記発熱部の温度が基準となる温度から決められた範囲を超えて変化していると判断した時刻までの時間に応じて決められることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る定着装置は、請求項１に記載の構成において前記決められた時間は、前記定着手段によるトナーの定着が開始される前に予め決められることを特徴とする。
本発明の請求項３に係る定着装置は、請求項１または２に記載の構成において前記タイミング制御手段は、前記記録媒体の前記搬送方向における後端が前記ニップ領域を通り抜ける通過時刻よりも決められた時間前に、前記電力の供給を停止させるように前記電力制御手段を制御することを特徴とする。

本発明の請求項４に係る定着装置は、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の構成において前記発熱部を電磁誘導により発熱させる交流磁界を生成する磁界生成手段を有し、前記電力制御手段は、前記磁界生成手段への電力の供給を制御することを特徴とする。

本発明の請求項５に係る画像形成装置は、記録媒体にトナー像を転写する転写部と、前記転写部によりトナー像が転写された記録媒体にトナーを定着させる請求項１ないし４のいずれか一項に記載の定着装置とを有する。

請求項１、請求項５に係る発明によれば、定着装置が記録媒体にトナーを定着させる場合において、記録媒体がニップ領域に到達する前から電力の供給がされ続けている場合と比較して、トナーの定着が行われていないときの電力消費を抑制することができる。また、請求項１、請求項５に係る発明によれば、定着装置が記録媒体にトナーを定着する場合において、記録媒体がニップ領域に到達するときに発熱部を発熱させることができる。
請求項２に係る発明によれば、電力消費の抑制を、定着装置による記録媒体へのトナーの定着が開始された後であって、トナーの定着が行われていないときに行うことができる。
請求項３に係る発明によれば、定着装置が記録媒体にトナーを定着させる場合において、記録媒体がニップ領域を通過した後に電力の供給がされ続けている場合と比較して、トナーの定着が行われていないときの電力消費を抑制することができる。
請求項４に係る発明によれば、電磁誘導により発熱部を発熱させる定着装置が記録媒体にトナーを定着させる場合において、トナーの定着が行われていないときの電力消費を抑制することができる。

画像形成装置の内部構成の概略を示す図 定着部を搬送方向の上流側から見た断面図 定着部を幅方向の一方側から見た断面図 定着ベルトの断面図 導電発熱層を誘導加熱させる構成を示すブロック図 定着部の動作を示すフローチャート 応答時間ｔＲの計測を示す図 用紙ｐと温度上昇との関係を示すタイミングチャート 変形例１に係る応答時間ｔＲを示した図 変形例１における定着処理を示すタイミングチャート

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の内部構成の概略を示す図である。画像形成装置１は、複写機、プリンタ、スキャナ、及びファクシミリなどとして機能する装置である。画像形成装置１は、筐体１００ａ内に、収容部１０、供給ロール２０、搬送ロール３０、転写部４０、定着部５０、及び排出ロール６０を有する。収容部１０は、用紙ｐ（記録媒体の一例）を収容する。供給ロール２０は、収容部１０に収容された用紙ｐの１枚と接触し、用紙ｐを搬送路（鎖線Ｐ１）に沿って供給する。搬送ロール３０は、供給ロール２０により供給された用紙ｐを搬送する。搬送ロール３０は、転写部４０がトナー像を形成するタイミングに合わせて用紙ｐを搬送する。転写部４０は、搬送ロール３０により搬送された用紙ｐにトナー像を転写する。転写部４０は、感光体４１及び転写ロール４２を有する。転写部４０は、また、感光体４１にトナー像を形成するために帯電、露光及び現像を行う。転写ロール４２は、感光体４１に形成されたトナー像を用紙ｐに転写する。以下では、用紙ｐにおいてトナー像が転写される面（感光体４１と接触する面）を用紙ｐの「表」という。定着部５０（定着装置の一例）は、転写部４０により転写されたトナー像を用紙ｐに定着させる。排出ロール６０は、トナー像が定着した用紙ｐを画像形成装置１から排出する。

画像形成装置１は、また、図示せぬ制御部、通信部、記憶部及び電力供給部を有する。制御部は、上述した画像形成装置１の各部の動作を制御する。制御部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）とを有するコンピュータである。通信部は、パーソナルコンピュータ又はファクシミリなどの外部装置と接続し、画像データの送受信を行う。記憶部は、制御部により用いられるデータ及びプログラムを記憶する装置、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）を有する。電力供給部は、画像形成装置１の各部を動作させるのに必要な電力を供給する。以上の構成により、画像形成装置１は、搬送路に沿って用紙ｐを搬送する過程で用紙ｐの表へのトナー像の形成及び定着を行う。以下では、用紙ｐが搬送される方向を単に「搬送方向」といい、搬送方向に直交する方向を「幅方向」という。また、用紙ｐの幅方向に沿った長さを「用紙ｐの幅」という。

図２および図３は、本発明の一実施形態に係る定着部５０の内部構成を示す断面図である。図２は、用紙ｐの搬送方向の上流側から定着部５０を見た図であり、図３は、用紙ｐの幅方向の一方側から定着部５０を見た図である。図２および図３に示すように、定着部５０は、支持体５８の内部に、定着ベルト５１（定着手段の一例）と、加圧ロール５２（加圧手段の一例）と、ＩＨ（Induction Heating）ヒータ５３（磁界生成手段の一例）とを有する。

図４は、定着ベルト５１の断面図である。定着ベルト５１は、原形が円筒形状の無端のベルト部材で構成され、例えば円筒形状の直径が３０ｍｍ、幅方向長が３８０ｍｍに形成されている。定着ベルト５１は、基材層５１１と、導電発熱層５１２と、弾性層５１３と、表面離型層５１４とからなる多層構造を有する。基材層５１１は、薄層の導電発熱層５１２を支持するとともに、定着ベルト５１全体としての機械的強度を形成する耐熱性のシート状部材で構成される。また、基材層５１１は、磁界を通す物性（比透磁率、固有抵抗）を持った材質および厚さで形成される。すなわち、基材層５１１は、磁界の作用により発熱しないか、または発熱し難い。具体的には、基材層５１１は、例えば、厚さ３０μｍ以上２００μｍ以下の非磁性ステンレス鋼等の非磁性金属材料や、厚さ６０μｍ以上２００μｍ以下の樹脂材料等で構成される。導電発熱層５１２（発熱部の一例）は、ＩＨヒータ５３にて生成される交流磁界によって誘導加熱される層である。導電発熱層５１２は、交流磁界が厚さ方向に通ることにより、渦電流が流れる層である。交流磁界の周波数は、例えば、２０ｋ以上１００ｋＨｚ以下である。導電発熱層５１２は、周波数２０ｋ以上１００ｋＨｚ以下の交流磁界が侵入し通過するように構成される。導電発熱層５１２を構成する材料としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｂｅ、Ｓｂ等の単体金属や、これらの合金が用いられる。具体的には、導電発熱層５１２として、厚さ２μｍ以上２０μｍ以下、固有抵抗２．７×１０−８Ω・ｍ以下のＣｕ等の非磁性金属（比透磁率が概ね１の常磁性体）が用いられる。トナー像を用紙ｐに定着させるのに必要な温度（以下、定着温度という）まで定着ベルト５１を加熱するのに要する時間（以下、ウォームアップタイムという）を短縮する観点から、導電発熱層５１２を薄層にして熱容量を小さくしている。弾性層５１３は、シリコーンゴム等の耐熱性の弾性体で構成される。弾性層５１３は、用紙ｐに転写されたトナー像に対して均一に熱を供給するために、トナー像の凹凸に倣って変形する。例えば、弾性層５１３は、厚みが１００μｍ以上６００μｍ以下、硬度が１０°以上３０°以下（ＪＩＳＡ）のシリコーンゴムが用いられる。表面離型層５１４は、用紙ｐ上に保持された未定着トナー像と直接接触するため、トナーに対する離型性の高い材質が使用される。例えば、表面離型層５１４としては、ＰＦＡ（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重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、シリコーン共重合体、またはこれらの複合層等が用いられる。表面離型層５１４の厚さとしては、薄すぎると、耐摩耗性の面で充分でなく、定着ベルト５１の寿命を短くする。その一方で、厚すぎると、定着ベルト５１の熱容量が大きくなりすぎ、定着に必要な温度に達するまでの時間が長くなる。そこで、表面離型層５１４の厚さは、耐摩耗性と熱容量とのバランスを考慮し、例えば、１μｍ以上５０μｍ以下に設定される。

再び図３を参照する。定着ベルト５１は、導電発熱層５１２から出る熱により用紙ｐにトナーを定着させる。加圧ロール５２は、定着ベルト５１との間に形成されたニップ領域Ｎにおいて用紙ｐを加圧する。加圧ロール５２は、定着ベルト５１に対向するように配置されている。ＩＨヒータ５３は、定着ベルト５１の導電発熱層５１２を電磁誘導により発熱させるための交流磁界を生成する。定着ベルト５１の円筒形状の内部には、押圧パッド５６が含まれる。押圧パッド５６は、シリコーンゴム等やフッ素ゴム等の弾性体で構成され、加圧ロール５２と対向する位置にてホルダ５５に支持される。押圧パッド５６は、定着ベルト５１を介して加圧ロール５２から押圧される状態で配置され、加圧ロール５２との間でニップ部Ｎを形成する。また、押圧パッド５６は、ニップ部Ｎの入口側（用紙ｐの搬送方向上流側）のプレニップ領域５６ａと、ニップ部Ｎの出口側（用紙ｐの搬送方向下流側）の剥離ニップ領域５６ｂとを有する。プレニップ領域５６ａと剥離ニップ領域５６ｂとにおいては、互いに異なるニップ圧が設定されている。プレニップ領域５６ａは、加圧ロール５２の外周面に倣う円弧形状に形成される。剥離ニップ領域５６ｂは、剥離ニップ領域５６ｂを通る定着ベルト５１の曲率半径が小さくなるように、加圧ロール５２の表面から局所的に大きなニップ圧で押圧されるように形成される。剥離ニップ領域５６ｂは、ニップ部Ｎを通る用紙ｐに定着ベルト５１の表面から離れる方向のカール（ダウンカール）を形成して、用紙ｐに対する定着ベルト５１の表面からの剥離を促進させている。

また図２に示すように、定着ベルト５１において、ホルダ５５の幅方向両端部は、支持体５８により回転するように支持されている。図示せぬ駆動機構により定着ベルト５１と加圧ロール５２とが接すると、加圧ロール５２は定着ベルト５１を全幅にわたり加圧する。定着ベルト５１は、加圧ロール５２との摩擦力によって、加圧ロール５２に従って回転する。駆動機構により定着ベルト５１から加圧ロール５２が離間すると、定着ベルト５１は駆動力を失い回転を停止する。

再び図３を参照する。加圧ロール５２は、弾性体層５２１と離型層５２２とで構成された円筒状の部材である。弾性体層５２１は、耐熱性と弾性を有し、例えば発泡させたシリコーンゴム等からなる。離型層５２２は、用紙ｐと接触する層であり、用紙ｐとの離型性の高い材質が使用される。離型層５２２は、例えば、カーボン配合のＰＦＡ等の耐熱性樹脂被覆または耐熱性ゴム被覆からなる。離型層５２２の厚さは、例えば５０μｍである。加圧ロール５２は、例えば、直径が２８ｍｍ、幅方向長が３９０ｍｍに形成されている。加圧ロール５２は、定着ベルト５１のホルダ５５に沿って配置され、図示せぬ駆動機構により定着ベルト５１に対して矢印Ａ方向に移動して、定着ベルト５１と接触または離間する。

また図２に示すように、加圧ロール５２には、加圧ロール５２の回転中心を貫通するように回転軸５４が設けられている。回転軸５４の両端は、支持体５８により回転するように支持されている。回転軸５４の両端は、また、定着ベルト５１が支持されている方向へ、予め定められた範囲内で移動するように支持されている。回転軸５４の一方の端部側には、ギヤ５７が固定されており、駆動モータ７０からの駆動力を回転軸５４に伝達する。加圧ロール５２は、駆動力を受けると、図３の矢印ｂの方向に回転する。このとき、加圧ロール５２の回転に伴って、定着ベルト５１も矢印ｃの方向に回転する。定着ベルト５１と加圧ロール５２が回転する際、加圧ロール５２は、定着ベルト５１を押圧し、定着ベルト５１と接触する位置にニップ部Ｎを形成する。ニップ部Ｎをトナー像が転写された用紙ｐが通ると、熱と圧力によりトナー像が用紙ｐに定着する。

図５は、定着装置５０において、導電発熱層５１２を誘導加熱させる構成を示すブロック図である。この図において、定着装置５０は、電源５０１、電力制御部５０２（電力制御手段の一例）、タイミング制御部５０３（タイミング制御手段の一例）、ＩＨヒータ５３、導電発熱層５１２、および温度センサ５０４（温度検知手段の一例）を有する。電源５０１は、ＩＨヒータ５３に電力を供給する。電力が供給されると、ＩＨヒータ５３は交流磁界を生成し、導電発熱層５１２を誘導加熱させる。電力制御部５０２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）とを有するコンピュータであり、電源５０１から出力される電力を制御する。タイミング制御部５０３は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、ＲＯＭとを有するコンピュータであり、電力制御部５０２を制御する。タイミング制御部５０３は、電力の供給の開始を示す信号（以下、開始信号という）と、電力の供給の停止を示す信号（以下、停止信号という）とを電力制御部５０２に出力する。温度センサ５０４は、導電発熱層５１２の温度を検知し、その温度をタイミング制御部５０３に出力する。温度センサ５０４は、定着ベルト５１の円筒形状の内側に設けられている。タイミング制御部５０３は、導電発熱層５１２の温度を取得すると、開始信号または停止信号を新たに生成し、電力制御部５０２に出力する。

この例で、タイミング制御部５０３が、開始信号または停止信号の出力をする処理に要する時間は、最大で１００ｍｓである。また、電力制御部５０２が電源５０１を制御する制御信号を出力するのに要する時間も、最大で１００ｍｓである。タイミング制御部５０３と電力制御部５０２とは互いに独立しており、これらの信号の出力タイミングは必ずしも同期しているわけではない。タイミング制御部５０３は、温度センサ５０４が検知した導電発熱層５１２の温度を、５０ｍｓのインターバルで取得する。電力制御部５０２およびタイミング制御部５０３の処理時間、並びに温度取得のインターバルを考慮すると、タイミング制御部５０３が電力制御部５０２を制御する信号を出力した出力時刻から、タイミング制御部５０３が導電発熱層５１２の温度を取得する取得時刻までの応答時間は、最大で２５０ｍｓとなる。なお、本実施形態においては、定着ベルト５１の熱容量がゼロであって、電力供給と同時に温度が最高温度Ｔｍに達する、という理想的な状態を仮定する。応答時間は、画像形成装置１の電源が投入されたときに決まり、例えば、紙詰まりからの復帰処理が行われたときなど種々の条件により変動する。

定着部５０が用紙ｐにトナー像を定着させる場合の電力制御について考える。このとき、用紙間において電源５０１による電力の供給が続けられると、トナー像の定着が行われていない間に電力が消費されることになる。そのため、用紙間における電力消費を低減することを考える。以下では、用紙ｐの搬送方向の先端側の辺がニップ部Ｎの入口に到達する時刻を「到達時刻」という。また、用紙ｐの搬送方向の後端側の辺がニップ部Ｎの出口を通り抜ける時刻を「通過時刻」という。到達時刻にタイミング制御部５０３による開始信号を出力し、通過時刻にタイミング制御部５０３による停止信号を出力すると、ＩＨヒータ５３による磁界生成のオン／オフが切り替わるタイミングは、用紙ｐがニップ部Ｎを通るタイミングよりも、上述の応答時間だけ遅延する。そこで、本発明においては以下で説明する処理を行う。

図６は、本発明に係る定着部５０の動作を示すフローチャートである。ステップＳ１からステップＳ６までは、応答時間を算出するための試験的な処理であり、トナー像の転写および定着は行われない。ステップＳ７からステップＳ１０においては、計測された応答時間を用いて、トナー像の転写および定着が行われる。以下の処理は、例えば画像形成装置１の電源が投入されたことを契機として開始される。画像形成装置１の電源が投入されると、タイミング制御部５０３は、以下の処理を開始する前に、導電発熱層５１２の温度を取得する。タイミング制御部５０３は、５０ｍｓのインターバルで温度センサ５０４から導電発熱層５１２の温度Ｔｇを取得し、温度ＴｏとしてＲＡＭに記憶する。温度Ｔｏは温度変化を判断する基準となる温度であり、例えば１周期前（５０ｍｓ前）の温度Ｔｇ、または１周期以上前の複数回の温度Ｔｇの平均値である。

ステップＳ１において、タイミング制御部５０３は、開始信号を電力制御部５０２に出力する。このとき、タイミング制御部５０３は、開始信号を出力した出力時刻ｔｏをＲＡＭに記憶する。開始信号が入力されると、電力制御部５０２は、電源５０１に、電力の供給を開始させるための制御信号を出力する（ステップＳ２）。電源５０１から電力が供給されると、ＩＨヒータ５３は、導電発熱層５１２を誘導加熱する。誘導加熱により、導電発熱層５１２の温度は上昇する。

ステップＳ３において、タイミング制御部５０３は、温度センサ５０４から導電発熱層５１２の温度Ｔｇを取得する。タイミング制御部５０３は、５０ｍｓおきに温度Ｔｇを取得する。温度センサ５０４から温度を取得すると、タイミング制御部５０３は、温度ＴｇをＲＡＭに記憶する。また、タイミング制御部５０３は、新たに取得した温度Ｔｇに基づいて、温度Ｔｏを更新する。

ステップＳ４において、タイミング制御部５０３は、温度センサ５０４から取得した温度Ｔｇが温度Ｔｏから決められた範囲を超えて変化しているか否かを判断する。具体的には、タイミング制御部５０３は、温度Ｔｇおよび温度ＴｏをＲＡＭから読み出し、温度Ｔｇが温度Ｔｏよりも決められたしきい値Ｔｔｈ（例えば２℃）以上高いかを判断する。温度が決められた範囲を超えて変化していると判断された場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、タイミング制御部５０３は、処理をステップＳ５に移行する。このとき、タイミング制御部５０３は、温度が決められた範囲を超えて変化していると判断した時刻ｔｘをＲＡＭに記憶する。温度が決められた範囲を超えて変化していないと判断された場合（ステップＳ４：ＮＯ）、タイミング制御部５０３は、ステップＳ３において新たに温度Ｔｇを取得する。

ステップＳ５において、タイミング制御部５０３は、停止信号を電力制御部５０２に出力する。停止信号が入力されると、電力制御部５０２は、電源５０１に、電力の供給を停止させるための制御信号を出力する。電源５０１からの電力の供給が停止されると、ＩＨヒータ５３は、導電発熱層５１２の誘導加熱を停止する。その結果、導電発熱層５１２の温度は低下し、導電発熱層５１２の温度は温度Ｔｏに戻る。

ステップＳ６において、タイミング制御部５０３は、応答時間ｔＲ（決められた時間の一例）を算出する。タイミング制御部５０３は、出力時刻ｔｏと時刻ｔｘとをＲＡＭから読み出し、応答時間ｔＲを算出する。

図７は、応答時間ｔＲを示す図である。電力Ｐは、電源５０１から供給される電力を示す。温度Ｔは、導電発熱層５１２の温度を示す。横軸は時間を示す。開始信号が出力された出力時刻ｔｏにおいて、電源５０１はオフの状態（電力の供給をしていない状態）にあり、導電発熱層５１２の温度はＴｏである。出力時刻ｔｏに開始信号が出力されると、時間ｔｄ経過後に電源５０１からＩＨヒータ５３への電力の供給が開始される（電力オン）。ＩＨヒータ５３に電力が供給されると、導電発熱層５１２の温度は上昇する。電力Ｐの大きさは、導電発熱層５１２の最高温度Ｔｍが、定着温度よりも大きくなるような値に設定されている。

タイミング制御部５０３は、例えば５０ｍｓおきに導電発熱層５１２の温度Ｔｇを取得する。また、取得した温度Ｔｇを用いて、導電発熱層５１２の温度が変化しているか判断する。図７では、タイミング制御部５０３は、時刻ｔ１０および時刻ｔ１１に温度Ｔｇが温度Ｔｏから決められた範囲を超えて変化しているか否かを判断している。時刻ｔ１０において、導電発熱層５１２の温度は変化していないと判断される（ステップＳ４：ＮＯ）。時刻ｔ１１において、導電発熱層５１２の温度は最高温度Ｔｍに達しており、導電発熱層５１２の温度が決められた範囲を超えて変化していると判断される（ステップＳ４：ＹＥＳ）。したがって図７では、時刻ｔ１１が、時刻ｔｘである。この例で導電発熱層５１２の熱容量はゼロであると仮定しているので、時刻ｔｘは、導電発熱層５１２の温度が定着温度に達した時刻と同義である。このとき、応答時間ｔＲは、ｔｏからｔｘまでの経過時間により算出される。すなわち、応答時間ｔＲは、以下の式（１）により算出される。
ｔＲ＝ｔｘ−ｔｏ ・・・（１）
温度の検出が決められたインターバルｔｉ（例えばｔｉ＝５０ｍｓ）で行われているため、現実の応答時間ｔｄと、算出された応答時間ｔＲとは、最大でｔｉの差がある。すなわち、
（ｔＲ−ｔｄ）≦ｔｉ ・・・（２）
である。

このように、応答時間ｔＲは、タイミング制御部５０３が開始信号を出力した時刻から、導電発熱層５１２の温度が定着温度に達したと判断された時刻までの時間である。タイミング制御部５０３は、算出した応答時間ｔＲをＲＡＭに記憶する。ステップＳ１からステップＳ６の処理により、用紙ｐにトナー像を定着させる処理（以下、定着処理という）が開始される前に予め応答時間ｔＲが決められる。

再び図６を参照する。ステップＳ７において、タイミング制御部５０３は、定着処理が発生したか否かを判断する。定着処理の発生は、画像形成装置１のＣＰＵからの信号により示される。定着処理が発生したと判断された場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、タイミング制御部５０３は、処理をステップＳ８に移行する。定着処理が発生していないと判断された場合（ステップＳ７：ＮＯ）、タイミング制御部５０３は、定着処理が発生するまで処理を待機する。

ステップＳ８において、タイミング制御部５０３は、用紙ｐがニップ部Ｎに到達する到達時刻ｔａおよび用紙ｐがニップ部Ｎを通り抜ける通過時刻ｔｐを予測する。タイミング制御部５０３は、位置センサ（図示略）から、用紙ｐの位置を示す情報を取得する。位置センサは、例えば搬送ロール３０に設けられており、用紙ｐが搬送ロール３０に到達する時刻および通過する時刻を出力する。タイミング制御部５０３は、位置センサから取得した用紙ｐの位置を示す情報に基いて到達時刻ｔａおよび通過時刻ｔｐを予測する。ステップＳ９において、タイミング制御部５０３は、開始信号および停止信号を出力する。タイミング制御部５０３は、到達時刻ｔａよりも応答時間ｔＲだけ前（ｔａ−ｔＲ）のタイミングで開始信号を出力して、通過時刻ｔｐよりも応答時間ｔＲだけ前（ｔｐ−ｔＲ＋ｔｉ）のタイミングで停止信号を出力する。なお、停止信号を出力するタイミングの最後の項（＋ｔｉ）は、通過時刻まで確実に定着を行うために付加されている。この項が無いと、図７で説明したｔｄとｔＲとの差により、（ｔＲ−ｔｄ）に相当する時間、定着が行われない可能性がある。

ステップＳ１０において、タイミング制御部５０３は、次の定着処理があるか否かを判断する。次の定着処理がある場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、タイミング制御部５０３は、再び処理をステップＳ８へと移行する。次の定着処理がない場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、タイミング制御部５０３は、処理を終了する。

図８は、定着処理において、用紙ｐがニップ部Ｎを通る時間と導電発熱層５１２の温度上昇との関係を示すタイミングチャートである。電源５０１から供給される電力Ｐの波形は方形波で示されており、電源５０１から供給される電力は、オンとオフとが切り替わる。温度Ｔは、電力のオンとオフとの切り替えに伴って、最高温度Ｔｍと、定着温度よりも低い温度Ｔｏとが切り替わる。図８では、４枚の用紙ｐについて定着処理が行われる様子を示している。用紙ｐにおける矢印は、それぞれの用紙ｐがニップ部Ｎを通る時間を示す。４枚の用紙ｐは、それぞれ、時刻ｔ１からｔ２まで、時刻ｔ３からｔ４まで、時刻ｔ５からｔ６まで、時刻ｔ７からｔ８までの間にニップ部Ｎを通る。すなわち、用紙ｐの到達時刻ｔａは、ｔ１、ｔ３、ｔ５、およびｔ７であり、通過時刻ｔｐは、ｔ２、ｔ４、ｔ６、およびｔ８である。この図において、タイミング制御部５０３は、到達時刻ｔ１、ｔ３、ｔ５、およびｔ７よりも応答時間ｔＲだけ前の時刻ｔｊに開始信号を出力する。その結果、到達時刻ｔ１、ｔ３、ｔ５、およびｔ７までに電源５０１からの電力の供給はオンになり、温度Ｔは最高温度Ｔｍに変化する。また、タイミング制御部５０３は、通過時刻ｔ２、ｔ４、ｔ６、およびｔ８よりも応答時間ｔＲだけ前の時刻ｔｋに停止信号を出力する。その結果、通過時刻ｔ２、ｔ４、ｔ６、およびｔ８が過ぎると電源５０１からの電力の供給は、オフになり、温度Ｔは温度Ｔｏに変化する。用紙ｐがニップ部Ｎを通る時刻ｔ１からｔ２まで、時刻ｔ３からｔ４まで、時刻ｔ５からｔ６まで、時刻ｔ７からｔ８までの間の温度Ｔは最高温度Ｔｍであるので、トナー像は用紙ｐに定着する。また、用紙ｐがニップ部Ｎを通っていない時刻ｔ２からｔ３まで、時刻ｔ４からｔ５まで、時刻ｔ６からｔ７までの間は、電源５０１からの電力の供給がオフになる期間が生じる。そのため、用紙間でも電力の供給を続ける場合と比較して電力の消費は低減される。

（変形例）
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。以下、変形例をいくつか説明する。以下で説明する変形例のうち、２つ以上のものが組み合わされて用いられてもよい。

（１）変形例１
上述の実施形態においては、定着ベルト５１の熱容量がゼロという理想的な状態を仮定して説明した。この点について、実際は、定着ベルト５１の熱容量がゼロではなく、温度Ｔの時間変化は完全な方形波にはならない。すなわち、ＩＨヒータ５３に電力が供給されてから導電発熱層５１２の温度が最高温度Ｔｍに達するまでにはタイムラグが生じる。このタイムラグを考慮する場合、応答時間ｔＲの算出方法は、上述の実施形態に記載したものに限らない。

図９は、変形例１に係る応答時間ｔＲを示した図である。出力時刻ｔｏに開始信号が出力され、時間ｔｄ経過後に電源５０１からの電力が供給される点は図７と同様である。電力が供給されると、導電発熱層５１２の温度は上昇しはじめる。このとき、定着ベルト５１は熱容量を有しているため、上述の通り、温度Ｔｏから最高温度Ｔｍに達するまでにはタイムラグｔＬが生じている。図９では、タイミング制御部５０３は、時刻ｔ２０および時刻ｔ２１に温度Ｔｇが温度Ｔｏから変化しているか否かを判断している。時刻ｔ２０において、導電発熱層５１２の温度はＴｏであり、変化していないと判断される（ステップＳ４：ＮＯ）。時刻ｔ２１において、導電発熱層５１２の温度は温度Ｔ１である。この例で、（Ｔ１−Ｔｏ）≧Ｔｔｈであり、導電発熱層５１２の温度は温度Ｔｏから決められた範囲を超えて変化していると判断されるものとする（ステップＳ４：ＹＥＳ）。したがって図９では、時刻ｔ２１が、時刻ｔｘである。タイミング制御部５０３は、応答時刻ｔＲを予測する。応答時刻ｔＲの予測は、例えば、時刻ｔｏ、時刻ｔｘ、温度Ｔｏ、および温度Ｔｇ（図９では、温度Ｔ１）を用いて行われる。具体的には、タイミング制御部５０３は、導電発熱層５１２の温度の時間変化を示す予め定められた式に時刻ｔｏ、時刻ｔｘ、温度Ｔｏ、および温度Ｔｇを代入することにより、応答時刻ｔＲを予測する。タイミング制御部５０３は、上述の実施形態において説明したタイミングで開始信号および停止信号を出力する。

図１０は、変形例１における定着処理を示すタイミングチャートである。この図において、タイミング制御部５０３は、到達時刻ｔ１、ｔ３、ｔ５、およびｔ７よりも応答時間ｔＲだけ前の時刻ｔｊに開始信号を出力する。開始信号が出力されると、到達時刻ｔ１、ｔ３、ｔ５、およびｔ７よりもｔＬ前の時刻に電源５０１からの電力の供給はオンになる。電力の供給がオンになると、導電発熱層５１２の温度ＴはｔＬの間に最高温度Ｔｍに達する。その結果、到達時刻ｔ１、ｔ３、ｔ５、およびｔ７に導電発熱層５１２の温度Ｔは最高温度Ｔｍに達する。また、タイミング制御部５０３は、通過時刻ｔ２、ｔ４、ｔ６、およびｔ８よりも応答時間ｔＲだけ前の時刻ｔｋに停止信号を出力する。停止信号が出力されると、通過時刻ｔ２、ｔ４、ｔ６、およびｔ８に電源５０１からの電力の供給はオフになる。電力の供給がオフになると、導電発熱層５１２の温度ＴはｔＬの間に温度Ｔｏに変化する。なお、変形例１においては、導電発熱層５１２の温度低下の時間的変化の割合が、温度上昇の時間的変化の割合と同じである場合を仮定している。このように、定着ベルト５１が熱容量を有する場合であっても、用紙間で電力の供給を続けるときと比較して電力の消費は低減される。

（２）変形例２
定着ベルト５１の熱容量を考慮する場合において、応答時間ｔＲの算出方法は、変形例１で示した方法に限られない。応答時間ｔＲは、導電発熱層５１２が最高温度Ｔｍに達するまでの時間を直接測定することにより算出されてもよい。この場合、図６のステップＳ４において、タイミング制御部５０３は、温度センサ５０４から取得した温度Ｔｇが最高温度Ｔｍに達しているか否かを判断する。

（３）変形例３
実施形態では開始信号を出力した場合における応答時間ｔＲを算出して、当該応答時間ｔＲを、開始信号を出力する場合と、停止信号を出力する場合の両方に適用した。この点、電力の供給をオフにするときに適用する応答時間ｔＲは、電力の供給をオンにするときに適用する応答時間ｔＲと異なっていても良い。例えば、導電発熱層５１２の温度低下の時間的変化の割合が、温度上昇の時間的変化の割合よりも小さい場合は、電力の供給をオフにするときに適用する応答時間ｔＲが、電力の供給をオンにするときに適用する応答時間ｔＲよりも長くてもよい。またこれとは逆に、電力の供給をオフにするときに適用する応答時間ｔＲが、電力の供給をオンにするときに適用する応答時間ｔＲよりも短くてもよい。

（４）変形例４
応答時間ｔＲは、開始信号を出力した場合と、停止信号を出力した場合とのそれぞれについて計測されてもよい。停止信号を出力した場合の応答時間ｔＲとは、例えば、タイミング制御部５０３が停止信号を出力した時刻から、導電発熱層５１２の温度が温度Ｔｏから決められた範囲を超えて低下していると判断した時刻までの時間である。この場合、タイミング制御部５０３は、図６のステップＳ６において、開始信号に対応する応答時間ｔＲと停止信号に対応する応答時間ｔＲとを算出する。ステップＳ９において、タイミング制御部５０３は、到達時刻ｔａよりも開始信号の応答時間ｔＲだけ前のタイミングで開始信号を出力して、通過時刻ｔｐよりも停止信号の応答時間ｔＲだけ前のタイミングで停止信号を出力する。

（５）変形例５
定着処理中に応答時間が適用されるのは、開始信号と停止信号の両方に限らない。応答時間ｔＲは、開始信号および停止信号のいずれかに適用されてもよい。例えば、応答時間ｔＲは、開始信号に適用され、停止信号は通過時刻ｔｐのタイミングで出力されてもよい。

（６）変形例６
応答時間ｔＲの算出は、電源が投入されたことを契機として開始される場合に限らない。応答時間ｔＲの算出は、定着処理が行われる前に行われていればいかなるときに行われてもよい。例えば、定着処理が繰り返して行われる場合に、定着処理どうしの間に応答時間ｔＲが算出されてもよい。この場合、タイミング制御部５０３は、導電発熱層５１２を加熱しすぎることを防止するため、導電発熱層５１２が決められた温度よりも低いときに、応答時間ｔｒを算出することが好ましい。

（７）変形例７
応答時間ｔＲの算出は、１回に限らない。応答時間ｔＲは、複数回行われて更新されてもよい。例えば、ある定着処理と次の定着処理との間に応答時間ｔＲが算出され、新たに算出された応答時間ｔＲともとの応答時間ｔＲとの差が予め定めた値を超えている場合に、応答時間ｔＲが更新されてもよい。また、別の例で、応答時間ｔＲの算出は、定着処理が行われている間に行われてもよい。この場合、タイミング制御部５０３は、開始信号を出力した時刻から、温度センサ５０４から予め定めた温度以上の温度を取得した時刻までの時間を計測し、応答時間ｔＲを算出する。

（８）変形例８
本願発明において、電源５０１からの電力の供給がオフになるように制御されるタイミングは、用紙間に限られない。電源５０１からの電力の供給がオフになるように制御されるタイミングは、例えば、トナー像が転写されているイメージ領域どうしの間であってもよい。この場合、図３のステップＳ８において、タイミング制御部５０３は、到達時刻ｔａとして用紙ｐのイメージ領域がニップ部Ｎに到達する時刻を、通過時刻ｔｐとして用紙ｐのイメージ領域がニップ部Ｎを通過する時刻を取得する。

（９）変形例９
導電発熱層５１２を誘導加熱させる構成は図５に示したものに限定されない。例えば、タイミング制御部５０３の機能の全部または一部は、画像形成装置１の制御部が行ってもよい。

（１０）変形例１０
本発明は、画像形成装置や、前述の定着装置のコンピュータに図６で示した処理を実行させるためのプログラムとしても把握されてもよい。かかるプログラムは、磁気記録媒体（磁気テープ、磁気ディスク（ＨＤＤ、ＦＤ（Flexible Disk））など）、光記録媒体（光ディスク（ＣＤ（Compact Disk）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk））など）、光磁気記録媒体、半導体メモリ（フラッシュＲＯＭなど）などのコンピュータ読取り用の記録媒体に記憶した状態で提供されてもよい。また、このプログラムは、インターネット等のネットワーク経由でダウンロードされてもよい。

（１１）変形例１１
定着手段は、定着ベルト５１に限定されない。定着手段は、高生産性を実現するために、例えば電磁誘導により加熱される蓄熱板を有する構成であってもよい。蓄熱板とは、感温磁性合金部材を材料に用いて、定着ベルト５１の内周面に沿うように接触配置された部材である。蓄熱板は、ＩＨヒータ５３が生成する交流磁界における電磁誘導により熱を発生するように厚さや材質が調整されている。蓄熱板で発生した熱は、定着ベルト５１に供給される。このように、蓄熱板が設けられることで、定着ベルト５１が発生した熱に加えて蓄熱板が発生した熱で定着ベルト５１を暖めるため、ＩＨヒータ５３による電磁誘導加熱の効率を高めながら定着ベルト５１の温度低下を抑制し、高生産性を実現する定着装置が提供できる。
別の例で、定着ベルト５１は、単一の材質からなる一層構成としてもよい。例えば、定着ベルト５１を５０μｍ程度の厚さのＮｉ等の金属からなる一層として構成としてもよい。
さらに別の例で、定着手段は、ベルト状ではなくロール状であってもよい。

（１２）その他の変形例
電力制御部５０２とタイミング制御部５０３とが行う処理は、一の制御部により行われてもよい。また、電力制御部５０２とタイミング制御部５０３の機能の全部または一部は、画像形成装置１の制御部により実現されてもよい。

１…画像形成装置、１０…収容部、２０…供給ロール、３０…搬送ロール、４０…転写部、４１…感光体、４２…転写ロール、５０…定着部、６０…排出ロール、１００ａ…筐体、５１…定着ベルト、５１１…基材層、５１２…導電発熱層、５１３…弾性層、５１４…表面離型層、５２…加圧ロール、５２１…弾性体層、５２２…離型層、５３…ＩＨヒータ、５４…回転軸、５５…ホルダ、５６…押圧パッド、５７…ギヤ、５８…支持体、７０…駆動モータ、５０１…電源、５０２…電力制御部、５０３…タイミング制御部、５０４…温度センサ

Claims (5)

1. 決められた搬送方向に搬送される記録媒体に発熱部の熱によりトナーを定着させる定着手段と、
   前記定着手段を加熱するための電力の供給を制御する電力制御手段と、
   前記定着手段との間に形成されたニップ領域において前記記録媒体を加圧する加圧手段と、
   前記記録媒体の前記搬送方向における先端が前記ニップ領域に到達する到達時刻よりも決められた時間前に、前記電力の供給を開始させるように前記電力制御手段を制御するタイミング制御手段と、
   前記発熱部の温度を検知する温度検知手段とを有し、
   前記タイミング制御手段は、前記発熱部の温度を前記温度検知手段から取得し、
   前記決められた時間は、前記タイミング制御手段が前記電力制御手段を制御する信号を出力した出力時刻から、前記タイミング制御手段が前記発熱部の温度が基準となる温度から決められた範囲を超えて変化していると判断した時刻までの時間に応じて決められる
   ことを特徴とする定着装置。
2. 前記決められた時間は、前記定着手段によるトナーの定着が開始される前に予め決められる
   ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記タイミング制御手段は、前記記録媒体の前記搬送方向における後端が前記ニップ領域を通り抜ける通過時刻よりも決められた時間前に、前記電力の供給を停止させるように前記電力制御手段を制御する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記発熱部を電磁誘導により発熱させる交流磁界を生成する磁界生成手段を有し、
   前記電力制御手段は、前記磁界生成手段への電力の供給を制御する
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の定着装置。
5. 記録媒体にトナー像を転写する転写部と、
   前記転写部によりトナー像が転写された記録媒体にトナーを定着させる請求項１ないし４のいずれか一項に記載の定着装置と
   を有する画像形成装置。

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