JP2006243570A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着ローラのウォームアップ後の定着動作における定着不良の発生を防止しつつ、ウォームアップ期間を短縮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。
【解決手段】本発明の定着装置９０は、互いに圧接回転する定着ローラ９１および加圧ローラ９２の間に、未定着像を担持する記録媒体を通過させて、該記録媒体を加熱・加圧することにより、未定着像を記録媒体に定着させる定着動作を行う定着装置であって、定着ローラ９１を加熱するヒータ９３と、定着ローラ９１および加圧ローラ９２の回転速度を調節する回転速度調節手段とを備え、ヒータ９３を作動して定着ローラ９１をウォームアップする際、回転速度調節手段は、定着ローラ９１および加圧ローラ９２が、定着動作を行うときよりも遅い回転速度で回転するように調節する。
【選択図】図２

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

電子写真方式を採用するプリンタ、コピー、ファクシミリなどの画像形成装置には、トナーにより形成されたトナー像を未定着状態で担持する紙等の記録媒体に加熱することにより、前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置が備えられている。
かかる定着装置は、ヒータを内蔵した定着ローラと、これと圧接しつつ回転する加圧ローラとにより形成されたニップに記録媒体を通紙することにより、前記記録媒体を加熱および加圧して、前記記録媒体上に形成されたトナー像を前記記録媒体に定着させる。

このような定着装置においては、電源投入後、定着ローラを所定の定着温度まで昇温させるウォームアップを行う。ウォームアップ中、定着ローラおよび加圧ローラの回転を停止させていると、加圧ローラは定着ローラとの接触箇所のみが加熱されてそれ以外の箇所が加熱されず、加圧ローラの円周方向に温度の不均一が生じ、これがウォームアップ終了後の定着動作において定着不良の原因となる。
そこで、ウォームアップ中、定着ローラおよび加圧ローラを定着動作時と同様に回転させて、加圧ローラを円周方向に均一に加熱する技術が採用されたが、この場合には、定着ローラから加熱ローラへ逃げる熱量が多くなり、ウォームアップに要する時間が長くなるという弊害を生じた。

この弊害を解決することを狙って、下記特許文献１には、定着ローラの温度が所定の第一設定温度に到達するまでは両ローラの回転を停止しておき、その後、両ローラの回転を開始してウォームアップを続行し、定着ローラを所定の定着温度まで加熱する技術が開示されている。
しかしながら、特許文献１に開示された方法を採用した場合、ウォームアップの途中までは両ローラの回転が停止しているので、その間に生じた加圧ローラの円周方向の不均一な温度分布がウォームアップ完了時点まで残存してしまい、定着不良の原因となるという問題があった。

特公昭６１−３１４６３号公報

本発明の目的は、定着ローラのウォームアップ後の定着動作における定着不良の発生を防止しつつ、ウォームアップ期間を短縮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にある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の定着装置は、互いに圧接回転する定着ローラおよび加圧ローラの間に、未定着像を担持する記録媒体を通過させて、該記録媒体を加熱・加圧することにより、前記未定着像を前記記録媒体に定着させる定着動作を行う定着装置であって、
前記定着ローラを加熱するヒータと、
前記定着ローラおよび前記加圧ローラの回転速度を調節する回転速度調節手段とを備え、
前記ヒータを作動して前記定着ローラをウォームアップする際、前記回転速度調節手段は、前記定着ローラおよび前記加圧ローラが、前記定着動作を行うときよりも遅い回転速度で回転するように調節することを特徴とする。

このような本発明によれば、ウォームアップ時、定着ローラおよび加圧ローラを回転させ続け、加圧ローラの全周が定着ローラに順次接触するので、加圧ローラは、その円周方向に沿って均一に加温される。よって、ウォームアップ完了後、加圧ローラの円周方向に温度ムラを生じるのを防止することができ、温度ムラに起因する定着不良や画像欠陥が発生するのを確実に防止することができる。

また、ウォームアップ時には、定着ローラおよび加圧ローラを、定着動作時よりも遅い回転速度で回転させるので、定着ローラおよび加圧ローラを定着動作時と同じ回転速度で回転させる場合と比較して、定着ローラから加圧ローラへ逃げる熱量が少なくなる。その結果、定着ローラの温度が早く上昇するので、ウォームアップに要する時間を短縮することができる。

本発明の定着装置では、ウォームアップ時の前記定着ローラおよび前記加圧ローラの回転速度は、前記定着動作時の回転速度の０．１倍〜０．７倍であることが好ましい。
これにより、ウォームアップ時間をより効果的に短縮しつつ、加圧ローラの円周方向に沿った温度ムラが発生することも確実に防止することができる。
本発明の定着装置では、前記回転速度調節手段は、ウォームアップ時の前記定着ローラおよび前記加圧ローラの回転速度を無段階または多段階に調節可能であることが好ましい。
これにより、環境条件などに応じてウォームアップ時の定着ローラおよび加圧ローラの回転速度を微調整することができるので、ウォームアップ時間をより効果的に短縮しつつ、加圧ローラの円周方向に沿った温度ムラが発生することも確実に防止することができる。

本発明の定着装置では、前記定着ローラの温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出された前記定着ローラの温度に基づいて前記定着ローラのウォームアップ時の経時的な温度上昇勾配を検出する温度上昇勾配検出手段とをさらに備え、
前記定着ローラのウォームアップ時、前記回転速度調節手段は、前記温度上昇勾配検出手段により検出された温度上昇勾配が大きいほど前記定着ローラおよび前記加圧ローラの回転速度が速く、温度上昇勾配が小さいほど前記定着ローラおよび前記加圧ローラの回転速度が遅くなる傾向となるように、前記定着ローラおよび前記加圧ローラの回転速度を調節することが好ましい。
これにより、環境条件の変化によって定着ローラの温度上昇勾配が変化した場合であっても、その温度上昇勾配を補正することができるので、ウォームアップ完了後の定着動作開始タイミングにおける定着ローラの温度を目標定着温度に可及的に近づけることができる。よって、定着不良の発生を確実に防止することができる。

本発明の定着装置では、前記回転速度調節手段は、前記定着ローラのウォームアップ開始時から所定時間後の時として定められた定着動作開始タイミングにおける前記定着ローラの温度が目標温度に可及的に近くなるように、前記定着ローラおよび前記加圧ローラの回転速度を調節することが好ましい。
これにより、環境条件の変化によって定着ローラの温度上昇勾配が変化した場合であっても、その温度上昇勾配を補正することができるので、ウォームアップ完了後の定着動作開始タイミングにおける定着ローラの温度を目標定着温度に可及的に近づけることができる。よって、定着不良の発生を確実に防止することができる。

本発明の画像形成装置は、本発明の定着装置を備えることを特徴とする。
このような本発明によれば、ウォームアップ時、定着ローラおよび加圧ローラを回転させ続け、加圧ローラの全周が定着ローラに順次接触するので、加圧ローラは、その円周方向に沿って均一に加温される。よって、ウォームアップ完了後、加圧ローラの円周方向に温度ムラを生じるのを防止することができ、温度ムラに起因する定着不良や画像欠陥が発生するのを確実に防止することができる。

また、ウォームアップ時には、定着ローラおよび加圧ローラを、定着動作時よりも遅い回転速度で回転させるので、定着ローラおよび加圧ローラを定着動作時と同じ回転速度で回転させる場合と比較して、定着ローラから加圧ローラへ逃げる熱量が少なくなる。その結果、定着ローラの温度が早く上昇するので、ウォームアップに要する時間を短縮することができる。

以下、本発明の定着装置および画像形成装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明にかかる画像形成装置の実施形態を示す全体構成の模式的断面図である。
本発明の定着装置を説明する前に、図１に基づいて、本発明の定着装置を備えた画像形成装置の全体構成について説明する。

図１に示す画像形成装置１０は、潜像を担持し図示矢印方向に回転する感光体２０を有し、その回転方向に沿って順次、帯電ユニット３０、露光ユニット４０、現像ユニット５０、一次転写ユニット６０、クリーニングユニット７５が配設されている。また、画像形成装置１０は、図１にて下部に、紙などの記録媒体Ｐを収容する給紙トレイ８２を有し、その給紙トレイ８２に対して記録媒体Ｐの搬送方向下流に、二次転写ユニット８０、定着装置９０が順次配設されている。

感光体２０は、円筒状の導電性基材（図示せず）と、その外周面に形成された感光層（図示せず）とを有し、その軸線まわりに図１中矢印方向に回転可能となっている。
帯電ユニット３０は、コロナ帯電などにより感光体２０の表面を一様に帯電するための装置である。
露光ユニット４０は、図示しないパーソナルコンピュータなどのホストコンピュータから画像情報を受けこれに応じて、一様に帯電された感光体２０上に、レーザを照射することによって、静電的な潜像を形成する装置である。

現像ユニット５０は、ブラック現像装置５１と、マゼンタ現像装置５２と、シアン現像装置５３と、イエロー現像装置５４との４つの現像装置を有し、これらの現像装置を感光体２０上の潜像に対応して選択的に用いて、前記潜像をトナー像として可視化する装置である。ブラック現像装置５１はブラック（Ｋ）トナー、マゼンタ現像装置５２はマゼンタ（Ｍ）トナー、シアン現像装置５３はシアン（Ｃ）トナー、イエロー現像装置５４はイエロー（Ｙ）トナーを用いて現像を行う。

本実施形態におけるＹＭＣＫ現像ユニット５０は、前述の４つの現像装置５１、５２、５３、５４を選択的に感光体２０に対向するように、回転可能となっている。具体的には、このＹＭＣＫ現像ユニット５０は、軸５０ａを中心として回転可能な保持体の４つの保持部５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄにそれぞれ４つの現像装置５１、５２、５３、５４が保持されており、前記保持体の回転により、４つの現像装置５１、５２、５３、５４が相対位置関係を維持したまま、感光体２０に選択的に対向するようになっている。

一次転写ユニット６０は、感光体２０に形成された単色のトナー像を中間転写体７０に転写するための装置である。
中間転写体７０は、エンドレスのベルトであり、図１に示す矢印方向に、感光体２０とほぼ同じ周速度にて回転駆動される。中間転写体７０上には、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのうちの少なくとも１色のトナー像が担持され、例えばフルカラー画像の形成時に、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの４色のトナー像が順次重ねて転写されて、フルカラーのトナー像が形成される。
二次転写ユニット８０は、中間転写体７０上に形成された単色やフルカラーなどのトナー像を、紙、フィルム、布等の記録媒体Ｐに転写するための装置である。

定着装置９０は、前記トナー像の転写を受けた記録媒体Ｐを加熱および加圧することにより、前記トナー像を記録媒体Ｐに融着させて永久像として定着させるための装置である。なお、定着装置９０については、後に詳述する。
クリーニングユニット７５は、一次転写ユニット６０と帯電ユニット３０との間で感光体２０の表面に当接するゴム製のクリーニングブレード７６を有し、一次転写ユニット６０によって中間転写体７０上にトナー像が転写された後に、感光体２０上に残存するトナーをクリーニングブレード７６により掻き落として除去するための装置である。

次に、このように構成された画像形成装置１０の動作を説明する。
まず、図示しないホストコンピュータからの指令により、感光体２０、現像ユニット５０に設けられた現像ローラ（図示せず）、および中間転写体７０が回転を開始する。そして、感光体２０は、回転しながら、帯電ユニット３０により順次帯電される。
感光体２０の帯電された領域は、感光体２０の回転に伴って露光位置に至り、露光ユニット４０によって、第１色目、例えばイエローＹの画像情報に応じた潜像が前記領域に形成される。

感光体２０上に形成された潜像は、感光体２０の回転に伴って現像位置に至り、イエロー現像装置５４によってイエロートナーで現像される。これにより、感光体２０上にイエロートナー像が形成される。このとき、ＹＭＣＫ現像ユニット５０は、イエロー現像装置５４が、前記現像位置にて感光体２０と対向している。
感光体２０上に形成されたイエロートナー像は、感光体２０の回転に伴って一次転写位置に至り、一次転写ユニット６０によって、中間転写体７０に転写される。このとき、一次転写ユニット６０には、トナーの帯電極性とは逆の極性の一次転写電圧（一次転写バイアス）が印加される。なお、この間、二次転写ユニット８０は、中間転写体７０から離間している。
前述の処理と同様の処理が、第２色目、第３色目および第４色目について繰り返して実行されることにより、各画像信号に対応した各色のトナー像が、中間転写体７０に重なり合って転写される。これにより、中間転写体７０上にはフルカラートナー像が形成される。

一方、記録媒体Ｐは、給紙トレイ８２から、給紙ローラ８４、レジローラ８６によって二次転写ユニット８０へ搬送される。
中間転写体７０上に形成されたフルカラートナー像は、中間転写体７０の回転に伴って二次転写位置に至り、二次転写ユニット８０によって記録媒体Ｐに転写される。このとき、二次転写ユニット８０は中間転写体７０に押圧されるとともに二次転写電圧（二次転写バイアス）が印加される。

記録媒体Ｐに転写されたフルカラートナー像は、定着装置９０によって加熱および加圧されて記録媒体Ｐに融着される。
一方、感光体２０は一次転写位置を経過した後に、クリーニングユニット７５のクリーニングブレード７６によって、その表面に付着しているトナーが掻き落とされ、次の潜像を形成するための帯電に備える。掻き落とされたトナーは、クリーニングユニット７５内の残存トナー回収部に回収される。

図２は、図１に示す画像形成装置１０に備えられた定着装置９０のブロック図、図３は、図２に示す定着装置９０の各モードでの定着ローラの回転速度を示すグラフ、図４は、図２に示す定着装置９０のウォームアップ時の制御動作を示すフローチャート、図５は、ウォームアップ時に定着ローラおよび加圧ローラの回転速度を一定とした場合における定着ローラの温度上昇勾配を示すグラフである。
以下、これら図に基づいて、定着装置９０について詳細に説明する。

図２に示すように、定着装置９０は、互いに圧接しつつ回転する定着ローラ９１および加圧ローラ９２と、定着ローラ９１を加熱するためのヒータ９３と、定着ローラ９１の表面温度を検出する温度検出手段としての温度サーミスタ９４と、制御系９６と、記憶手段としてのメモリ９７と、給紙センサ１３とを有している。
定着ローラ９１は、円筒状をなし、その軸線まわりに回転可能となっている。また、定着ローラ９１の内部空間には、ヒータ９３が配設され、定着ローラ９１は、ヒータ９３により加熱される。

加圧ローラ９２は、円筒状または円柱状をなし、その軸線まわりに回転可能となっているとともに、定着ローラ９１に圧接している。この加圧ローラ９２には、ヒータが設置されていない。
定着ローラ９１は、モータおよび動力伝達機構を備えた駆動系９８によって、回転駆動される。加圧ローラ９２は、定着ローラ９１に伴い、従動回転する。駆動系９８の作動は、制御系９６により制御される。
このような定着装置９０は、定着ローラ９１および加圧ローラ９２の圧接により形成されるニップＮに対し、図２にて左方から、未定着像を担持する記録媒体がニップＮへ搬送され、この記録媒体を加熱および加圧することにより、未定着像を記録媒体に定着させる。

ヒータ９３は、ＳＳＲ（ソリッドステートリレー）９９を介して、交流電源１１に接続されている。ＳＳＲ９９は、制御系９６に接続されている。制御系９６から入力される制御信号に基づき、ＳＳＲ９９は、交流電源１１からヒータ９３への通電を断接する。
温度サーミスタ９４は、定着ローラ９１の周面に接触または近接するように、支持部９５により支持されている。温度サーミスタ９４が出力した温度検出信号は、Ａ／Ｄ変換回路１２によりデジタル信号に変換されて、制御系９６に入力される。

メモリ９７は、制御系９６に読み取り可能な記憶媒体を有している。この記憶媒体は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤ（Hard Disk）などで構成されている。
このメモリ９７には、制御系９６を、定着ローラ９１および加圧ローラ９２の回転速度を調節する回転速度調節手段として機能させるためのプログラムや、定着ローラ９１のウォームアップ時の経時的な温度上昇勾配（昇温速度）を検出する温度上昇勾配検出手段として機能させるためのプログラムその他の各種プログラムと、各種データとが予め記憶されている。また、メモリ９７は、各プログラムで処理されたデータおよび制御系９６に接続された各部からの入力データ等を記憶することもできる。

制御系９６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を有しており、メモリ９７に記憶された各種プログラムおよびデータを必要に応じて読み出し、そのプログラムおよびデータに基づき、ＳＳＲ９９を介してヒータ９３への通電の断接を制御したり、駆動系９８を介して定着ローラ９１および加圧ローラ９２の回転／停止を制御したり、その回転速度を調節したりする他、後述するような定着装置９０の動作を実現させるように制御する。

制御系９６の制御に基づき、定着装置９０は、ウォームアップモード、スタンバイモード、定着動作モードおよび節電モードの各モード状態をとる。図３を参照し、各モードでの制御内容について説明する。
図３のグラフの横軸は、時間を示しており、この横軸の原点は、画像形成装置１０の電源投入時を示している。電源投入直後から定着装置９０はウォームアップモードとなる。ウォームアップモードでは、ヒータ９３に通電し、定着ローラ９１を所定の目標定着温度まで加熱する。
また、ウォームアップモードでは、ヒータ９３に通電している間、定着ローラ９１および加圧ローラ９２を回転させ続ける。これにより、ウォームアップの間、加圧ローラ９２の全周が定着ローラ９１に順次接触するので、加圧ローラ９２は、その円周方向に沿って均一に加温され、円周方向に温度ムラを生じるのを防止することができる。

定着ローラ９１が目標定着温度まで加熱されたら、ウォームアップモードを終了し、スタンバイモードとなる。スタンバイモードでは、定着ローラ９１および加圧ローラ９２の回転を停止する。また、温度サーミスタ９４で検出された定着ローラ９１の温度に基づいて、ヒータ９３へ通電する状態と、通電を遮断する状態とを交互に繰り返し、定着ローラ９１および加圧ローラ９２を定着可能な温度に維持する。

図示しないホストコンピュータからの印刷命令が画像形成装置９０に入力されると、記録媒体Ｐが給紙トレイ８２から搬出される。記録媒体Ｐが搬出されたことを給紙センサ１３が検出すると、定着装置９０は、定着動作モードとなる。定着動作モードでは、定着ローラ９１および加圧ローラ９２を所定の回転速度で回転させるとともに、温度サーミスタ９４で検出された定着ローラ９１の温度に基づいて、ヒータ９３へ通電する状態と、通電を遮断する状態とを交互に繰り返し、定着ローラ９１および加圧ローラ９２を目標定着温度付近に維持する。
定着動作モードを終了すると、定着装置９０は、前述したスタンバイモードとなる。スタンバイモードにおいて図示しないホストコンピュータからの印刷命令が来ない状態が所定時間継続した場合には、節電モードとなる。節電モードでは、ヒータ９３への通電を遮断することにより、消費電力を低減する。

図３のグラフの縦軸は、定着ローラ９１および加圧ローラ９２の回転速度を、定着動作モードでの回転速度を１としたときの割合（倍率）で示したものである。
図３のグラフから分かるように、本発明の定着装置９０では、ウォームアップモードの際、定着ローラ９１および加圧ローラ９２を、定着動作モードのときよりも遅い回転速度で回転させることとしている。これにより、定着ローラ９１および加圧ローラ９２を定着動作モード時と同じ回転速度で回転させる場合と比較して、定着ローラ９１から加圧ローラ９２へ逃げる熱量が少なくなる。その結果、定着ローラ９１の温度が早く上昇するので、ウォームアップに要する時間を短縮することができる。
また、前述したように、ウォームアップを行う間は、ずっと定着ローラ９１および加圧ローラ９２を回転させ続けるので、ウォームアップ完了後の加圧ローラ９２の温度を円周方向に沿って均一にすることができる。よって、定着動作を行った際、定着不良による画像欠陥が発生するのを確実に防止することができる。

ウォームアップモードにおいて定着ローラ９１および加圧ローラ９２の回転速度を調節する方法は、特に限定されず、いかなる方法でも良い。本実施形態では、定着ローラ９１を駆動する駆動系９８が駆動源として備えるＤＣモータへ印加する駆動電圧を変えることによりＤＣモータの回転速度を変え、これにより、定着ローラ９１および加圧ローラ９２の回転速度を調節する。
制御系９６は、ＤＣモータへ印加する駆動電圧を無段階に制御することができるように構成されており、これにより、定着ローラ９１および加圧ローラ９２の回転速度を無段階（または多段階）に調節可能になっている。すなわち、図３中でハッチングを付した範囲において、定着ローラ９１および加圧ローラ９２の回転速度を調節可能になっている。

ウォームアップ時の定着ローラ９１および加圧ローラ９２の回転速度と、定着動作時の定着ローラ９１および加圧ローラ９２の回転速度との比率は、特に限定されないが、ウォームアップ時の回転速度は、定着動作時の回転速度の０．１倍〜０．７倍であるのが好ましく、０．１５倍〜０．５倍であるのがより好ましい。このような範囲とすることにより、ウォームアップ時間を効果的に短縮することができるとともに、加圧ローラ９２の円周方向に沿った温度ムラが発生することも確実に防止することができる。

さて、本実施形態の定着装置９０は、ウォームアップ時間短縮という第１の目的に加えて、さらに次のような第２の目的を有している。すなわち、定着装置９０は、ウォームアップ完了直後に印刷をする場合において、定着動作開始時の定着ローラ９１の温度を目標定着温度にできるだけ近づけることを第２の目的としており、そのために、制御系９６は、ウォームアップ時における定着ローラ９１および加圧ローラ９２の回転速度を微調整する。

定着装置９０の上記第２の目的の理解を容易にするため、まず、ウォームアップ時に定着ローラ９１および加圧ローラ９２の回転速度を一定とした場合の問題について、図５に基づき説明する。
定着装置９０では、定着ローラ９１のウォームアップが完了して印刷動作を許可するタイミング、すなわち定着動作開始タイミングＴ１は、ウォームアップ開始時から所定時間後の時として、予め定められている（図５中の点線参照）。

図５中の細線は、交流電源１１の電圧（以下、「電源電圧」と言う）が規定値（ここでは１００ボルトとする）だった場合の定着ローラ９１の温度上昇勾配を示す。制御系９６は、定着ローラ９１の温度が所定の目標定着温度に到達するとヒータ９３への通電を遮断するが、定着ローラ９１は、その温度上昇が急には止まらずにその後も何秒間かは温度上昇し続けるので、目標定着温度をオーバーシュートし（行き過ぎ）、その後、温度が低下し始める。上記の定着動作開始タイミングＴ１は、この場合に定着ローラ９１の温度が最高到達温度から下がり始めて目標定着温度に到達するようなタイミングとなるように設計されている。よって、図５中の細線で示すように、電源電圧が１００ボルトだった場合には、定着ローラ９１の温度が目標定着温度にほぼ等しくなっている瞬間から定着動作を開始することができる。
しかしながら、電源電圧は常に正確に１００ボルトであるとは限らず、同じ交流電源１１によって作動する他の機器の影響などによって、１００ボルトより低くなったり高くなったりする場合がある。

図５中の太線は、電源電圧が９０ボルトだった場合の定着ローラ９１の温度上昇勾配を示す。この場合には、電源電圧が１００ボルトだった場合と比べ、ヒータ９３の発熱量が少なくなり、定着ローラ９１の温度上昇が遅れるので、定着ローラ９１の温度が目標定着温度をオーバーシュートしている最中に定着動作開始タイミングＴ１が訪れてしまう。このため、目標定着温度より高い温度で定着動作が開始されてしまい、定着不良を生じるおそれがある。

逆に、電源電圧が規定値より高い場合（例えば１１０ボルト）には、図示を省略するが、ヒータ９３の発熱量が多くなり、定着ローラ９１の温度上昇が速まるので、定着動作開始タイミングＴ１が訪れたときには、定着ローラ９１の温度は、オーバーシュートの状態を過ぎて、目標定着温度より低くなってしまう。このため、目標定着温度より低い温度で定着動作が開始されてしまい、定着不良を生じるおそれがある。

このような問題を解決するため、定着装置９０は、ウォームアップ時、次のように定着ローラ９１および加圧ローラ９２の回転速度を調節する。
定着装置９０では、ウォームアップの初期に、定着ローラ９１の温度上昇勾配を検出する。そして、温度上昇勾配が大き過ぎる場合、すなわち電源電圧が１００ボルトより高い場合には、定着ローラ９１および加圧ローラ９２の回転速度を速くするように制御する。定着ローラ９１および加圧ローラ９２の回転速度を速くすると、定着ローラ９１から加圧ローラ９２へ逃げる熱量が多くなり、定着ローラ９１の温度上昇が遅くなるので、温度上昇勾配を寝かせて、電源電圧が１００ボルトのときの温度上昇勾配と同じになるように補正することができる。

逆に、温度上昇勾配が小さ過ぎる場合、すなわち電源電圧が１００ボルトより低い場合には、定着ローラ９１および加圧ローラ９２の回転速度を遅くするように制御する。定着ローラ９１および加圧ローラ９２の回転速度を遅くすると、定着ローラ９１から加圧ローラ９２へ逃げる熱量が少なくなり、定着ローラ９１の温度上昇が速くなるので、温度上昇勾配を立たせて、電源電圧が１００ボルトのときの温度上昇勾配と同じになるように補正することができる。
定着ローラ９１および加圧ローラ９２の回転速度（以下、単に「ローラ回転速度」と言う）を具体的にどの程度にするのがよいかは、設計段階において実験により求めればよい。下記表１は、本発明者が実験により得たデータである。

表１に示すように、定着装置９０は、ウォームアップ時、電源電圧が正規値である１００ボルトの場合には、定着動作時に対するローラ回転速度倍率Ｖを０．２５倍とし、このとき、温度上昇勾配ΔＴは１．９３℃/secとなる。
これに対し、電源電圧が９０ボルトに下がっている場合には、ローラ回転速度倍率Ｖが０．２５倍のままであると、温度上昇勾配は１．６１℃/secとなる。これを１．９３℃/secに補正するには、ローラ回転速度倍率Ｖを０．１８倍まで遅くすることが必要であった。

逆に、電源電圧が１１０ボルトに上がっている場合には、ローラ回転速度倍率Ｖが０．２５倍のままであると、温度上昇勾配は２．２３℃/secとなる。これを１．９３℃/secに補正するには、ローラ回転速度倍率Ｖを０．３２倍まで速くすることが必要であった。
このような結果から、ウォームアップ時のローラ回転速度の、定着動作時に対する倍率Ｖを、Ｖ＝０．２２×ΔＴ−０．１７なる式で算出される値にすることにより、温度上昇勾配を正規の値に補正することができる。

以下、図４に示すフローチャートに基づいて、上述したようなローラ回転速度の調節を実現するための、ウォームアップ時における制御系９６の具体的な制御動作について説明する。
ウォームアップモードが開始されると、ヒータ９３をオンするとともに、定着動作時の０．２５倍の速度で定着ローラ９１および加圧ローラ９２を回転させる（ステップＳ０１）。

次いで、制御系９６は、温度サーミスタ９４により検出された定着ローラ９１の温度を所定時間間隔で複数回サンプリングし、それらの値に基づいた演算を行うことにより、定着ローラ９１の温度上昇勾配ΔＴを測定する（ステップＳ０２）。
そして、測定された温度上昇勾配ΔＴに基づいて、前述した式Ｖ＝０．２２×ΔＴ−０．１７より、温度上昇勾配を正規の値に補正するために必要なローラ回転速度倍率Ｖを算出し、この算出された値となるように、定着ローラ９１および加圧ローラ９２の回転速度を調節する（ステップＳ０３）。
その後、制御系９６は、経過時間Ｔが定着動作開始タイミングＴ１に到達したか否かの判断を繰り返し行い（ステップＳ０４）、定着動作開始タイミングＴ１が到来したら、ヒータ９３をオフするとともに定着ローラ９１および加圧ローラ９２を回転停止させる（ステップＳ０５）。以上により、ウォームアップが完了する（ステップＳ０６）。

このような制御を行うことにより、定着装置９０では、電源電圧が正規値より低かったり高かったりしたことによって、定着ローラ９１の温度上昇勾配が変化した場合であっても、その温度上昇勾配を補正することができるので、ウォームアップ完了後の定着動作開始タイミングＴ１における定着ローラ９１の温度を目標定着温度に可及的に近づけることができる。よって、定着不良の発生を確実に防止することができる。

以上、本発明の定着装置および画像形成装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、定着装置および画像形成装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。

本発明にかかる画像形成装置の実施形態を示す全体構成の模式的断面図。 図１に示す画像形成装置に備えられた定着装置のブロック図。 図２に示す定着装置の各モードでの定着ローラの回転速度を示すグラフ。 図２に示す定着装置のウォームアップ時の制御動作を示すフローチャート。 ウォームアップ時に定着ローラおよび加圧ローラの回転速度を一定とした場合における定着ローラの温度上昇勾配を示すグラフ。

符号の説明

１０……画像形成装置 １１……交流電源 １２……Ａ／Ｄ変換回路 １３……給紙センサ ２０……感光体 ３０……帯電ユニット ４０……露光ユニット ５０……現像ユニット ５０ａ……軸 ５１……ブラック現像装置 ５２……マゼンタ現像装置 ５３……シアン現像装置 ５４……イエロー現像装置 ５５ａ〜５５ｄ……保持部 ６０……一次転写ユニット ７０……中間転写体 ７５……クリーニングユニット ７６……クリーニングブレード ８０……二次転写ユニット ８２……給紙トレイ ８４……給紙ローラ ８６……レジローラ ９０……定着装置 ９１……定着ローラ ９２……加圧ローラ ９３……ヒータ ９４……温度サーミスタ ９５……支持部 ９６……制御系 ９７……メモリ ９８……駆動系 ９９……ＳＳＲ Ｐ……記録媒体 Ｎ……ニップ

Claims (6)

1. 互いに圧接回転する定着ローラおよび加圧ローラの間に、未定着像を担持する記録媒体を通過させて、該記録媒体を加熱・加圧することにより、前記未定着像を前記記録媒体に定着させる定着動作を行う定着装置であって、
   前記定着ローラを加熱するヒータと、
   前記定着ローラおよび前記加圧ローラの回転速度を調節する回転速度調節手段とを備え、
   前記ヒータを作動して前記定着ローラをウォームアップする際、前記回転速度調節手段は、前記定着ローラおよび前記加圧ローラが、前記定着動作を行うときよりも遅い回転速度で回転するように調節することを特徴とする定着装置。
2. ウォームアップ時の前記定着ローラおよび前記加圧ローラの回転速度は、前記定着動作時の回転速度の０．１倍〜０．７倍である請求項１に記載の定着装置。
3. 前記回転速度調節手段は、ウォームアップ時の前記定着ローラおよび前記加圧ローラの回転速度を無段階または多段階に調節可能である請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記定着ローラの温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出された前記定着ローラの温度に基づいて前記定着ローラのウォームアップ時の経時的な温度上昇勾配を検出する温度上昇勾配検出手段とをさらに備え、
   前記定着ローラのウォームアップ時、前記回転速度調節手段は、前記温度上昇勾配検出手段により検出された温度上昇勾配が大きいほど前記定着ローラおよび前記加圧ローラの回転速度が速く、温度上昇勾配が小さいほど前記定着ローラおよび前記加圧ローラの回転速度が遅くなる傾向となるように、前記定着ローラおよび前記加圧ローラの回転速度を調節する請求項３に記載の定着装置。
5. 前記回転速度調節手段は、前記定着ローラのウォームアップ開始時から所定時間後の時として定められた定着動作開始タイミングにおける前記定着ローラの温度が目標温度に可及的に近くなるように、前記定着ローラおよび前記加圧ローラの回転速度を調節する請求項４に記載の定着装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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