JP2008020827A - 定着装置、及びこれを用いた画像形成装置、並びに定着装置の加熱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウォームアップ時間を短くすることができるのは勿論のこと、ウォームアップ時間を短くするために、加熱部材として熱容量の小さい部材を用い、当該熱容量の小さい加熱部材を短時間に加熱できる加熱方式を採用した場合であっても、加熱部材の不本意な温度低下等に起因する生産性の低下を防止することができ、ウォームアップ時間を短縮しつつ、従来並みの生産性を維持することが可能な定着装置、及びこれを用いた画像形成装置、並びに定着装置の加熱方法を提供することを課題とする。
【解決手段】加熱部材を定着可能温度に加熱するための立ち上げシーケンスを、温度検知手段の温度検知情報に基づいて、前記加熱手段への通電を複数段にわたって制御する制御手段を備えるように構成した。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、電子写真方式を利用した複写機やプリンター等の画像形成装置において、記録用紙等の記録材にトナー像を定着する定着装置、及びこれを用いた画像形成装置、並びに定着装置の加熱方法に関するものである。

特開平１０−２５４２６３号公報 特開平１１−３５２８０４号公報 特開２００２−１４８９８３号公報

一般に、粉体状のトナーを用いて、画像情報に応じて形成された静電潜像を現像し、この静電潜像を現像した粉体状のトナーからなるトナー像を、記録用紙等の記録材上に転写した後、当該記録材上にトナー像を定着することにより画像を形成する、所謂電子写真方式を利用した複写機やプリンター等の画像形成装置が、市場において多く使用されている。

かかる電子写真方式を利用した画像形成装置において、トナー像を記録材上に定着するために使用される定着装置では、トナー像を記録材上に静電的に転写した後、加熱部材と加圧部材との間に、トナー像が転写された記録材を挟持した状態で搬送し、加熱部材と加圧部材からの熱及び圧力によって、未定着トナー像を加熱溶融して記録材上に圧着する方法が広く採用されている。

このような定着装置において、加熱部材を加熱する手段としては、少ない消費エネルギーで加熱部材を所定の定着温度に短時間で加熱可能とするため、加熱部材に導電層を設け、電磁誘導加熱によって導電層を発熱させる方式を採用したものが、特開平１０−２５４２６３号公報や特開平１１−３５２８０４号公報等に開示されているように、既に提案されている。ここで、電磁誘導加熱方式は、変動磁界を発生させる励磁コイルを導電層に近接配置し、導電層に発生する渦電流により加熱部材の導電層を発熱させるものである。

上記特開平１０−２５４２６３号公報に係る定着用ベルトは、耐熱性プラスチック製チューブ状基体の表面に、渦電流損失により発熱する電磁誘導発熱性金属層が形成されているように構成したものである。

また、上記特開平１１−３５２８０４号公報に係る画像記録装置は、無端状の周面上にトナー像を担持し、該周面の周回移動により、前記トナー像を搬送するトナー像担持搬送体を有し、前記トナー像を記録材に転写し、定着する画像記録装置において、前記トナー像担持搬送体は、周回移動される無端状の周面近くに、電磁誘導電流によって発熱する電磁誘導発熱層を有するものであり、前記トナー像担持搬送体の電磁誘電発熱層を貫く変動磁界を発生し、渦電流によって該電磁誘導発熱層を発熱させる電磁誘導加熱装置と、前記トナー像担持搬送体の周回方向における前記電磁誘導加熱装置が設けられた位置の下流側に、非加熱状態の記録材を供給する給紙装置と、前記電磁誘導発熱層の発熱により加熱され、溶融した前記トナー像担持搬送体上のトナー像に、前記記録材を圧接し、該記録材へ前記トナー像を転写するとともに定着する加圧装置とを有するように構成したものである。

上記特開平１０−２５４２６３号公報や特開平１１−３５２８０４号公報に開示された電磁誘導加熱技術によれば、加熱部材を直接加熱することができるとともに、加熱により高温となる範囲が極めて限られることから、加熱部材を短い時間で所定の温度まで加熱することができる。このため、加熱源としてハロゲンランプ等の発熱体を用いる場合に比べて、定着装置のウォームアップ時間を短縮することができ、消費電力を低減することができる。また、未使用時に加熱部材を予熱しておく必要がないため、この点でも消費電力を低減することが可能である。

一方、上記定着装置において、加熱部材としては、加熱ロールの他に、無端状の定着ベルトが一般に用いられており、この無端状ベルトには、複数の支持ロールによって張架されるタイプと、内部に押圧部材を有し無張架の状態で周回駆動されるタイプとがある。定着ベルトは、薄肉の耐熱性樹脂等を基層とし、加熱ロールに比べて熱容量が小さいため、加熱ロールより短い時間でウォーミングアップを行うことができる。さらに、無張架タイプの定着ベルトは、他の部材との接触面積を小さくすることができ、他の部材への熱移動が低減される。このため、一層効率の良いウォーミングアップを行うことができる。

上記のように、加熱部材として無端状ベルトを用い、これを電磁誘導加熱する方式の定着装置では、無端状ベルトが複数のロールによって張架されている場合、上述した特開平１１−３５２８０４号公報に開示されているように、張架された無端状ベルトの内面又は外面と対向するように励磁コイルが配設される。

また、無端状ベルトが無張架の状態で周回駆動されるタイプの定着装置では、例えば、特開２００２−１４８９８３号公報に開示されているように、無端状ベルトの外周面と近接対向するように励磁コイルが配設される。そして、無端状ベルトを貫通する方向に変動磁界を発生し、その周囲に渦電流が誘導されるように構成される。

ところで、上記の如く配設される励磁コイルに供給される高周波電流は、一般に直流電流を高周波でスイッチングすることによって生成され、当該励磁コイルに供給される高周波電流は、定電流制御又は定電力制御されるようになっている。また、励磁コイルへの電力供給は、被加熱体である加熱部材の温度を温度センサで検知し、当該加熱部材の温度を所定の温度に維持するように供給電力量を制御したり、電力の供給自体をＯＮ／ＯＦＦする制御がなされる。

しかしながら、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、近年の画像形成装置には、今まで以上に更なるウォームアップ時間の短縮化が求められている。したがって、上記定着装置では、ユーザーからプリントアウトの要求があったときに、直ちに加熱部材を所定の定着温度まで加熱することが要求される。そのため、従来の定着装置では、加熱部材の熱容量を極限まで小さくしてウォームアップ時間の短縮化を図っている。

ところが、上記定着装置では、加熱部材の熱容量を極限まで小さくすると、定着時に、加熱部材の熱エネルギーが加圧部材や記録材によって奪われるため、加熱部材の温度を定着温度に維持することができず、定着処理をそのまま実行すると、加熱部材が定着温度を下回ることになり、所謂コールドオフセットが発生するという問題点を有していた。

そこで、上記の問題点を解決するために、生産性（単位時間あたりの印刷枚数）を低下させることで対応しているのが現状である。

しかしながら、市場では、画像形成装置として、ウォームアップ時間をいくら短縮化しても、生産性が低い場合には、商品価値がないことは明白である。

また、上記従来の定着装置において、定着時に、加熱部材が定着温度を下回らないように、立ち上げ時の加熱部材の設定温度を高く設定することも考えられるが、この場合には、加熱部材の温度が所望とする温度範囲の上限を逸脱してしまう、所謂オーバーシュートが発生しやすくなり、加熱部材などが過加熱によるダメージを受けて、寿命が短くなったり、あるいは故障の原因となったりする虞れがあるという問題点を有していた。さらに、かかる定着装置では、オーバーシュートした温度を定着温度まで下げるために、定着装置に投入する投入電力を遮断せざるを得ないため、更に生産性を下げる原因となるという問題点を有していた。

更に、具体例を挙げて定着装置における立ち上げシーケンス等について詳細に説明する。

図８は、定着装置における立ち上げシーケンス動作及び定着動作の一例を示すタイミングチャートである。ここでは、例えば、画像形成装置の電源スイッチの投入時や、長期間にわたって画像形成動作が行われなかった後など、室温Ｔ０にある定着ベルトを加熱する例を示している。なお、図８において、横軸は開始時刻からの経過時間ｔを、縦軸のうち左側は定着ベルト温度Ｔを、右側は励磁回路から供給される投入電力Ｐを、それぞれ示している。また、図８において、実線は定着ベルト温度Ｔを、破線は投入電力Ｐを、それぞれ示している。

画像形成動作のトリガが検知されると、定着ベルトが回動を開始し、また励磁回路から定着ベルトを加熱する励磁コイルに電力の供給が開始される。このとき、励磁回路には、投入電力Ｐとして、この定着装置に割り当てられた電力の最大値である第一の電力Ｐ１ （ここでは１１００Ｗ相当）が投入される。これにより、定着ベルトは急速に加熱されていく。なお、この時点で、画像形成装置の他の部位にはそれほど電力供給がなされておらず、この画像形成装置で使用可能な電力（１．５ｋＶＡ：ＡＣ１００・×１５Ａ）のほとんどを定着装置（励磁回路）に供給することができる。また、開始時刻をｔ＝０としてタイマによる計時が開始される。

次に、時刻ｔ２においてユーザーによりプリントボタン等が押されると、画像形成動作（トナー像の形成、転写、用紙搬送等）が開始される。これに伴い、励磁回路に対する投入電力Ｐは、第一の電力Ｐ１よりも低い第二の電力Ｐ２（ここでは７５０Ｗ〜８００Ｗ程度）まで低減される。これにより、定着ベルトの昇温レートは若干減少するものの、定着ベルトはさらに加熱されていく。なお、第一の電力Ｐ１と第二の電力Ｐ２との差分の電力は、帯電器やレーザー露光器等、他の部位に供給される。なお、時刻ｔ２は、ユーザーによってその都度決められるものであり、一律な値をとるものではないが、本発明者等がユーザによる使用状況を調査したところ、時刻ｔ２は平均で約３秒程度であった。

そして、この例では、サーミスタの検知温度に基づいて取得される定着ベルト温度Ｔが第一の設定温度Ｔ１に到達する前に、経過時間ｔが第一の設定時間ｔ１に到達し、ラッチ機構により加圧ロールが定着ベルトに圧接され、加圧ロールは定着ベルトの回動に伴って従動して回動し始める。これにより、定着ベルトの熱が加圧ロールに奪われるようになり、定着ベルトの昇温レートは急激に下がる。ただし、第一の設定時間ｔ１において、定着ベルト温度Ｔは、第一の設定温度（定着温度範囲の下限値）Ｔ１にほぼ達している。つまり、定着装置は、用紙上の未定着トナー像を定着可能な状態となる。なお、本実施の形態では、第一の設定時間ｔ１が約５秒に設定されている。

そして、未定着トナー像を担持した用紙が定着ニップ部に突入する時刻ｔ３において、定着動作が開始される。これにより、定着ベルトの熱は用紙に奪われるが、定着ベルトの温度は、制御範囲の上限温度Ｔ４を越えるため、供給電力は制御範囲を外れ０Ｗつまり供給を停止してしまう。このｔ４−ｔ５の間は電力が供給されないことになり、加熱体の表面温度が最低定着温度Ｔ１を下回り、熱の収支バランスが崩れてしまう。

そのため、定着ベルトの表面温度が、第一の設定温度（定着温度範囲の下限値）Ｔ１に再び達するまで、定着動作を再開することができず、更に生産性を下げる原因となるという問題点を有していた。

なお、このような問題点は、上述した電磁誘導加熱方式を採用した定着装置に限られるものではなく、加熱部材を急速に昇温させる機構を備えた定着装置においても、同様に生じるものである。

そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ウォームアップ時間を短くすることができるのは勿論のこと、ウォームアップ時間を短くするために、加熱部材として熱容量の小さい部材を用い、当該熱容量の小さい加熱部材を短時間に加熱できる加熱方式を採用した場合であっても、加熱部材の不本意な温度低下等に起因する生産性の低下を防止することができ、ウォームアップ時間を短縮しつつ、従来並みの生産性を維持することが可能な定着装置、及びこれを用いた画像形成装置、並びに定着装置の加熱方法を提供することにある。

すなわち、請求項１に記載された発明は、記録材上の未定着像を定着する定着装置であって、
周回移動する加熱部材と、
前記加熱部材に圧接した状態で周回移動し、当該加熱部材との間に前記記録材を通過させるための定着ニップ部を形成する加圧部材と、
前記加熱部材を発熱させるか又は加熱する加熱手段と、
前記加熱部材の温度を検知するための温度検知手段を有する定着装置において、
前記加熱部材を定着可能温度に加熱するための立ち上げシーケンスを、前記温度検知手段の温度検知情報に基づいて、前記加熱手段への通電を複数段にわたって制御する制御手段を備えたことを特徴とする定着装置である。

また、請求項２に記載された発明は、前記加熱部材は、無端状のベルト部材からなることを特徴とする請求項１に記載の定着装置である。

さらに、請求項３に記載された発明は、前記立ち上げシーケンスは、前記加熱部材が所定の定着可能温度に達した後、当該加熱部材の設定温度を、前記温度検知手段によって検知された検知温度よりも所定温度だけ高い温度に制御するシーケンスを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置である。

又、請求項４に記載された発明は、第１段目の立ち上げシーケンスは、前記加熱部材の温度が最初に前記定着可能温度に達するまでのシーケンスであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の定着装置である。

更に、請求項５に記載された発明は、第２段目の立ち上げシーケンスは、前記加熱部材の設定温度を、前記温度検知手段によって検知された温度より所定の温度だけ高く設定した温度とし、当該第二の立ち上げシーケンスは、前記設定温度を所定の温度以下かつ所定時間内の温度差が所定の温度以下になることで終了することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の定着装置である。

また、請求項６に記載された発明は、第３段目の立ち上げシーケンスは、前記加熱部材の設定温度を、前記定着可能温度とし、Ｐ制御、ＰＩ制御あるいはＰＩＤ制御の少なくともいずれか１つを用いて、前記加熱部材の温度が前記設定温度となるように制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の定着装置である。

さらに、請求項７に記載された発明は、記録材上に少なくとも１色のトナー像を形成する画像形成手段と、前記記録材上に形成された未定着トナー像を定着する定着手段とを備えた画像形成装置において、
前記定着手段は、
周回移動する加熱部材と、
前記加熱部材に圧接した状態で周回移動し、当該加熱部材との間に前記記録材を通過させるための定着ニップ部を形成する加圧部材と、
前記加熱部材を発熱させるか又は加熱することにより、当該加熱部材の少なくとも前記定着ニップ部に対応した領域を加熱する加熱手段と、
前記加熱部材の温度を検知するための温度検知手段と、
前記加熱部材を定着可能温度に加熱するための立ち上げシーケンスを、前記温度検知手段の温度検知情報に基づいて、前記加熱手段への通電を複数段にわたって制御する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置である。

又、請求項８に記載された発明は、記録材上の未定着像を定着する定着装置であ
記録材上の未定着像を定着する定着装置であって、
周回移動する加熱部材と、
前記加熱部材に圧接した状態で周回移動し、当該加熱部材との間に前記記録材を通過させるための定着ニップ部を形成する加圧部材と、
前記加熱部材を発熱させるか又は加熱することにより、当該加熱部材の少なくとも前記定着ニップ部に対応した領域を加熱する加熱手段と、
前記加熱部材の温度を検知するための温度検知手段を有する定着装置の加熱方法において、
前記加熱部材を定着可能温度に加熱するための立ち上げシーケンスを、前記温度検知手段の温度検知情報に基づいて、前記加熱手段への通電を複数段にわたって制御するシーケンスを備えたことを特徴とする定着装置の加熱方法である。

この発明によれば、ウォームアップ時間を短くすることができるのは勿論のこと、ウォームアップ時間を短くするために、加熱部材として熱容量の小さい部材を用い、当該熱容量の小さい加熱部材を短時間に加熱できる加熱方式を採用した場合であっても、加熱部材の不本意な温度低下等に起因する生産性の低下を防止することができ、ウォームアップ時間を短縮しつつ、従来並みの生産性を維持することが可能な定着装置、及びこれを用いた画像形成装置、並びに定着装置の加熱方法を提供することができる。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

実施の形態１
図２はこの発明の実施の形態１に係る定着装置及び定着装置の加熱方法を適用した画像形成装置としてのタンデム方式のフルカラープリンターを示すものである。なお、このタンデム方式のフルカラープリンターは、画像読取装置を備えており、フルカラーの複写機としても機能するようになっている。また、上記フルカラープリンターは、画像読取装置を備えていなくても良いのは勿論である。

図２において、１はタンデム方式のフルカラープリンターの本体を示すものであり、このフルカラープリンター本体１の一端側の上部には、原稿２の画像を読み取る画像読取装置（ＩＩＴ：Ｉｍａｇｅ Ｉｎｐｕｔ Ｔｅｒｎａｌ）３が配設されている。この画像読取装置３は、図示しない自動原稿搬送装置（ＡＤＦ：Ａｕｔｏ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ）によって、プラテンカバー４によって押圧された状態でプラテンガラス５上に搬送された原稿２を光源６によって照明し、原稿２からの反射光像を、フルレートミラー７及びハーフレートミラー８、９及び結像レンズ１０からなる縮小光学系を介してＣＣＤ等からなる画像読取素子１１上に走査露光して、この画像読取素子１１によって原稿２の画像を所定のドット密度（例えば、１２００ｄｐｉや２４００ｄｐｉ）で読み取るようになっている。

上記フルカラープリンターは、図２に示すように、各装置（各部）の動作を制御する制御手段としての制御部５０と、ユーザからのプリント動作の指示を受け付けるためのユーザインタフェース（ＵＩ）５１と、当該フルカラープリンターの電源をＯＮ／ＯＦＦするための電源スイッチ５２とを備えている。

上記画像読取装置３によって読み取られた原稿２の画像は、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）（各８ｂｉｔ）の３色の画像データとして画像処理装置１２（Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）に送られ、この画像処理装置１２では、原稿２の画像データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消し、色／移動編集等の所定の画像処理が施される。

そして、上記の如く画像処理装置１２で所定の画像処理が施された画像データは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）（各８ｂｉｔ）の４色の画像データに変換され、次に述べるように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像形成部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３ＫのＲＯＳ１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ（ＲａｓｔｅｒＯｕｔｐｕｔＳｃａｎｎｅｒ）に送られ、これらのＲＯＳ１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋでは、各色の画像データに応じてレーザービームＬＢによる画像露光が行われる。

ところで、上記タンデム方式のフルカラープリンター本体１の内部には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４つの画像形成部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋが、水平方向に一定の間隔をおいて直列的に配置されている。

これらの４つの画像形成部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋは、形成する画像の色以外はすべて同様に構成されており、大別して、矢印Ａ方向に沿って所定の回転速度で回転する感光体ドラム１５と、この感光体ドラム１５の表面を一様に帯電する帯電手段としての一次帯電用のスコロトロン１６と、当該感光体ドラム１５の表面に各色に対応した画像を露光して静電潜像を形成するＲＯＳ１４と、感光体ドラム１５上に形成された静電潜像を対応する色のトナーで現像する現像装置１７と、クリーニング装置１８とから構成されている。

上記ＲＯＳ１４は、図２に示すように、半導体レーザー１９を画像データに応じて変調して、この半導体レーザー１９からレーザービームＬＢを画像データに応じて出射する。この半導体レーザー１９から出射されたレーザービームＬＢは、反射ミラー２０、２１を介して回転多面鏡２２によって偏向走査され、図示しないｆ−θレンズで走査角度に応じて焦点距離が調整された状態で、複数枚の反射ミラー２３、２４等を介して像担持体としての感光体ドラム１５上に走査露光される。

上記画像処理装置１２からは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒 （Ｋ）の各色の画像形成部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３ＫのＲＯＳ１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋに各色の画像データが順次出力され、これらのＲＯＳ１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋから画像データに応じて出射されるレーザービームＬＢが、それぞれの感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋの表面に走査露光されて静電潜像が形成される。上記各感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ上に形成された静電潜像は、現像装置１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋによって、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像として現像される。

上記各画像形成部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ上に、順次形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、図２に示すように、各画像形成部１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの下方に配置された移動体としての中間転写ベルト（中間転写体）２５上に、一次転写ロール２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋによって重ね合わせた状態で転写される。この中間転写ベルト２５は、ドライブロール２７と、テンションロール２８と、ステアリングロール２９と、給電ロール３０が当接されたバックアップロール３１と、アイドルロール３２との間に一定のテンションで掛け回されており、図示しない定速性に優れた専用の駆動モーターによって回転駆動されるドライブロール２７により、矢印Ｂ方向に沿って感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋと等しい所定の速度で循環駆動されるようになっている。

上記中間転写ベルト２５は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたフィルム状の無端ベルトで構成されている。そして、その体積抵抗率は１０⁶ 〜１０¹⁴Ωｃｍとなるように形成されており、その厚みは、例えば、０．１ｍｍ程度に構成されている。

また、一次転写部は、中間転写ベルト２５を挟んで感光体ドラム１５に対向して配置される一次転写ロール２６で構成されている。一次転写ロール２６は、シャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスボンジ層とを有している。シャフトは、鉄、ＳＵＳ等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層は、カーボンブラック等の導電剤を配合したＮＢＲとＳＢＲとＥＰＤＭとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が１０^7.5 〜１０^8.5 Ωｃｍのスボンジ状の円筒ロールである。

上記中間転写ベルト２５上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、バックアップロール３１に中間転写ベルト２５を介して圧接する二次転写ロール３３によって、圧接力及び静電気力で記録媒体としての記録用紙３４上に二次転写され、これらの各色のトナー像が転写された記録用紙３４は、搬送ベルト３５及び搬送ガイド３６によって定着装置３７へと搬送される。そして、上記各色のトナー像が転写された記録用紙３４は、定着装置３７によって熱及び圧力で定着処理を受け、プリンター本体１の外部に設けられた排出トレイ３８上に排出される。

二次転写部は、中間転写ベルト２５のトナー像担持面側に配置される二次転写ロール３３と、バックアップロール３１とによって構成される。バックアップロール３１は、表面がカーボンを分散したＥＰＤＭとＮＢＲとのブレンドゴムのチューブ、内部がＥＰＤＭゴムで構成されている。そして、その表面抵抗率が１０⁷ 〜１０¹⁰Ω／□となるように形成され、硬度は、例えば、７０°（アスカーＣ硬度）に設定される。

また、二次転写ロール３２は、シャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは、鉄、ＳＵＳ等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層は、カーボンブラック等の導電剤を配合したＮＢＲとＳＢＲとＥＰＤＭとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が１０^7.5 〜１０^8.5 Ωｃｍのスポンジ状の円筒ロールである。

上記記録用紙３４は、図２に示すように、プリンター本体１の底部に配設された用紙トレイ３９から所定のサイズや材質のものが、給紙ローラ４０及び用紙搬送用のローラ対４１、４２、４３からなる用紙搬送経路４４を介して、レジストロール４５まで一旦搬送されて停止される。上記用紙トレイ３９から供給された記録用紙３４は、所定のタイミングで回転駆動されるレジストロール４５によって、搬送ガイド４６を介して中間転写ベルト２５の二次転写位置へ送出される。

また、上記フルカラープリンターによって記録用紙３４の両面に画像を形成する場合には、定着装置３７によって片面に画像が定着された記録用紙３４を、そのまま機外に排出せずに、図示しない切り替えゲートによって、記録用紙３４の搬送経路を下方に切り替え、図示しない反転用の用紙搬送路に一旦搬送する。そして、この反転用の用紙搬送路に搬送された記録用紙３４は、その搬送方向を反転した状態で、図示しない両面用の用紙搬送路及び通常の用紙搬送経路４４を介して、表裏が反転された状態で、再度、中間転写ベルト２５の二次転写位置まで搬送され、裏面に画像が形成された後、定着装置３７によって熱及び圧力で定着処理を受けて、プリンター本体１の外部に設けられた排出トレイ３８上に排出される。

次に、本実施の形態に係るフルカラープリンターに用いられる定着装置３７について説明する。

図３は本実施の形態に係る定着装置３７の構成を示す概略構成図である。

この定着装置３７は、図３に示すように、無端状の周面を有する加熱部材（無端状のベルト部材）の一例としての定着ベルト６１と、定着ベルト６１の外周面に圧接して配設され、定着ベルト６１に従動して回転する加圧部材あるいは圧接部材の一例としての加圧ロール６２と、定着ベルト６１の内側にて定着ベルト６１を介して加圧ロール６２に圧接配置される押圧パッド６３と、押圧パッド６３等を支持するパッド支持部材６４と、定着ベルト６１の外周面形状に倣って形成されるとともに定着ベルト６１とは所定の間隙を持って配設され、定着ベルト６１を長手方向に亘って電磁誘導加熱する加熱手段あるいは供給手段としての電磁誘導加熱部６５と、定着ベルト６１の内側にて定着ベルト６１の内周面に沿って配設され、電磁誘導加熱部６５による定着ベルト６１の加熱効率を高めるフェライト部材６７とによって、その主要部が構成されている。

また、この実施の形態に係る定着装置３７では、後述するように、定着ベルト６１が駆動され、加圧ロール６２は、定着ベルト６１の回動に伴って従動回転するように構成されている。このため、定着装置３７は、定着ベルト６１を駆動する駆動手段としての駆動モータ６８を備えている。

さらに、この実施の形態に係る定着装置３７では、必要に応じて定着ベルト６１と加圧ロール６２とが接離可能に構成されている。このため、定着装置３７は、定着ベルト６１側の取り付け位置を固定する一方で、加圧ロール６２を定着ベルト６１に対して接離する接離手段としてのラッチ機構６９を有している。このラッチ機構６９は、例えばモータや偏心カム等を組み合わせたもので構成することができる。

定着ベルト６１は、図４（ａ）に示すように、内周面側から順に、耐熱性の高いシート状部材からなる基層６１ａと、導電層６１ｂと、弾性層６１ｃと、外周面となる表面離型層６１ｄとが順次積層されて構成されている。また、各層の間には接着のためのプライマー層等が設けられる場合がある。

基層６１ａとしては、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂等のフレキシブルで機械的強度に優れ、耐熱性を有する材料が好適に用いられる。基層６１ａの厚さは、１０〜１５０μｍ、好ましくは厚さ３０〜１００μｍが適している。厚さが１０μｍより薄い場合には、定着ベルト６１としての強度が得られず、厚さが１５０μｍより厚い場合には、フレキシブル性が損なわれ、また熱容量が大きくなって温度立ち上がり時間が長くなるからである。この実施の形態では、厚さ８０μｍのポリイミド樹脂からなるシート状部材が使用されている。

導電層６１ｂは、電磁誘導加熱部６５が誘起する磁界により誘導発熱する層（発熱属) であり、鉄、コバルト、ニッケル、銅、アルミニウム、クロム等の金属層を１〜８０μｍ程度の厚さで形成したものが用いられる。また、導電層６１ｂの材質および厚さは、電磁誘導による渦電流によって充分な発熱が得られる固有抵抗値を実現するように適宜選択される。本実施の形態では、厚さ１０μｍ程度の銅を使用している。

弾性層６１ｃは、厚さが１０〜５００μｍ、好ましくは５０〜３００μｍであって、耐熱性、熱伝導性に優れたシリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等が用いられる。本実施の形態では、ゴム硬度１５°（ＪＩＳ−Ａ：ＪＩＳ−Ｋ Ａ型試験機）、厚さ２００μｍのシリコーンゴムを使用している。

ところで、カラー画像を印刷する場合、特に写真画像等の印刷時には、記録用紙３４上で大きな面積領域に亘ってベタ画像が形成されることが多い。そのため、記録用紙３４やトナー像の凹凸に定着ベルト６１の表面（表面離型層６１ｄ）が追従できない場合には、トナー像に加熱ムラが発生して、伝熱量が多い部分と少ない部分とで定着画像に光沢ムラが発生する。すなわち、伝熱量が多い部分は光沢度が高く、伝熱量が少ない部分では光沢度が低くなる。

このような現象は、弾性層６１ｃの厚さが１０μｍより小さい場合に生じ易い。そこで、弾性層６１ｃの厚さは、１０μｍ以上、より好ましくは５０μｍ以上に設定するのが好ましい。一方、弾性層６１ｃが５００μｍより大きい場合には、弾性層６１ｃの熱抵抗が大きくなり、定着装置６０のクイックスタート性能が低下する。そこで、弾性層６１ｃの厚さは、５００μｍ以下、より好ましくは３００μｍ以下に設定するのが好ましい。

また、弾性層６１ｃのゴム硬度としては、高すぎると用紙Ｓやトナー像の凹凸に迫従しきれず定着画像に光沢ムラが発生し易い。そこで、弾性層６１ｃのゴム硬度としては５０°（ＪＩＳ−Ａ：ＪＩＳ−Ｋ Ａ型試験機）以下、より好ましくは３５°以下が適している。

さらに、弾性層６１ｃの熱伝導率λに関しては、λ＝６×１０^-4〜２×１０^-3［ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ］が適している。熱伝導率λが６×１０^-4[ ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ］よりも小さい場合には熱抵抗が大きく、定着ベルト６１の表層（表面離型層６１ｄ）における温度上昇が遅くなる。一方、熱伝導率λが２×１０^-3［ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ］よりも大きい場合には、硬度が過度に高くなったり、圧縮永久歪みが悪化する。そのため、熱伝導率λは６×１０^-4〜２×１０^-3［ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ］、より好ましくは８×１０^-4〜１．５×１０^-3［ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ］に設定するのが好ましい。

また、表面離型層６１ｄは、記録用紙３４上に転写された未定着トナー像と直接的に接触する層であるため、離型性および耐熱性に優れた材料を使用する必要がある。したがって、表面離型層６１ｄを構成する材料としては、例えば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（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フルオロシリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム等が好適に用いられる。

また、表面離型層６１ｄの厚さは、５〜５０μｍが好ましい。表面離型層６１ｄの厚さが５μｍよりも薄い場合には、塗膜時に塗りムラが生じて離型性の悪い領域が形成されたり、耐久性が不足したりするといった問題が発生するからである。また、表面離型層６１ｄが５０μｍを超える場合には、熱伝導が悪化するという問題が発生し、特に樹脂系の材質で形成された表面離型層６１ｄでは硬度が高くなりすぎ、弾性層６１ｃが有する機能を低下させるからである。なお、本実施の形態では、厚さ３０μｍのＰＦＡを使用している。

ここで、表面離型層６１ｄにおけるトナー離型性を向上するため、表面離型層６１ｄにトナーオフセット防止のためのオイル（離型剤）を塗布するオイル塗布機構を定着ベルト６１に当接させて配設することも可能である。特に、低軟化物質を含有しないトナーを用いた場合には効果的である。

なお、上記定着ベルト６１に代えて、図４（ｂ）に示すような定着ベルト１６１を用いても良い。この定着ベルト１６１は、耐熱性樹脂層１６１ａ、１６１ｃが二層に分けて形成され、これらの間に導電層１６１ｂが形成されている。そして、その表面に弾性層１６１ｄおよび表面離型層１６１ｅが積層されたものである。この定着ベルト１６１では、導電層１６１ｂである金属層を薄く形成しても、繰り返し曲げ変形を受けることによる劣化を抑制することができる。なお、耐熱性樹脂層１６１ａ、１６１ｃは耐熱性樹脂に限定されるものではない。

次に、加圧ロール６２は、図３に示したように、芯材（コア）としての金属製の円筒状部材６２ａと、円筒状部材６２ａの表面にシリコーンゴム、発泡シリコーンゴム、フッ素ゴム、フッ素樹脂等の耐熱性を有する弾性層６２ｂと、最外表面の表面離型層６２ｃとで構成されている。そして、加圧ロール６２は、定着ベルト６１の回転軸と平行に配設されるとともに、両端部がバネ部材（不図示）によって定着ベルト６１側に付勢されて支持されている。この実施の形態では、加圧ロール６２は、定着ベルト６１を介して総荷重２９４Ｎ（３０ｋｇｆ）で押圧パッド６３に付勢されている。加圧ロール６２は、定着ベルト６１に従動して矢印Ｃ方向に回転されるように構成されている。なお、加圧ロール６２を回転駆動するように構成しても良い。

押圧パッド６３は、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性材料や、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）や液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の耐熱性樹脂等で形成されている。そして、押圧パッド６３は、定着ベルト６１の幅方向において、記録用紙３４が通過する領域（通紙域）よりもやや広い領域に亘って配設され、この押圧パッド６３の長手方向の略全長に亘って加圧ロール６２が押圧されるように構成されている。

また、押圧パッド６３の定着ベルト６１との接触面は、加圧ロール６２の外表面形状に倣って、凹状曲面で形成されている。そのため、定着ベルト６１を介して加圧ロール６２との間で充分に幅の広い定着ニップ部Ｎを形成することができる。

さらに、押圧パッド６３と定着ベルト６１との間には、定着ニップ部Ｎにおける押圧パッド６３と定着ベルト６１との摺動性を向上するため、摺動性に優れ、耐摩耗性が高いポリイミドフィルムやフッ素樹脂を含浸させたガラス繊維シート等からなる摺動シート６３ａが配設されている。さらに、定着ベルト６１の内周面には潤滑剤が塗布されている。潤滑剤としては、アミノ変性シリコーンオイルやジメチルシリコーンオイル等が用いられる。これらにより、定着ベルト６１と押圧パッド６３との間の摩擦抵抗が小さくなり、定着ベルト６１が円滑に回動させることを可能としている。

パッド支持部材６４は、定着ベルト６１の幅方向に軸線を有する棒状部材である。そして、パッド支持部材６４の加圧ロール６２と対向する部分には押圧パッド６３が取り付けられており、定着ベルト６１を介して加圧ロール６２から押圧パッド６３に作用する押圧力をパッド支持部材６４によって負担している。そのため、パッド支持部材６４を構成する材質としては、加圧ロール６２から押圧力を受けた際の撓み量が所定のレベル以下、好ましくは１ｍｍ以下となる程度の剛性を有するものが用いられる。そのため、後述する電磁誘導加熱部６５による磁束の影響によって加熱されにくい必要をも考慮して、例えば、ガラス繊維入りＰＰＳ、フェノール、ポリイミド、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂、耐熱ガラス、固有抵抗が小さく誘導加熱の影響を受けにくいアルミニウム等の金属が用いられる。この実施の形態では、パッド支持部材６４は、断面形状が加圧ロール６２からの押圧力方向に長軸を有する長方形で形成されたアルミニウムで構成されている。

さらに、パッド支持部材６４には、高透磁率の材質（例えば、フェライトやパーマロイ等）から構成され、電磁誘導加熱部６５による加熱効率を高めるためのフェライト部材６７や、定着ベルト６１の温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタ７０がバネ部材７１を介して定着ベルト６１の内周面に圧接されるように固定されている。この場合、定着ベルト６１の長手方向中央部にサーミスタ７０が配置され、定着ベルト６１の一方の端部に他のサーミスタ（不図示）が配置されている。また、パッド支持部材６４には、定着ベルト６１に接触、または近接するように、サーモスイッチ（不図示）も配設されている。なお、温度検知手段としては、定着ベルト６１の温度を検知するサーミスタ７０等に代えて、またはかかるサーミスタ７０等に加えて、加圧ロール６２の表面温度を検知するサーミスタを設けた構成を採ることもできる。

また、パッド支持部材６４の軸方向両端部には、図５に示すように、定着ベルト６１を支持するとともに、駆動モータ６８によってこの定着ベルト６１を回動させるための走行ガイド８０が配置されている。そして、定着ベルト６１は、その両端部の内周面が走行ガイド８０で支持されることで、当該定着ベルト６１は所定の形状（例えば、略円形）を維持しながら回動するように構成されている。ここで、図５は定着ベルト６１が走行ガイド８０によって支持される構成を説明する図であり、記録用紙３４の搬送方向上流側から見た定着装置６０の一方の端部領域を示している。

図５に示したように、走行ガイド８０は、定着ベルト６１の端部に挿入されて定着ベルト６１を支持するエンドキャップ８１と、エンドキャップ８１と一体的に構成されエンドキャップ８１よりも定着ベルト６１の軸方向外側に配置される駆動ギア８２と、パッド支持部材６４と一体的に構成され、これらエンドキャップ８１および駆動ギア８２を回動可能に保持する回転軸８３とを有している。なお、駆動ギア８２には、駆動モータ６８に設けられた駆動ギア（不図示）が噛合されている。

そして、定着ベルト６１は、図５に示すように、定着ベルト６１の幅方向両端部において、両端部の内周面が駆動ギア８２と一体化したエンドキャップ８１に支持されながら回動する。なお、ラッチ機構６９によって加圧ロール６２が定着ベルト６１に圧接している場合には、加圧ロール６２が定着ベルト６１の回動に伴って従動回転する。また、定着ベルト６１は、駆動ギア８２によって定着ベルト６１の幅方向への移動（ベルトウォーク）が制限され、定着ベルト６１に片寄りが生じるのが抑えられている。

次に、電磁誘導加熱部６５について述べる。電磁誘導加熱部６５は、図３に示すように、定着ベルト６１の幅方向に沿って、定着ベルト６１の外周面形状に倣った円弧形状の曲面を定着ベルト６１側に有する台座６５ａと、台座６５ａに支持された励磁コイル６５ｂと、この励磁コイル６５ｂに高周波電流を供給する給電手段の一例としての励磁回路６５ｃとで主要部が構成されている。

台座６５ａは、絶縁性および耐熱性を有する材料からなり、例えば、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、液晶ポリマー樹脂等を用いることができる。また、励磁コイル６５ｂとしては、例えば、耐熱性の絶縁材料（例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等）によって相互に絶縁された直径φ０．１〜０．５ｍｍの銅線材を複数本束ねたリッツ線を長円形状や楕円形状、長方形状等の閉ループ状に複数回（例えば、１１ターン）巻いたものが用いられる。そして、励磁コイル６５ｂは接着剤によって固められることでその形状を維持しながら台座６５ａに固定されている。

また、励磁コイル６５ｂおよびフェライト部材６７と、定着ベルト６１の導電層６１ｂとの間の距離は、可能な限り近接させて設置することが磁束の吸収効率を高めるために好ましいことから、これらの距離は５ｍｍ以内、例えば、２．５ｍｍ程度に設定されている。

電磁誘導加熱部６５では、励磁回路６５ｃから励磁コイル６５ｂに高周波電流が供給されると、励磁コイル６５ｂの周囲に磁束が生成消滅を繰り返す。ここで、高周波電流の周波数は、例えば１０〜５００ｋＨｚに設定されるが、本実施の形態では２０〜１００ｋＨｚに設定している。励磁コイル６５ｂからの磁束が定着ベルト６１の導電層６１ｂを横切ると、定着ベルト６１の導電層６１ｂにはその磁界の変化を妨げるような磁界が発生し、それによって導電層６１ｂ内に渦電流が発生する。そして、導電層６１ｂでは、渦電流 （・）によって導電層６１ｂの表皮抵抗（Ｒ）に比例したジュール熱（Ｗ＝Ｉ² Ｒ）が発生し、定着ベルト６１は加熱されることになる。

なお、その際には、定着ベルト６１の温度は、サーミスタ７０での計測値に基づいて、プリンターの制御部５０（図２参照）が励磁コイル６５ｂに供給する電力量または高周波電流の供給時間等を制御することにより、所定の温度に維持されている。

そして、この実施の形態のフルカラープリンターにおいては、トナー像を形成する動作が開始されるのと略同時に、定着装置６０では、定着ベルト６１を駆動する駆動モータ６８および電磁誘導加熱部６５に電力が供給され、定着装置３７が起動する。すると定着ベルト６１が回動する。なお、この時点では、加圧ロール６２はラッチ機構６９によって定着ベルト６１から離間している。加えて、定着ベルト６１が電磁誘導加熱部６５と対向する加熱領域を通過することで、定着ベルト６１の導電層６１ｂには渦電流が誘導され、定着ベルト６１は発熱する。その後、所定のタイミングでラッチ機構６９によって加圧ロール６２が定着ベルト６１に圧接される。すると、定着ベルト６１に従動して加圧ロール６２が回動する。そして、定着ベルト６１が均一に所定の温度に加熱された状態で、未定着トナー像を担持した記録用紙３４が、定着ベルト６１と加圧ロール６２とが圧接された定着ニップ部Ｎに送り込まれる。通紙領域における定着ニップ部Ｎ内では、記録用紙３４および記録用紙３４に担持されたトナー像は、加熱および加圧され、トナー像が記録用紙３４上に定着される。その後、記録用紙３４は、定着ベルト６１の曲率の変化によって定着ベルト６１から剥離されて、プリンター本体１の排出部に設けられた排紙トレイ３８に搬送される。その際に、定着後の記録用紙３４を定着ベルト６１から完全に分離するための補助手段として、定着ベルト６１の定着ニップ部Ｎの下流側に、剥離補助部材７５を配設することも可能である。

この実施の形態に係る定着装置３７では、定着ベルト６１がトナー像の定着に必要な所定の温度に均一に加熱されているので、光沢ムラやオフセット等の発生が抑制された良好なトナー像を形成することができる。また、定着ベルト６１は熱容量が極めて小さいため、高速に定着ベルト６１を加熱することができるので、ウォームアップタイムを極めて短くすることができるとともに、オンデマンド性に優れているので待機時の電力消費も大きく低減することが可能である。

また、押圧パッド６３により、定着ベルト６１を介して加圧ロール６２との間で充分に広いニップ幅を形成することができるので、定着ニップ部Ｎにおける熱の伝達を充分に行うことが可能となって、良好な定着性能を得ることができる。

ところで、この実施の形態では、記録材上の未定着像を定着する定着装置であって、周回移動する加熱部材と、前記加熱部材に圧接した状態で周回移動し、当該加熱部材との間に前記記録材を通過させるための定着ニップ部を形成する加圧部材と、前記加熱部材を発熱させるか又は加熱することにより、当該加熱部材の少なくとも前記定着ニップ部に対応した領域を加熱する加熱手段と、前記加熱部材の温度を検知するための温度検知手段を有する定着装置において、前記加熱部材を定着可能温度に加熱するための立ち上げシーケンスを、前記温度検知手段の温度検知情報に基づいて、前記加熱手段への通電を複数段にわたって制御する制御手段を備えるように構成されている。

また、この実施の形態では、第１段目の立ち上げシーケンスは、前記加熱部材の温度が最初に前記定着可能温度に達するまでのシーケンスであるように構成されている。

さらに、この実施の形態では、第２段目の立ち上げシーケンスは、前記加熱部材の設定温度を、前記温度検知手段によって検知された温度より所定の温度だけ高く設定した温度とし、当該第二の立ち上げシーケンスは、前記設定温度を所定の温度以下かつ所定時間内の温度差が所定の温度以下になることで終了するように構成されている。

又、この実施の形態では、第３段目の立ち上げシーケンスは、前記加熱部材の設定温度を、前記定着可能温度とし、Ｐ制御、ＰＩ制御あるいはＰＩＤ制御の少なくともいずれか１つを用いて、前記加熱部材の温度が前記設定温度となるように制御するように構成されている。

では次に、多段階のウォームアップシーケンスについて詳細に説明する。

図６は、図２に示す制御部５０の制御ブロック図である。なお、制御部５０は、プリンター全体の制御を司る機能を有しているが、ここでは、定着装置３７の動作に関連するブロックのみを示している。

制御部５０のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５５は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎ１ｙ Ｍｅｍｏｒｙ）５６に記憶されたプログラムに従い、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）５７との間で適宜データのやりとりを行いながら処理を実行する。また、制御部５０は、時間を計測するタイマ５８を具備している。この制御部５０には、入出力インタフェース５５を介して、電源スイッチ５２からの電源ＯＮ情報、ＵＩ５１における操作指示情報、およびサーミスタ７０からの温度検知情報が入力されるようになっている。一方、この制御部５０は、入出カインタフェース５９を介して、定着ベルト６１を駆動する駆動モータ６８、定着ベルト６１に対して加圧ロールを接離させるラッチ機構６９、および励磁コイル６５ｂに電力を供給して定着ベルト６１を加熱させる励磁回路６５ｃに制御信号を出力している。

以上の構成において、この実施の形態に係る定着装置を適用したフルカラプリンターでは、次のようにして、ウォームアップ時間を短くすることができるのは勿論のこと、ウォームアップ時間を短くするために、加熱部材として熱容量の小さい部材を用い、当該熱容量の小さい加熱部材を短時間に加熱できる加熱方式を採用した場合であっても、加熱部材の不本意な温度低下等に起因する生産性の低下を防止することができ、ウォームアップ時間を短縮しつつ、従来並みの生産性を維持することが可能となっている。

図１は、定着装置３７における複数段階のウォームアップシーケンス処理の流れを説明するためのフローチャートを示している。

まず、制御部５０は、図１に示すように、画像形成動作のトリガがあるか否かを判別し（ステップ１０１）、画像形成動作のトリガありと判別した場合には、駆動モータ６８を起動して、定着ベルト６１の駆動を開始するとともに（ステップ１０２）、第一の立ち上げシーケンスに従って電力供給を開始する。

ここで、画像形成動作のトリガとしては、例えば、電源スイッチ５２の投入、あるいは自動原稿搬送装置への原稿のセット、プラテンカバー４の開閉、ＵＩ５２のキーの操作など、ユーザが画像形成動作を開始する際に、当該画像形成動作に伴って行う動作が挙げられる。

そして、制御部５０は、第一の立ち上げシーケンスに伴って、定着ベルト６１の設定目標温度ＴｎをＴ２に設定し、励磁回路６５ｃによって励磁コイル６５ａ、６５ｂへの電力の供給を開始する（ステップ１０４）。

図１は、定着装置３７における立ちあげシーケンス動作および定着動作の一例を示す図であり、ここでは、例えば、電源スイッチ５２の投入時や、長期間にわたって画像形成動作が行われなかった後など、室温Ｔ０にある定着ベルト６１を加熱する例を示している。なお、図１において、横軸は開始時刻からの経過時間ｔを、縦軸のうち左側は定着ベルト温度Ｔを、右側は励磁回路６５ｃから供給される投入電力Ｐを、それぞれ示している。また、図１において、実線は定着ベルト温度Ｔを、破線は投入電力Ｐを、それぞれ示している。

このとき、励磁回路６５ｃには、投入電力Ｐとして、定着装置３７に割り当てられた電力の最大値である第一の電力Ｐ１（ここでは１１００Ｗ相当）が投入される。これにより、定着ベルト６１は急速に加熱されていく。なお、この時点で、プリンターの他の部位にはそれほど電力供給がなされておらず、このプリンターで使用可能な電力（１．５ｋＶＡ：ＡＣ１００Ｖ×１５Ａ）のほとんどを定着装置３７の励磁回路６５ｃに供給することができる。また、開始時刻をｔ＝０としてタイマ５４による計時が開始される（ステップ１０５）。

次に、制御部５０は、サーミスタ７０の検知温度Ｔｘから定着ベルト６１の温度を取得し（ステップ１０６）、定着ベルト６１の温度が設定温度Ｔ２以上となったか否かを判別する（ステップ１０７）。そして、定着ベルト６１の温度が設定温度Ｔ２以上となっていない場合には、ステップ１０６に戻り、当該定着ベルト６１の温度が設定温度Ｔ２以上となるまで待機する。

その間、図１に示すように、時刻ｔ２においてユーザによりＵＩ５２に設けられた図示しないプリントボタン等が押されると、画像形成動作（トナー像の形成、転写、用紙搬送等）が開始される。これに伴い、励磁回路６５ｃに対する投入電力Ｐは、第一の電力Ｐ１よりも低い第二の電力Ｐ２（ここでは７５０Ｗ〜８００Ｗ程度）まで低減される。これにより、定着ベルト６１の昇温レートは若干減少するものの、定着ベルト６１はさらに加熱されていく。なお、第一の電力Ｐ１と第二の電力Ｐ２との差分の電力は、帯電器１６やＲＯＳ１３等、他の部位に供給される。なお、時刻ｔ２は、ユーザによりＵＩ５２に設けられた図示しないプリントボタン等が押された時刻であって、ユーザによってその都度決められるものであり、一律な値をとるものではないが、本発明者等がユーザによる使用状況を調査したところ、時刻ｔ２は平均で約３秒程度であった。

つまり、時刻ｔ２は、画像形成動作のトリガがあった後の経過時間であり、画像形成動作のトリガは、電源スイッチ５２の投入や、自動原稿搬送装置への原稿のセット、プラテンカバー４の開閉、ＵＩ５２のキーの操作など、ユーザが画像形成動作を開始する際に、当該画像形成動作に伴って行う動作であるから、ユーザは、通常、自動原稿搬送装置への原稿のセットや、プラテンカバー４の開閉、ＵＩ５２のキーの操作などを行った後、約３秒程度でプリントボタン等を押す動作を行っていることになる。

そして、この例では、図１に示すように、経過時間ｔが第一の設定温度Ｔ１に到達する前に、サーミスタ温度Ｔｘに基づいて取得される定着ベルト６１の検知温度Ｔが第一の設定温度Ｔ１に到達し、ラッチ機構６９により加圧ロール６２が定着ベルト６１に圧接され、加圧ロール６２は定着ベルト６１の回動に伴って従動して回動し始める。その後、定着ベルト６１は、第二の設定温度Ｔ２に到達する。ここで、第二の設定温度Ｔ２に達する時刻をｔ７とした。この時刻ｔ７までが第一の立ちあげシーケンスであり、第一の立ち上げシーケンスにおける目標設定温度はＴ２で、その時刻ｔ７から第二の立ち上げシーケンスが開始する。

即ち、制御部５０は、図７に示すように、サーミスタ７０の検知温度に基づいて、定着ベルト６１の温度が第二の設定温度Ｔ２以上になったことを判別すると、第二の立ち上げシーケンスに移行する（ステップ１０９）。

この第二の立ち上げシーケンスでは、制御部５０は、目標設定温度Ｔｎを前記サーミスタ７０の検知温度Ｔｘに所定の温度Ｔｙを足し加えた値に設定して、定着ベルト６１の温度を制御する。ここで、所定の温度Ｔｙとしては、例えば、１０〜１５℃程度に設定されるが、これ以外の値に設定しても勿論良い。

また、制御部５０は、第二の立ち上げシーケンスにおいて、定着ベルト６１の温度が異常昇温を検知する所定の温度Ｔｎ以下か否かを常時判別するとともに（ステップ１１１）、定着ベルト６１の温度Ｔの変化率が所定値以下となったか否かを判別し（ステップ１１２）、定着ベルト６１の温度Ｔの変化率が所定値以下となっていない場合には、ステップ１０９に戻り、第二の立ち上げシーケンスを継続する。

なお、制御部５０は、定着ベルト６１の温度が所定の温度Ｔｎを超えたと判別した場合には、異常昇温と判断して電力の供給を停止する（ステップ１１５）。

そして、サーミスタ７０の検知温度Ｔｘの温度変化率が所定の値以下になる時刻ｔ８まで第二の立ちあげシーケンスが継続される。ここで、温度変化率の所定の値としては、例えば、１０〜２０℃／ｓｅｃ程度に設定される。

未定着トナー像を担持した記録用紙３４が定着ニップ部Ｎに突入する時刻ｔ３において、定着動作が開始される。これにより、定着ベルト６１の熱は、記録用紙３４に奪われ、定着ベルト６１の温度Ｔは、図１に示すように急激に低下する。

そして、制御部５０は、サーミスタ７０の検知温度Ｔｘの温度変化率が所定の値以下になったことを判別すると、第三の立ち上げシーケンスに移行し、設定目標温度Ｔｎを一定温度Ｔ２に設定するとともに（ステップ１１３）、Ｐ，ＰＩあるいはＰＩＤ制御で定着ベルト６１の温度が設定温度Ｔ２に等しくなるように制御を行う（ステップ１１４）。

よって、図１に示すように、サーミスタ７０の検知温度Ｔｘの温度変化率が所定の値以下になった時刻ｔ８以降は、目標設定温度を再びＴ２に戻し、Ｐ，ＰＩあるいはＰＩＤ制御を行い、目標温度Ｔ２を維持するように電力制御を行うようになっている。

そして、その後は、連続して複数枚の記録用紙３４に定着処理を行う場合、定着ベルト６１の温度Ｔが第一の設定温度Ｔ１から第三の設定温度Ｔ３の範囲内となるように、より詳しくは、定着ベルト温度Ｔが第二の設定温度Ｔ２を超えないように、定着ベルト６１に対する励磁回路６５ｃの給電制御が行われていく。ただし、定着ベルト６１はある程度加熱された状態となっているため、定着ベルト温度Ｔは第一の設定温度Ｔ１以上に維持される。

なお、第二の立ち上げシーケンスに移行した後、ユーザがプリント動作を中止した場合など、記録用紙３４が給紙されない場合には、制御部５０は、例えば、第二の立ち上げシーケンスに移行してからの経過時間を計測し、当該計測時間が所定時間に達した場合には、サーミスタ７０の検知温度Ｔｘの温度変化率にかかわらず、第三の立ち上げシーケンスに移行するように切り替えられる。

また、定着装置３７における定着動作が終了した後は、当該定着装置３７への給電が停止され、定着ベルト６１の温度は、室温Ｔ０へと変化する。

以上説明したように、この実施の形態に係る定着装置３７では、立ち上げシーケンスを三段階設け、それぞれに設定温度を設けることで、単一のシーケンスによる電力制御の弊害を改善し、生産性の劣化を防ぐことが出来る。

そして、この実施の形態では、立ち上げシーケンス動作中に、画像形成装置のシステムで定着装置３７に許容される最大電力を投入するようにしたので、さらにウォームアップ時間を短縮することが可能になる。

また、このような構成を採用することで、定着装置３７をきわめて短時間に使用可能な状態までもっていくことができ、ユーザにとっては待ち時間を減らすことが可能になる。また、ウォームアップ前に定着ベルト６１を予熱しておく必要がないため、待機電力を低減することができる。

なお、この実施の形態では、電磁誘導加熱部６５を用いて定着ベルト６１を電磁誘導加熱していたが、これに限られるものではない。例えば、定着ニップ部Ｎ近傍の定着ベルト６１の内側に加熱手段あるいは供給部材としてのセラミックヒータを設け、定着ベルト６１を局所加熱することにより、定着ベルト６１を急速加熱する方式の定着装置に対しても、本実施の形態で用いた手法を同様に適用することができる。

また、本実施の形態では、ラッチ機構６９を用いて、定着ベルト６１に対して加圧ロール６２を接離するように構成したが、これに限られるものではなく、加圧ロール６２に対して定着ベルト６１側をラッチするように構成してもよい。さらに、本実施の形態では、加圧ロール６２が定着ベルト６１と接触させることにより、定着ベルト６１の熱を奪わせていたが、これに限られるものではない。例えば、加圧ロール６２とは別に定着ベルト６１に接離可能なロール等の圧接部材を設け、この圧接部材を定着ベルト６１に圧接させることにより、定着ベルト６１の熱を奪わせることも可能である。

図１はこの発明の実施の形態１に係る定着装置における室温から定着ベルトを加熱する場合のタイミングチャートである。 図２はこの発明の実施の形態１に係る定着装置を適用した画像形成装置の全体構成を示した図である。 図３は画像形成装置に設けられる定着装置の構成を説明するための図である。 図４(a)(b)は、定着装置で用いられる定着ベルトの拡大断面図である。 図５は定着ベルトがエッジガイド部材によって支持される構成を説明するための図である。 図６は制御部の制御ブロック図である。 図７は定着装置における立ちあげシーケンスの流れを説明するためのフローチャートである。 図８は室温から定着ベルトを加熱する場合のタイミングチャートの従来例である。

符号の説明

３７：定着装置、５０：制御部、５５：ＣＰＵ、６１：定着ベルト、６２：加圧ロール、６３：押圧パッド、６５：電磁誘導加熱部、７０：サーミスタ。

Claims (8)

1. 記録材上の未定着像を定着する定着装置であって、
   周回移動する加熱部材と、
   前記加熱部材に圧接した状態で周回移動し、当該加熱部材との間に前記記録材を通過させるための定着ニップ部を形成する加圧部材と、
   前記加熱部材を発熱させるか又は加熱する加熱手段と、
   前記加熱部材の温度を検知するための温度検知手段を有する定着装置において、
   前記加熱部材を定着可能温度に加熱するための立ち上げシーケンスを、前記温度検知手段の温度検知情報に基づいて、前記加熱手段への通電を複数段にわたって制御する制御手段を備えたことを特徴とする定着装置。
2. 前記加熱部材は、無端状のベルト部材からなることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記立ち上げシーケンスは、前記加熱部材が所定の定着可能温度に達した後、当該加熱部材の設定温度を、前記温度検知手段によって検知された検知温度よりも所定温度だけ高い温度に制御するシーケンスを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 第１段目の立ち上げシーケンスは、前記加熱部材の温度が最初に前記定着可能温度に達するまでのシーケンスであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の定着装置。
5. 第２段目の立ち上げシーケンスは、前記加熱部材の設定温度を、前記温度検知手段によって検知された温度より所定の温度だけ高く設定した温度とし、当該第二の立ち上げシーケンスは、前記設定温度を所定の温度以下かつ所定時間内の温度差が所定の温度以下になることで終了することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の定着装置。
6. 第３段目の立ち上げシーケンスは、前記加熱部材の設定温度を、前記定着可能温度とし、Ｐ制御、ＰＩ制御あるいはＰＩＤ制御の少なくともいずれか１つを用いて、前記加熱部材の温度が前記設定温度となるように制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の定着装置。
7. 記録材上に少なくとも１色のトナー像を形成する画像形成手段と、前記記録材上に形成された未定着トナー像を定着する定着手段とを備えた画像形成装置において、
   前記定着手段は、
   周回移動する加熱部材と、
   前記加熱部材に圧接した状態で周回移動し、当該加熱部材との間に前記記録材を通過させるための定着ニップ部を形成する加圧部材と、
   前記加熱部材を発熱させるか又は加熱する加熱手段と、
   前記加熱部材の温度を検知するための温度検知手段と、
   前記加熱部材を定着可能温度に加熱するための立ち上げシーケンスを、前記温度検知手段の温度検知情報に基づいて、前記加熱手段への通電を複数段にわたって制御する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
8. 記録材上の未定着像を定着する定着装置であって、
   周回移動する加熱部材と、
   前記加熱部材に圧接した状態で周回移動し、当該加熱部材との間に前記記録材を通過させるための定着ニップ部を形成する加圧部材と、
   前記加熱部材を発熱させるか又は加熱する加熱手段と、
   前記加熱部材の温度を検知するための温度検知手段を有する定着装置の加熱方法において、
   前記加熱部材を定着可能温度に加熱するための立ち上げシーケンスを、前記温度検知手段の温度検知情報に基づいて、前記加熱手段への通電を複数段にわたって制御するシーケンスを備えたことを特徴とする定着装置の加熱方法。

Images