JP4423958B2

JP4423958B2 - 定着装置

Info

Publication number: JP4423958B2
Application number: JP2003412849A
Authority: JP
Inventors: 秀明大原; 康隆内藤
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2003-12-11
Filing date: 2003-12-11
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2023-12-11
Also published as: JP2005173180A

Description

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像記録装置において用いられ、記録媒体上に担持された未定着トナー像を加熱溶融し、記録媒体に定着させる定着装置に関する。

一般に、粉状のトナーを用いる画像形成装置においてトナー像を定着する工程は、トナー像を記録シート上に静電的に直接転写した後、あるいは、トナー像を中間転写体に一次転写してから記録シートに二次転写した後、加熱部材と加圧部材との間に記録シートを挟み込み、トナー像を加熱して記録シートに圧着する方法が広く採用されている。

定着装置としては、例えば、円筒状芯金の内部にハロゲンランプ等の発熱体を有する定着ロールと、この定着ロールに押圧される加圧ロールとで構成されているものがあり、定着ロールと加圧ロールとの間に未定着トナー像を担持した記録媒体を挟み込んで加熱加圧する。定着ロールは、加圧ロールの押圧力に対して過度の変形が生じないようにある程度の厚みを有する芯金からなり、この芯金の外周面にはトナー像を包み込んで均一に溶融するための弾性層が設けられている。

上記のような定着装置は、定着ロールの熱容量を低減することが難しいため、画像形成装置の電源をオン状態とすると同時に定着装置の熱源であるハロゲンランプに通電を開始しても、定着ロール等が冷え切っている状態から所定の定着可能温度に立ち上がるまでにはかなりの待ち時間を要し、クイックスタート性に欠ける。また、画像形成装置の待機状態（非画像出力時）では、何時でも画像形成動作が実行できるようにハロゲンランプに通電して定着ロールを所定の温度に維持しておく必要があり、電力消費量が大きい。

一方、上記定着ロールに代えて、定着部材として無端状の定着ベルトを用いるものがあり、該定着ベルトには複数の支持ロールによって張架されたタイプと、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、ロール状部材に比べ熱容量が小さいため、ロール状部材より短時間でウォーミングアップを行なうことができる。さらに、無張架タイプの定着ベルトは、他の部材との接触する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なうことができる。

さらに、定着ロールや定着ベルト等の定着部材を加熱する手段として、定着部材に導電性層を設け、電磁誘導加熱によって該導電性層を発熱させるものが知られている。電磁誘導加熱は、変動磁界を発生する励磁コイルを導電性層に対向配置し、導電性層を貫通する磁束を発生させることにより、導電性層に渦電流が生じ発熱するものである。電磁誘導加熱によれば、極めて短い時間で導電性層を発熱させることができ、定着部材を直接加熱することができる。

このような電磁誘導加熱によれば、定着部材を直接加熱することができるとともに、高温となる範囲が極めて限られた範囲となり、定着部材を短時間で所定の温度まで加熱することができる。このため、装置の待機時に予備加熱を継続しておかなくても、起動時や待機状態から復帰する時に、短時間で効率良くウォーミングアップを行うことができ、消費電力を低減することができる。

上記のように無端状の定着ベルトを用いる定着装置では、クイックスタート性があり省電力という利点を有するが、ベルトは低熱容量であるため、定着ベルトが停止した状態で加熱手段により加熱されると、定着ベルトが過度に加熱され、定着ベルトの耐用期間を縮めたり、最悪の場合、定着ベルトを焼損させることがある。このため、定着ベルトの回転の有無を検知して、定着ベルトが回転している時以外は加熱手段への通電を抑制するように制御するのが一般的であり、定着ベルトの回転の有無を検知するための方法として以下のような手段が提案されている。

特許文献１、特許文献２及び特許文献３に記載の定着装置では、無端状の定着ベルトの側縁付近に、特定波長の光を吸収する複数の回転検出パターンが周方向に等間隔で形成され、回転検出パターンと対向する位置に光学センサが配置されている。該光学センサは発光素子と受光素子とからなり、発光素子から発せられた光は回転検出パターンに反射して受光素子で検知され、電気信号に変換される。そして、この電気信号の周期から定着ベルトの回転速度又は回転の有無を検出し、定着ベルトが停止時には電磁誘導加熱装置やハロゲンランプ等の加熱手段をＯＦＦ状態にする等、定着ベルトの回転状態によって加熱手段への給電を制御する。

また、特許文献４に記載の定着装置では、定着ロールに加圧ロールが圧接されており、定着ロールの周面の側縁付近で加圧ロールが当接しない部分に、所定の大きさの回転検出パターンが形成され、回転検出パターンと対向する位置に光学センサが配置されている。そして、光学センサによって定着ベルトの回転の有無を検出し、電磁誘導加熱装置への通電を制御する。
特開２００２−８８４５号公報特開２００１−２０３０７２号公報特開２００２−１０８１３０号公報特開２００２−８２５４９号公報

しかしながら、特許文献１、特許文献２及び特許文献３に記載されている定着装置では、定着ベルトに多数の回転検出パターンを設けるために、定着ベルトの製法が複雑になり、コストアップになってしまう。また、回転検出パターンは、一般に、ベルトの表面にベルトと反射率の異なるテープを貼りつけたり、ベルトに貫通孔を設けるなど機械的な加工を施すことによって設けられている。ところが、定着ベルトは周回駆動されることによる継続的な曲率の変動、すなわち屈曲の繰り返しが生じたり、繰り返し加熱される。このため、テープの接着剤が劣化し、複数の回転検出パターンの一部が脱落するおそれがある。また、ベルトに貫通孔を設けて回転検出パターンとする場合でも、孔を設けた部分が弱点となり易く、この部分から劣化を生じることが懸念される。回転検出パターンの一部が脱落すると定着ベルトの回転の有無を正確に検出することができなくなり、加熱手段の制御ができずに異常過熱状態が生じてベルト等が発煙・発火により焼損に至る可能性がある。

また、特許文献４に記載されている定着装置のように、回転検出パターンの数を少なくすると、例えば回転検出パターンが光学センサーよりも回転方向でやや下流側の位置で停止している場合、定着ベルトの回転を開始してから光学センサーによって回転検出パターンを検出するまで、すなわち定着ベルトの回転を確認するまでに、回転検出パターンを多数設けた場合に比べて時間を要する。そして、この間は加熱手段への通電がなされないため、定着ベルトを定着可能な温度まで加熱するのに時間が長くなってしまう。

本願発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、周回駆動される定着部材を迅速に定着可能な温度まで加熱すること、及び定着部材の駆動に異常が生じたときに、過熱されて損傷するのを防止することである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、記録媒体に転写されたトナー像を加熱及び加圧して該記録媒体に定着する定着装置であって、周回移動する無端状周面を有し、該周面が未定着トナー像を担持した記録媒体に当接される定着部材と、前記定着部材を加熱する加熱装置と、前記記録媒体を、前記定着部材の外周面に押圧する加圧部材と、前記定着部材の外周面の周方向において一箇所に形成され、周辺部と光の反射性が異なる回転検出パターンと、前記定着部材の外周面に、光を照射し、前記回転検出パターンによる反射光の変化を検知して、該定着部材の回転を検出する回転検出手段と、を有し、前記定着部材の外周面の周回移動は、定着動作の終了後、前記回転検出パターンが前記回転検出手段と対向する位置又はその直前の位置で停止するように、前記回転検出パターンによる反射光の変化が検出された後所定時間経過時に停止することを特徴とする定着装置を提供する。

上記回転検出パターンは、定着動作の終了後、回転検出手段と対向する位置又はその直前の位置で停止するため、再び定着動作が開始されて定着部材が周回移動を始めるのとほぼ同時に、又は周回移動を始めた直後に、回転検出手段によって回転検出パターンによる反射光の変化が検知され、これにより定着部材の回転が検出される。この定着装置では、回転検出パターンが回転検出手段と対向する位置の下流側で停止している場合に比べて、回転検出手段によって反射光の変化が検知されるまでの時間が短い。つまり、定着部材が駆動開始して、初めて回転検出パターンが回転検出手段に対向するまでの時間が短縮される。このため、定着動作を開始後に定着部材の回転を検出し、加熱装置をＯＮ状態とするまでの時間を短縮して、定着部材を定着可能な温度まで加熱するウォーミングアップを効率良く行なうことができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記回転検出手段によって前記定着部材の回転が検出された場合に、前記加熱装置をＯＮ状態にし、前記回転検出手段によって反射光の変化が検知された後、所定の制御基準時間が経過しても、反射光の次の変化が検知されない場合に、前記加熱装置をＯＦＦ状態又は出力が抑制された状態とするように設定されているものとする。

上記定着装置では、回転検出手段によって反射光の変化が検知され、定着部材の回転が検出されて加熱装置をＯＮ状態とした後、所定の制御基準時間が経過しても反射光の次の変化が検知されない場合、つまり、定着部材が所定の速度で駆動されていないと判断される場合に加熱装置をＯＦＦ状態又は出力が抑制された状態とする。これにより、定着部材が駆動された後にスリップや故障等によって停止し、又は著しい減速が生じた状態で加熱装置によって過剰に加熱され、発煙・発火により焼損に至るのを防止することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記回転検出手段によって前記定着部材の回転が検出された場合に、前記加熱装置をＯＮ状態にし、前記回転検出手段によって反射光の変化が検知された後、あらかじめ定められた第１の制御基準時間が経過しても、反射光の次の変化が検知されない場合に、前記定着部材又は該定着部材からの熱伝導がある部材の温度を検出し、検出温度が所定の温度以上であるときに加熱装置をＯＦＦ状態又は出力が抑制された状態とし、検出温度が所定の温度以下であるときには加熱装置のＯＮ状態を継続し、その後、第２の制御基準時間の経過時までに反射光の次の変化が検知されない場合に、前記加熱装置をＯＦＦ状態又は出力が抑制された状態とするように設定されているものとする。

一般に、ベルト状の定着部材の内面又はロール状の定着部材の摩擦摺動面には、該定着部材が加圧部材の回転に従動して円滑に回転するように、グリス等の潤滑剤が塗布されている。潤滑剤は、その適用範囲である所定の温度以下では潤滑性が低下しているため、装置の立ち上げ時で雰囲気の温度が低い時には、定着部材と加圧部材との間でスリップが発生しやすい。

この定着装置では、加熱装置をＯＮ状態とした後、第１の制御基準時間が経過しても回転検出手段によって反射光の変化が検知されない場合、つまり、定着部材が正常に駆動されていないと判断される場合も、直ちに加熱装置をＯＦＦにするのではなく、定着部材又は該定着部材からの熱伝導がある部材の温度を検出する。そして、この検出温度が所定の温度以下であるときにはスリップが発生していると判断し、定着部材の温度が上昇して、該定着部材が回転しやすい状態となるように加熱装置のＯＮ状態を継続する。また、このときの定着部材の温度は低く、加熱を継続しても直ちに過剰に加熱することにはならない。その後、第２の制御基準時間の経過時までに反射光の次の変化が検知されて、定着部材の回転が検出された場合には、スリップが解消されたものとし、加熱をさらに継続する。一方、第２の制御基準時間の経過時までに反射光の次の変化が検知されず、定着部材の回転が検出されない場合には、定着部材がスリップしているか故障が発生しているとみなして加熱装置をＯＦＦ状態又は出力が抑制された状態とする。これにより、定着部材が回転していない状態で加熱装置によって過剰に加熱されるのを防止することができる。
一方、検出温度が所定の温度以上であるときは、スリップではなく故障によって定着部材が停止していると判断して加熱装置を直ちにＯＦＦ状態又は出力が抑制された状態とし、定着部材が回転していない状態で加熱装置によって過剰に加熱されるのを防止する。

請求項４に係る発明は、請求項２又は請求項３に記載の定着装置において、前記制御基準時間までに反射光の次の変化が検知されず、前記加熱装置をＯＦＦ状態又は出力が抑制された状態とした後、前記定着部材の移動を継続し、前記回転検出手段によって反射光の変化が検知された後、反射光の次の変化が検知されるまでの時間が所定の時間以下となったときに、前記加熱装置を再びＯＮ状態又は出力抑制を解除した状態とするように設定されているものとする。

上記定着装置では、定着部材が定常状態で回転せず、加熱装置をＯＦＦ状態又は出力が抑制された状態とした後に、定着部材の駆動は直ちに停止せずに継続する。そして、回転検出手段によって反射光の変化が検知された後、次に検知されるまでの時間を検出する。そして、この時間が所定の時間以下となったとき、つまりスリップ等が解消されて定着部材が定常状態で回転を開始したものと判断されたときに、加熱装置を再びＯＮ状態又は出力抑制を解除した状態とする。これにより、定着部材が過剰に加熱されるのを防止するとともに、定着部材にスリップ等の容易に回復可能なトラブルが生じている場合には、直ちに全ての駆動を停止するのではなく、スリップ等が解消されるのを待って、その後速やかにウォーミングアップ及び定着動作を再開することができる。

請求項５に係る発明は、請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載の定着装置において、前記定着部材の外周面の周回移動は、前記回転検出パターンが、前記回転検出手段と対向する位置から、該定着部材の周回方向における上流側１８０°の位置までの範囲に停止するように、回転検出パターンによる反射光の変化が検出された後所定時間経過時に停止するものとする。

回転検出パターンが、回転検出手段と対向する位置から、該定着部材の周回方向における上流側１８０°の位置までの範囲に停止することによって、再び定着動作が開始されて定着部材が周回移動を始めた時、その直後に回転検出手段によって回転検出パターンによる反射光の変化が検知される。このため、加熱装置をＯＮ状態とするまでの時間が短く、効率良く定着部材を加熱することができる。

以上説明したように、本願発明によれば、定着部材の外周面に形成された回転検出パターンが、定着動作の終了後、回転検出手段と対向する位置又はその直前の位置で停止する。そして、再び定着動作が開始されて定着部材が周回移動を始めるのとほぼ同時に、回転検出手段によって回転検出パターンによる反射光の変化が検知され、加熱装置をＯＮ状態とするため、ウォーミングアップ時間を短縮することができる。また、回転検出手段によって反射光の変化が検知された後、すなわち駆動が開始された後は、次に反射光の変化が検知される時期によって、又はこれとともに定着部材等の温度によって加熱装置の制御を行ない、過剰な加熱を防止するとともに、定着動作の効率が良好な制御を行なうことができる。

以下、本願に係る発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１及び図２は、本願に係る発明の一実施形態である定着装置の概略断面図及び概略正面図である。
この定着装置は、無端状の周面を有する定着ベルト１と、この定着ベルト１の外周面に当接される加圧ロール２と、定着ベルト１の内周面に当接され、定着ベルト１を加圧ロール２に押圧する押圧パッド３と、該押圧パッドを支持するパッド支持部材４と、定着ベルト１の外周面に沿って設けられ、該定着ベルト１を加熱する電磁誘導加熱装置５と、定着ベルト１の両側縁部の内周面に当接されているガイド部材６ａ、６ｂと、を有している。また、加圧ロール２と押圧パッド３との圧接部の上流側に定着ベルト１の外周面と対向するように、定着ベルト１の回転を検出する回転検出センサ７と、定着ベルト１の表面の温度を測定する温度センサ８と、が設けられている。

上記定着ベルト１は、図３に示すように、その内側から、耐熱性の高いシート状部材からなる基層１ａと、その上に積層された導電性層１ｂと、さらにその上に積層された弾性層１ｃと、最も上層となる表面離型層１ｄとから構成されている。また、各層の間には接着のためにプライマー層を設けてもよい。

基材層１としては、例えば厚さ１０〜１００μｍ、更に好ましくは厚さ５０〜１００μｍ（例えば７５μｍ）の耐熱性の高い樹脂が用いられ、本実施例では、厚さ５０μｍのポリイミド樹脂が使用されている。

上記導電性層１ｂは、電磁誘導加熱装置５によって生じる磁界の電磁誘導作用により誘導発熱する層であり、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１〜５０μｍ程度の厚みで形成したものが用いられ、電磁誘導で十分な発熱が得られるような固有抵抗値となるように材質が選択される。

弾性層１ｃは、厚さは１０〜５００μｍ、更に好ましくは５０〜５００μｍの、耐熱性、熱伝導性が良いシリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等が用いられる。

上記表面離型層１ｄは、記録紙上に転写された未定着トナー像と、直接接する層であるため、離型性の良い材料を使用する必要がある。この表面離型層１ｃを構成する材料としては、例えば、パーフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、シリコーン樹脂、シリコーンゴム、フッ素ゴム等が挙げられる。

また、定着ベルト１の最表層である表面離型層１ｄの上には、回転検出センサ７によって定着ベルトの回転を検出するため、回転検出センサ７から照射された光を反射する１つの回転検出パターン１ｅが設けられている。この回転検出パターン１ｅは定着ベルト１の周方向の１ヶ所に設けられたものであり、表面離型層１ｄと光の反射性が異なる金属箔等を用い、本実施例では、５ｍｍ×５ｍｍ程度のアルミ箔が表面離型層１ｄの上に接着剤で貼り付けられている。回転検出パターン１ｅは、回転検出センサ７と対向する位置であって、加圧ロール２と接触しない幅方向の一方の端部に設けるものとする。これにより、加熱時にも高温にはならず、加圧ロール２に圧接されることもないので、損傷や劣化が生じにくいものとなる。

上記加圧ロール２は、金属製の円筒状芯金２ａを芯材とし、該芯金２ａの表面にシリコーンゴム・フッ素ゴムなどの耐熱性を有する弾性層２ｂと、最表面にあ面離型層２ｃとを備えており、該加圧ロール２と押圧パッド３とで定着ベルト１を挟持した状態に保持して定着ニップを形成している。

この加圧ロール２は、２０ｋｇｆの荷重で定着ベルト１を介して押圧パッド３に圧接されており、駆動モータMによって周回駆動され、これにともなって定着ベルト１が従動回転する。そして、当該定着ニップに未定着トナー像が転写された記録紙を通過させることにより、熱及び圧力で未定着トナー像を記録紙上に定着して、定着画像を形成するようになっている。

上記押圧パッド３は、ＳＵＳ、鉄等の金属又は耐熱性を有する樹脂等からなる台座３ａに接着された、シリコーンゴム等の弾性部材３ｂを備え、定着ベルト１を加圧ロール２に押し付けるものであり、弾性部材３ｂと加圧ロール２との間にニップ部が形成される。なお、本実施例では、押圧パッド３と定着ベルト１との相互摺動摩擦力を低減するために、これらの間に耐熱性のグリス等の潤滑剤を塗布している。

上記ガイド部材６は耐熱性樹脂からなり、パッド支持部材４を支持し、両端部で固定支持された支持部２１と、内面ガイド部２２と、エッジガイド部２３とを備えるものである。

上記電磁誘導加熱装置５は、定着ベルト１の外周面に沿って、この外周面とのギャップが２ｍｍ程度となるよう配置されており、定着ベルト１の導電性層を発熱させるものである。この電磁誘導加熱装置５は、定着ベルト１に沿った曲面を有する台座５ａと、台座５ａに支持された励磁コイル５ｂと、この励磁コイル５ｂに交流電流を供給する励磁回路５ｃとで主要部が構成されている。

上記励磁回路５ｃから励磁コイル５ｂに交流電流が供給されると、励磁コイル５ｂの周囲に磁束が生成消滅を繰り返す。交流電流の周波数は、例えば、１０〜５０ｋＨｚに設定されるが、本実施例では、交流電流の周波数が３０ｋＨｚに設定されている。そして、この磁束が定着ベルト１の導電性層１ｂを横切るとき、その磁界の変化を妨げる磁界を生じるように導電性層中に渦電流が発生し、導電性層１ｂの表皮抵抗に比例した電力（Ｗ＝Ｉ²Ｒ）でジュール熱が発生する。これにより、定着ベルト１が所定の温度まで加熱される。

上記回転検出センサ７は、発光素子７ａ及び受光素子７ｂからなり、発光素子７ａより発せられた光は定着ベルト１及び回転検出パターン１ｅで反射され、この反射光の光量を受光素子７ｂにより検知する。受光素子７ｂで検知された反射光の光量は、電圧値に変換され、電気信号として制御装置９に入力される。定着ベルト１の表面離型層１ｄと回転検出パターン１ｅとは光の反射性が異なるため、受光素子７ｂによって検知される反射光の光量及びこれに対応する電圧値は、定着ベルト１の回転にともなって変化し、回転検出パターン１ｅの中央部が回転検出センサ７と対向する位置を通過するときに最大又は最小となる。

上記温度センサ８は、定着ロール１から放射される赤外線を検知して温度を測定する非接触式の赤外線センサを用いている。この他、ゼーベック効果を利用した熱電対や抵抗の温度係数が大きい素子を用いたサーミスタ等の接触式のものを用いることもできる。

上記制御装置９は、回転検出センサ７及び温度センサ８の検知信号が入力されるものであり、定着ベルト１の回転駆動と電磁誘導加熱装置５との駆動を制御することができるものである。つまり、トナー像定着後に定着ベルト１を停止するタイミングを上記回転検出センサ７による検知信号に基づいて制御するとともに、画像形成動作を再開したときの電磁誘導加熱装置５のＯＮ／ＯＦＦを制御するものとなっている。また、駆動再開時に定着ベルト１の回転駆動に異常が検知された場合に、電磁誘導加熱装置５及び定着ベルト１の駆動を適切に制御する機能を備えるものである。これらの制御については、以下に説明する。

定着動作終了後の定着ベルト１の停止のタイミングすなわち定着ベルト１の停止位置の制御及び画像形成動作開始時における電磁誘導加熱装置５をＯＮ状態とするタイミングの制御は次のように行われる。
図６（ａ）は、定着動作終了後に定着ベルト１が停止したときの回転検出パターン１ｅの位置を示す概略図である。回転検出パターン１ｅは回転検出センサ７に対向する位置の直前の位置Ｘに停止した状態を示す。このように定着ベルト１を停止させるために、回転検出センサ７によって回転検出パターン１ｅによる反射光の変化を検知してから、定着ベルト１の回転周期よりわずかに短い所定時間経過時に定着ベルト１の駆動を停止するように制御する。これに対し、定着ベルトの停止のタイミングを制御しない場合には、回転検出パターン１ｅの位置が定まらず、図６（ｂ）に示すように、回転検出センサ７と対向する位置の下流側の位置Ｙに停止することもある。これは、回転検出センサ７で反射光の変化を検知した直後に、定着ベルト１の回転駆動が停止された場合である。

図７は、画像形成動作を再開した時の、回転検出センサ７によって検出される電圧値の経時変化を示すものであり、回転検出パターン１ｅが位置Ｘに停止した場合の電圧値を実線で示し、位置Ｙに停止した場合の電圧値を破線で示す。
回転検出パターン１ｅが位置Ｘに停止した時は、定着ベルト１の回転開始の直後（Ｔｘ経過後）に、回転検出パターン１ｅの中央部が回転検出センサ７と対向する位置を通過する。このとき、回転検出センサ７によって電圧値が増加から減少に転じる点をピークとして検出し、定着ベルトが回転駆動されていると判断して電磁誘導加熱装置５の励磁コイル５ｂへの給電を開始する。

一方、回転検出パターン１ｅが位置Ｙに停止していた時は、図７中に破線で示すように、定着ベルト１の回転が開始されてから該定着ベルト１がほぼ1周した後（Ｔｙ経過後）に、回転検出センサ７によって電圧値のピークが検出される。このため、励磁コイル５ｂへの給電は、回転検出パターン１ｅが位置Ｘに停止した時に比べてＴｙ−Ｔｘだけ遅れることになる。この時間差（Ｔｙ−Ｔｘ）は、定着ベルト１の回転周期にほぼ等しい。

例えば、加圧ロール２の周速度が１００ｍｍ／ｓである場合、定着ベルト１と加圧ロール２の表面間でスリップが生じていなければ定着ベルト１の周速度も１００ｍｍ／ｓである。定着ベルト１の外径を３０ｍｍとすると、定着ベルト１の回転周期は、（３０ｍｍ×π）／（１００ｍｍ／ｓ）＝０．９４秒となる。したがって、回転検出パターン１ｅが位置Ｘで停止した時と位置Ｙで停止した時との、回転検出センサ７によって回転検出パターン１ｅが検出されるまでの時間差（Ｔｙ−Ｔｘ）は、０．９４秒よりやや短い時間となる。

上記のような電磁誘導加熱装置の駆動開始までの時間の短縮は、ウォーミングアップ時間を短縮することになり、回転検出パターン１ｅが位置Ｘとなるように定着ベルトが停止されていることによって、位置Ｙで停止されている場合に比べて、励磁コイル５ｂへの給電を１秒近く早く行なうことが可能となる。

なお、以上に説明した制御では、回転検出パターンが回転検出センサ７の上流側の直前で停止するようにしているが、図８に示すように回転検出パターンが回転検出センサと対向する位置で停止するように制御してもよい。つまり、回転検出パターン１ｅによる反射光の変化を検知してから、定着ベルト１の回転周期と等しい時間経過時に定着ベルト１の駆動を停止するものである。

上記のように制御される場合には、図９に示すように、定着ベルト１の起動時には回転検出センサ７によって既に電圧値のピークが検出されており、回転開始後に電圧値が時間経過とともに減少する。このため、位置Ｘに停止した時と同様の方法を用いると、定着ベルト１が1周した後に回転検出センサ７によって電圧値のピークが検出される。従って、このような場合には、電圧値が閾値を下回った時（回転が開始されてＴｘ’経過後とする）に、定着ベルト１が回転を開始したものと判断し、電磁誘導加熱装置５の励磁コイル５ｂへの給電を開始する。これにより、定着ベルト１が回転を開始するのとほぼ同時に、該定着ベルト１の加熱が開始され、回転検出パターン１ｅが位置Ｙに停止した時（図９中に破線で示す）に比べて、Ｔｙ−Ｔｘ’だけウォーミングアップ時間を短縮することができる。

次に、上記定着装置における起動時の制御及び起動後に定着ベルト１の動作を検知して行う制御を、図４及び図５のフローチャートに基づいて説明する。
画像形成動作が開始され（ＳＴ１）、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナーによるトナー像Ｔが画像信号に基づいて形成され、図示しない転写装置により記録紙Ｐに転写される。これらのトナーは、イエロー、マゼンタ、シアン又はブラックの色素を含有した熱可塑性のバインダで構成され、公知の材料によって形成することができる。

トナー像の形成が開始されるのとほぼ同時に、加圧ロール２の駆動モータMに電力が供給されて加圧ロール２が回転する（ＳＴ２）。これに従動して定着ベルト１が回転を開始し、該定着ベルト１に形成された回転検出パターン１ｅが回転検出センサ７と対向する位置を通過したか否かを回転検出センサ７によって検出し（ＳＴ３）、定着ベルト１の回転が検出された場合には電磁誘導加熱装置５をＯＮ状態とする（ＳＴ４）。

一方、装置の故障や定着ベルトのスリップ等によって定着ベルト１が回転を開始しない場合には、加圧ロール２の駆動モータMを所定時間駆動し（ＳＴ５）、この時間内に回転検出パターン１ｅによる反射光の変化が検知されない場合には装置の故障とみなし、画像形成動作を終了する（ＳＴ６）。所定時間内に回転検出センサ７によって反射光の変化が検知された場合、例えばスリップ等が解消された場合には電磁誘導加熱装置５をＯＮ状態とする（ＳＴ４）。

電磁誘導加熱装置５をＯＮ状態とした後は、回転検出センサ７によって回転検出パターン１ｅによる反射光の変化を検知してから、予め設定された第１の制御基準時間Ｔ１までに次の反射光の変化が検知されるか否かを判断する（ＳＴ７）。この第１の制御基準時間Ｔ１は、定着ベルト１の正常駆動時の回転周期よりやや長く設定されており、この第１の制御基準時間Ｔ１内に次の変化が検知されると定着ベルトは正常に駆動されていることになる。したがって、その後もウォーミングアップを継続し（ＳＴ８）、定着ベルト１を定着可能な温度まで加熱する。

一方、第１の制御基準時間Ｔ１が経過しても次の反射光の変化が検知されないときは、温度センサ８によって検出された定着ベルト１の温度を所定の基準温度と比較する（ＳＴ９）。そして、この温度が所定の温度以上であるときには、装置の故障とみなして電磁誘導加熱装置５をＯＦＦ状態とする（ＳＴ１０）。つまり所定の温度以上であれば、定着ベルトのスリップ等が生じている可能性は小さく、そのまま駆動を継続しても回復が難しい故障が生じているとして加熱を停止する。また、定着ベルトの温度が既に高くなっているので更に加熱を継続することは過加熱となることもある。

また、定着ベルト１の温度が基準温度以下であるときには、定着ベルト１にスリップが発生しているものとみなして電磁誘導加熱装置５のＯＮ状態を継続する（ＳＴ１１）。その後、予め設定された第２の制御基準時間Ｔ２までに次の反射光の変化が検知されるか否かを判断し（ＳＴ１２）、第２の制御基準時間Ｔ２が経過するまでに変化が検知された場合、すなわち定着ベルト１の駆動速度が正常時よりはやや遅くなっているが駆動はされている場合には、定着ベルト１のウォーミングアップを継続したまま、次の周回で第１の制御基準時間Ｔ１までに次の変化が検知できるか否かを判断する（ＳＴ７）。

一方、第２の制御基準時間Ｔ２の経過時までに反射光の次の変化が検知されない場合には、定着ベルト１のスリップが解消されないか故障が発生しているとみなして電磁誘導加熱装置５をＯＦＦ状態とする（ＳＴ１３）。その後、定着ベルト１の回転のみを所定時間継続して該定着ベルト１の周期的な回転駆動が回復したか否かを判断する（ＳＴ１４）。そして、周期的な回転が回復すれば、電磁誘導加熱装置をＯＮ状態とし（ＳＴ１５）、その周期が第１の制御基準時間Ｔ１以下であるか否かを判断する（ＳＴ７）。そして、スリップが解消されて定着ベルト１が正常状態で回転しているときには、電磁誘導加熱装置５のＯＮ状態を継続し（ＳＴ８）、定着動作の開始に備える。一方、定着ベルト１の駆動を所定時間継続しても周期的な回転が生じない場合には、装置の故障とみなして画像形成動作を停止する（ＳＴ１６）。

定着ベルト１が正常に回転駆動され、定着可能な温度まで加熱されると定着動作が開始され（ＳＴ１７）、未定着トナー像を担持した記録紙Ｐが、定着ベルト１と加圧ロール２とが接するニップ部に送り込まれる。ニップ部内では、定着ベルト１は加圧ロール２の周面に沿って湾曲しており、記録紙Ｐは定着ベルトに密接して搬送され、トナー像は定着ベルト１によって加熱溶融されると同時に、加圧ロール２と押圧パッド３との圧接力によって記録紙Ｐに圧着される。

なお、定着動作中は常に回転検出センサ７によって回転検出パターン１ｅによる反射光が検知されてから次に検知されるまでの時間を第１の制御基準時間Ｔ１と比較して（ＳＴ７）、定着ベルト１の回転状態を確認する。そして、上述のように、定着ベルト１の回転状態に応じて電磁誘導加熱装置５のＯＮ／ＯＦＦを制御するものとする。

所定枚数の画像が形成されて定着動作が終了したら（ＳＴ１８）、電磁誘導加熱装置をＯＦＦ状態とし（ＳＴ１９）、回転検出センサ７によって回転検出パターン１ｅによる反射光の変化を検知する（ＳＴ２０）。そして、検知後所定時間が経過した時に加圧ロール２の駆動を停止し（ＳＴ２１）、定着ベルト１の回転を停止させて、画像形成動作を終了とする（ＳＴ２２）。このとき反射光の変化を検知してから停止するまでの時間は、先に説明したように定着ベルト１との回転周期と同じか又は回転周期よりわずかに短くなるように設定する。これによって起動時のウォーミングアップの時間が短縮される。

本願に係る発明の一実施形態である定着装置の概略断面図である。本願に係る発明の一実施形態である定着装置の概略正面図である。図１に示す定着装置で用いられる定着ベルトを示す拡大断面図である。図１に示す定着装置の動作を表すフローチャートである。図１に示す定着装置の動作を表すフローチャートである。回転検出パターンの制御された停止位置を示す模式図である。回転検出センサによって検出される電圧値の経時変化を示す図である。回転検出パターンの制御された停止位置の他の例を示す模式図である。図８に示すように制御された場合における、回転検出センサによって検出される電圧値の経時変化を示す図である。

符号の説明

１：定着ベルト、１ｅ：回転検出パターン、２：加圧ロール、３：押圧パッド、４：パッド支持部材、５：電磁誘導加熱装置、５ａ：台座、５ｂ：励磁コイル、５ｃ：励磁回路、６：ガイド部材、７：回転検出センサ、８：温度センサ、９：制御装置、２１：支持部、２２：内面ガイド部、２３：エッジガイド部

Claims

記録媒体に転写されたトナー像を加熱及び加圧して該記録媒体に定着する定着装置であって、
周回移動する無端状周面を有し、該周面が未定着トナー像を担持した記録媒体に当接される定着部材と、
前記定着部材を加熱する加熱装置と、
前記記録媒体を、前記定着部材の外周面に押圧する加圧部材と、
前記定着部材の外周面の周方向において一箇所に形成され、周辺部と光の反射性が異なる回転検出パターンと、
前記定着部材の外周面に、光を照射し、前記回転検出パターンによる反射光の変化を検知して、該定着部材の回転を検出する回転検出手段と、を有し、
前記定着部材の外周面の周回移動は、定着動作の終了後、前記回転検出パターンが前記回転検出手段と対向する位置又はその直前の位置で停止するように、前記回転検出パターンによる反射光の変化が検出された後所定時間経過時に停止することを特徴とする定着装置。
前記回転検出手段によって前記定着部材の回転が検出された場合に、前記加熱装置をＯＮ状態にし、
前記回転検出手段によって反射光の変化が検知された後、所定の制御基準時間が経過しても、反射光の次の変化が検知されない場合に、前記加熱装置をＯＦＦ状態又は出力が抑制された状態とするように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記回転検出手段によって前記定着部材の回転が検出された場合に、前記加熱装置をＯＮ状態にし、
前記回転検出手段によって反射光の変化が検知された後、あらかじめ定められた第１の制御基準時間が経過しても、反射光の次の変化が検知されない場合に、前記定着部材又は該定着部材からの熱伝導がある部材の温度を検出し、検出温度が所定の温度以上であるときに加熱装置をＯＦＦ状態又は出力が抑制された状態とし、検出温度が所定の温度以下であるときには加熱装置のＯＮ状態を継続し、その後、第２の制御基準時間の経過時までに反射光の次の変化が検知されない場合に、前記加熱装置をＯＦＦ状態又は出力が抑制された状態とするように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記制御基準時間までに反射光の次の変化が検知されず、前記加熱装置をＯＦＦ状態又は出力が抑制された状態とした後、前記定着部材の移動を継続し、
前記回転検出手段によって反射光の変化が検知された後、反射光の次の変化が検知されるまでの時間が所定の時間以下となったときに、前記加熱装置を再びＯＮ状態又は出力抑制を解除した状態とするように設定されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の定着装置。
前記定着部材の外周面の周回移動は、前記回転検出パターンが、前記回転検出手段と対向する位置から、該定着部材の周回方向における上流側１８０°の位置までの範囲に停止するように、回転検出パターンによる反射光の変化が検出された後所定時間経過時に停止することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載の定着装置。