JP4441187B2 - 像加熱装置及び加熱部材の加熱方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば複写機やプリンタ、ファクシミリ等に用いられ、未定着トナーを加熱により定着させる像加熱装置及びその加熱方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の像加熱装置は、例えば露光装置や転写ローラによって記録紙上に担持されたトナーを加熱及び加圧することにより定着させる。従来、この種の像加熱装置の一つとして、誘導加熱（以下、この誘導加熱を用いた加熱方式をＩＨ（induction heating）方式と呼ぶ）を用いた像加熱装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
ＩＨ方式の像加熱装置は、励磁コイルに高周波電流を通電することにより、励磁コイルの近傍に配置した定着ベルト等の加熱部材を誘電磁界により誘導加熱する。そして誘導加熱した加熱部材を用いて記録紙上のトナーを加熱して定着させるようになっている。ＩＨ方式の像加熱装置は、ハロゲンランプを用いた像加熱装置に比して、熱効率が良くエネルギー損失が少ないため、装置全体の消費電力を低くしたり急速加熱を実現することができる。
【０００４】
ＩＨ方式を用いた像加熱装置の加熱部分の構成例を、図１１に示す。加熱ローラ１は、アルミニウム等の支持層２と、シリコンゴム等の断熱層３と、加熱部材としての定着ベルト４とにより形成されており、加圧ローラ５により従動回転される。定着ベルト４は、励磁コイル６から発生する磁界により誘導加熱される。そして未定着のトナー像７を担持し、両ローラ１、５間に搬送されてきた記録紙８は、両ローラ１、５間で加熱加圧され、これにより記録紙８上の未定着トナー７が定着される。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−５３１５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したようにＩＨ方式により加熱部材を加熱し、この加熱部材により未定着トナーを加熱して定着させる像加熱装置においては、加熱部材を急速加熱できるので、加熱部材を定着に必要な定着温度まで短時間で昇温でき、ウォームアップ時間を短縮することができる。
【０００７】
しかしながら、急速加熱によって加熱部材が損傷するおそれがある。例えば定着ベルト４を、導電性ポリイミドからなる導電発熱層と弾性層と離型層とを順次積層して構成した場合を考える。離型層に対向する位置に設けられた励磁コイル６から交番磁界が発生されると、定着ベルトの導電発熱層に渦電流が生じることにより、導電発熱層がジュール熱により発熱する。この熱が弾性層を介して離型層に伝達する。そして離型層に当接する未定着トナーが加熱される。
【０００８】
導電発熱層として導電性ポリイミドのように水分を含有し易い材料を選定した場合、ウォームアップ時のように導電発熱層を急速加熱した場合、導電発熱層に含まれる水分が突沸する可能性がある。突沸が生じると、導電発熱層と弾性層との接着面が水膨れにより剥離し、定着ベルトが損傷する。
【０００９】
この水膨れによる定着ベルトの損傷は、導電発熱層に導電性ポリイミドを用いた場合に限らず、加熱部材として保湿性の材料を用いた場合に広く起こり得る。また昇温速度を速くすればするほど、その可能性が高くなるので、昇温速度をできるだけ速くしたい要望を考えると、非常に厄介な問題である。
【００１０】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、加熱部材を急速加熱したときの加熱部材の水膨れによる損傷を未然に回避することができる加熱方法及び像加熱装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の像加熱装置の一つの態様は、保湿性の材料を用いた導電発熱層を有する積層構造の定着ベルトと、前記定着ベルトを誘導加熱する励磁コイルと、を有し、誘導加熱した前記定着ベルトを用いて記録紙上のトナーを加熱して定着させる像加熱装置であって、半速モード及び該半速モードより速度が速い通常モードの印字モードを有し、前記定着ベルトの温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段の検知温度に基づき、前記励磁コイルに供給する電力を制御することにより前記定着ベルトの温度を所定温度にする励磁回路と、を備え、前記励磁回路は、前記半速モード時において、前記検知温度が水の沸点になるまで、前記励磁コイルに対して最大電力を供給し、前記検知温度が水の沸点に達すると、前記定着ベルトの温度を、水の沸点よりも高く定着目標温度よりも低い温度に維持するように、前記励磁コイルに対して最大電力よりも小さい電力を供給制御し、この後、前記検知温度が定着目標温度になるまで、前記励磁コイルに対して最大電力を供給し、一方、前記通常モード時において、前記検知温度が定着目標温度になるまで、前記励磁コイルに対して最大電力を供給する、構成を採る。
【００１２】
本発明の加熱部材の加熱方法の一つの態様は、未定着トナーを加熱定着させるために像加熱装置に設けられた保湿性を有する加熱部材を、励磁コイルにより誘導加熱し、加熱定着に必要な定着目標温度まで加熱する際の加熱方法であって、半速モード及び該半速モードより速度が速い通常モードの印字モードを有し、前記半速モード時において、温度検知手段による前記加熱部材の検知温度が水の沸点になるまで、前記励磁コイルに対して電力を供給し、前記加熱部材を加熱する第１の加熱工程と、前記検知温度が水の沸点に達すると、前記加熱部材の温度を、水の沸点よりも高く定着目標温度よりも低い温度に維持するように、前記励磁コイルに対して第１の加熱工程よりも小さい電力を供給制御することにより、前記加熱部材に含まれる水分を突沸を防止しつつ蒸発させる第２の加熱工程と、前記第２の加熱工程終了後、前記検知温度が定着目標温度になるまで、前記励磁コイルに対して電力を供給し、前記加熱部材を加熱する第３の加熱工程とを有し、一方、前記通常モード時において、検知温度が定着目標温度になるまで、前記励磁コイルに対して電力を供給する工程を有する。
【００１３】
これらにより、突沸を抑制しつつ加熱部材を目標温度まで短時間で加熱することができる。例えば、加熱部材が導電性ポリイミドからなる導電発熱層と弾性層が積層されて形成されている場合に、保湿性の導電性ポリイミドと弾性層の間に水膨れが生じ易くなるが、温度上昇を遅くして水分を蒸発させる期間を設けているので、水膨れが防止される。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の発明者らは、未定着トナーを加熱定着するための加熱部材に水分が含まれた状態で加熱部材の温度を急速に上昇させると、含有水分が突沸を起こして水膨れが生じ加熱部材が損傷することを見出し、本発明に至った。
【００３０】
本発明の骨子は、誘導加熱のウォームアップ時のように、加熱部材を低温から水の沸点を超える定着温度まで急速に加熱するにあたって、加熱部材の温度が水の沸点近傍まで達したときに、加熱部材に水ぶくれが生じない程度（つまり突沸が生じない程度）の温度上昇速度で加熱部材を加熱することである。
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３２】
（実施の形態１）
（１）全体構成
図１に、本発明の像加熱装置が適用される一例として画像形成装置の全体構成を示す。画像形成装置１０は、露光装置１１から画像信号に応じた４本のレーザ光１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｂｋを出力する。これにより、感光体１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｂｋにレーザ光１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｂｋによる潜像が形成される。現像器１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｂｋは、感光体１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｂｋ上の潜像にトナーを付着して顕像化する。この感光体と現像器の組み合わせは、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの４組あり、それぞれの現像器１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｂｋにはイエロー、マゼンタ、シアン、黒の４色のトナーが内包されている。各色の上記部材を示す番号にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋを付す。
【００３３】
感光体１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｂｋ上に形成された４色のトナー像１８は、支持軸に保持されて図中矢印の方向に移動される中間転写ベルト１５の表面に重ね合わされる。因みに、各感光体１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｂｋに対向する位置には、１次転写ローラ（図示せず）が設けられ、この１次転写ローラは中間転写ベルト１５に当接した状態で電界を印加することにより４色のトナー像１８を中間転写ベルト１５に付着させるようになっている。このトナー像１８は２次転写ローラ１６の位置で記録紙１７に転写される。
【００３４】
２次転写ローラ１６は、中間転写ベルト１５に離接するように設けられており、中間転写ベルト１５への圧接状態で記録紙１７を挟んで電界を印加することにより、中間転写ベルト１５上に重ね合わされたトナー像１８を記録紙１７に転写させる。給紙ユニット１９はタイミングを合わせて記録紙１７を送出する。
【００３５】
トナー像１８が転写された記録紙１７は像加熱装置２０へと送られる。像加熱装置２０は、トナー像１８が転写された記録紙１７を例えば１７０°Ｃの定着温度で加熱加圧することにより、トナー像１８を記録紙１７へ定着させる。
【００３６】
図２に、像加熱装置２０の構成を示す。像加熱装置２０は、図示しない回転軸により回転可能に支持された加熱ローラ２１と、この加熱ローラ２１との間に記録紙１７を挟んで圧接する加圧ローラ２２と、加熱ローラ２１の外周面に沿うように設けられ、内部に加熱ローラ２１の表面に設けられた定着ベルト２１ｄを誘導加熱する励磁コイル２４を有する励磁ユニット２３とにより構成されている。
【００３７】
次に加熱ローラ２１、加圧ローラ２２及び励磁ユニット２３の詳細構成について説明する。加熱ローラ２１は、アルミ等からなる中空の芯金２１ａに、絶縁材料からなる磁性層２１ｂと、断熱性と弾性の高いスポンジ層２１ｃが積層されて形成されている。また加熱ローラ２１の表面には定着ベルト２１ｄが設けられている。
【００３８】
加圧ローラ２２は芯金２２ａとシリコンゴム層２２ｂから構成されており、定着ベルト２１ｄに圧接して定着ニップを形成する。加圧ローラ２２は、図示しない装置本体の駆動手段によって回転駆動される。これにより加熱ローラ２１が従動回転し、加熱ローラ２１と加圧ローラ２２の間に挟まれた記録紙１７が図中の矢印ａの方向に移動される。このとき記録紙１７上のトナー像１８が、定着ベルト２１ｄにより加熱されると共に加熱ローラ２１と加圧ローラ２２により加圧されることにより、定着される。
【００３９】
励磁ユニット２３は全体として断面が円弧状でなり、外周部分には背面コア２５が設けられていると共に内周部分にはコイル保持部材２６が設けられており、この背面コア２５とコイル保持部材２６の間に励磁コイル２４が設けられている。
【００４０】
励磁コイル２４は、表面を絶縁した導線からなる線材を所定数束ねて加熱ローラ２１の軸方向に延伸し周回して形成されている。つまり、励磁コイル２４は、定着ベルト２１ｄを覆うように線束を定着ベルト２１ｄの周方向に沿って互いに密着して周回するように設けられている。励磁コイル２４の端部は線束を重ねて盛り上がり、全体として鞍のような形状となっている。励磁コイル２４は定着ベルト２１ｄの外周面から約３ｍｍの間隔となるように配置される。
【００４１】
背面コア２５はフェライトからなり、コイル周回の内周の中心コア２５ａ、アーチ形状のアーチコア２５ｂ、励磁コイル２４の外周の先端コア２５ｃからなる。図２の矢印Ｅの方向から見た図３に示すように、アーチコア２５ｂは励磁コイル２４の背面に間隔をあけて所定数（例えば７個）だけ配列されている。軸方向に連続している中心コア２５ａ、先端コア２５ｃ、アーチコア２５ｂはそれぞれ複数の部材を組み合わせて構成されている。背面コア２５の材料としては、フェライトの他、パーマロイ等の高透磁率で抵抗率の高い材料が望ましい。
【００４２】
コイル保持部材２６は、厚さが１．５ｍｍで、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）材やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの耐熱温度の高い樹脂からなり、励磁コイル２４を保持する。
【００４３】
また像加熱装置２０は、温度センサ２８を有する。温度センサ２８は、加熱ローラ２１が励磁ユニット２３から抜け出た位置に設けられており、誘導加熱後の定着ベルト２１ｄの温度を検知する。
【００４４】
定着ベルト２１ｄは、図４に示すように構成されている。定着ベルト２１ｄは、導電発熱層３０としての導電性ポリイミド上に、例えばシリコンゴムからなる弾性層３１と、例えばＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）からなる離型層３２が順次形成されている。そして励磁コイル２４からの誘導磁界により、導電発熱層３０が発熱し定着ベルト２１ｄ全体が誘導加熱されるようになっている。なおこの実施の形態の場合、定着ベルト２１ｄはスポンジ層２１ｃの外周に嵌め合わせるようにして設けられている。
【００４５】
ここで励磁ユニット２３による定着ベルト２１ｄの誘導加熱動作について、図５を用いて説明する。励磁コイル２４には、励磁回路４０（図３）から約６０ｋＨｚの高周波電源が供給される。励磁回路４０は、温度センサ２８から得られる温度信号に基づいて励磁コイル２４に供給する高周波電源の電力を制御することにより、定着ベルト２１ｄ表面の温度を所望温度とする。
【００４６】
励磁回路４０からの高周波電源により励磁コイル２４が発生させる磁束は、図５中の破線Ｍのように先端コア２５ｃから定着ベルト２１ｄを貫通して磁性層２１ｂに達する。磁性層２１ｂの磁性のため、磁束Ｍは磁性層２１ｂ内を円周方向に貫通する。そして、再び定着ベルト２１ｄを貫通して中心コア２５ａを経るループをなす交番磁界を形成する。この磁束の変化により発生する誘導電流が定着ベルト２１ｄの導電発熱層３０を形成する導電性ポリイミドに流れ、ジュール熱を発生させる。なお磁性層２１ｂは絶縁性なので誘導加熱されない。
【００４７】
また磁束Ｍは加熱ローラ２１の芯金２１ａに達しないので、芯金２１ａの加熱に誘導加熱エネルギーが直接使われることはない。さらに定着ベルト２１ｄを断熱性の高いスポンジ層２１ｃで保持しているので、定着ベルト２１ｄからの熱の流出が小さい。このため加熱される部分の熱容量が小さく、熱伝導も小さいため、定着ベルト２１ｄを短時間で定着温度まで昇温させることができる。
【００４８】
（２）励磁回路の構成
図６に、励磁回路４０の構成を示す。励磁回路４０は、商用電源４１を整流素子４２で整流し、平滑化回路４３にて平滑化することにより得た直流電力をインバータ４４に供給する。インバータ４４はスイッチング素子４５、４６を駆動することにより高周波電源を発生させ、これを励磁コイル２４に供給する。これにより励磁コイル２４からは高周波磁界が発生し、定着ベルト２１ｄが誘導加熱される。
【００４９】
この実施の形態では、励磁コイル２４に直列に共振コンデンサ４７が接続されており、インバータ４４はＳＥＰＰ（シングル エンデッド プッシュプル）インバータ構成とされている。従って、励磁回路４０は、励磁コイル２４と共振コンデンサ４７の共振周波数をピークとした入力電力特性をもつようになる。
【００５０】
コントローラ５１は、出力制御部５０に対してウォームアップモードや定着モード等の各種動作モードを設定する。出力制御部５０は、スイッチング素子４５、４６のスイッチング周波数（またはオンデューティー比）を制御することにより、動作モードに応じた電力が励磁コイル２４に供給されるようにする。具体的には、大きな電力を供給する際にはスイッチング周波数（オンデューティー比）を高くする。
【００５１】
この際、例えばウォームアップ時のように定着ベルト２１ｄを急速加熱する場合には、励磁コイル２４に最大電力を供給する。これに対して、定着モード時のように定着ベルト２１ｄの温度を一定値に維持する場合には、温度センサ２８により検知された温度を監視しながら、検知温度が所望値で一定になるように供給電力を制御する。この実施の形態の場合には、ＰＩ（比例積分）制御を行うことにより、一定温度を維持するようになっている。因みに、出力制御部５０は、電流検知部４８により検知された電流値とスイッチング周波数に基づいて励磁コイル２４に供給されている電力を認識できる。
【００５２】
（３）実施の形態の動作
次に、図７及び図８を用いて、本実施の形態の像加熱装置２０の動作について説明する。像加熱装置２０は、ステップＳＴ１でウォームアップを開始すると、ステップＳＴ２に移って、出力制御部５０が励磁コイル２４に最大電力（この実施の形態の場合、９００Ｗ）を供給することにより、定着ベルト２１ｄを急速加熱する。
【００５３】
続くステップＳＴ３では、出力制御部５０が、温度センサ２８による検知温度が所定温度Ｈ１以上か否か判断し、所定温度Ｈ１（この実施の形態の場合、Ｈ１＝１００°Ｃ）になるまで励磁コイル２４に最大電力を供給し続ける。出力制御部５０は、検知温度がＨ１に達すると、ステップＳＴ４に移り、定着ベルト２１ｄの温度が一定温度（この実施の形態の場合、１２０°Ｃ）となるように電力を制御する。勿論、このとき励磁コイル２４に供給する電力は、急速加熱時の電力よりも小さいものとなる。
【００５４】
この一定温度制御は温調期間Ｔが経過し、ステップＳＴ５で肯定結果が得られるまで継続される。出力制御部５０は、ステップＳＴ５で肯定結果を得ると、ステップＳＴ６に移って、再び励磁コイル２４に最大電力を供給することにより、定着ベルト２１ｄを急速加熱する。
【００５５】
続くステップＳＴ７では、出力制御部５０が、温度センサ２８による検知温度がＨ２（この実施の形態の場合、Ｈ２＝定着温度−２０°Ｃ）以上か否か判断し、検知温度がＨ２になるまで励磁コイル２４に最大電力を供給し続ける。出力制御部５０は、検知温度がＨ２に達すると、ステップＳＴ８に移り、定着動作に入って定着ベルト２１ｄの温度を定着温度（例えば１７０°Ｃ）で一定となるように電力を制御する。
【００５６】
像加熱装置２０による定着ベルト２１ｄの加熱制御をまとめると、図８に示すようになる。すなわちウォームアップ開始からＴ１の期間は、励磁コイル２４に最大電力を供給して定着ベルト２１ｄを急速加熱する。やがて時点ｔ１で検知温度が水の沸点近傍の１００°Ｃになると定着ベルト２１ｄの温度を１２０°Ｃで一定に維持する温調期間Ｔに入る。
【００５７】
この温調期間Ｔにおいて、導電発熱層３０を形成する導電性ポリイミドに含まれていた水分が水蒸気となって蒸発する。このとき導電性ポリイミドの温度は、水の沸点よりも若干高い温度に維持されているので、含有水分の突沸を未然に回避できる。これにより、突沸による水膨れによって生じる導電発熱層３０と弾性層３１の接着面の剥離等を防止することができる。また温調期間Ｔでの一定温度を、水の沸点よりも若干高い温度としたことにより、水分の蒸発を早めることができ、温調期間Ｔを短く設定できるようになる。
【００５８】
例えば温調期間Ｔを設けずに、図８の一点鎖線で示すように急速加熱を続けた場合には、導電性ポリイミド内に水分が残っているにも拘わらず、水分を含んだ部材が水の沸点よりも非常に高い温度にまで上昇してしまうので、突沸が生じてしまう。ここで温調期間Ｔは、あまり長い時間だとウォームアップ時間が長くなりすぎ、あまり短い時間だと完全に水分が蒸発せずに突沸が生じてしまうので、これらを十分に考慮した時間を設定することが望ましい。
【００５９】
像加熱装置２０は、温調期間Ｔが終了した時点ｔ２から再び励磁コイル２４に最大電力を供給する急速加熱期間Ｔ２に入る。そして検知温度が定着温度よりも若干低い温度になると、定着動作に入り、以降定着ベルト２１ｄの温度が定着温度で一定となるように励磁コイル２４に供給する電力を制御する。
【００６０】
因みに、この実施の形態の場合には、上述したような温調期間Ｔを有する水抜き制御を全てのウォームアップ時に行うのではなく、半速モード時にのみ行うようになされている。何故なら、半速モード時（例えば厚紙印字モード時）は、通常の印字モード時と比較して、単位時間あたりの加熱量より加圧ローラ２２に奪われる熱量が少ないため、突沸による水膨れが生じ易いと考えられるためである。これにより、半速モード時以外の通常の印字モード時のウォームアップ時間を長くすること無しに、定着ベルト２１ｄの水膨れによる損傷を防止することができる。
【００６１】
またこの実施の形態では、水抜き制御を行う場合の温調期間Ｔ及び第１転写ローラの転写タイミングを電源電圧に応じて変えるようになっている。例えば電源電圧９５Ｖ以上の場合には、温調期間Ｔを１２秒とし、第１転写ローラの中間転写ベルト１５への当接（すなわち、電界印加によるトナー像の中間転写ベルトへの転写処理）を温調時間Ｔが終了してから直ちに開始する。これに対して、電源電圧９０Ｖ以上９５Ｖ未満の場合には、温調期間Ｔを１３秒とし、第１転写ローラの中間転写ベルト１５への当接を温調期間Ｔが終了してから２秒後に行う。さらに電源電圧９０Ｖ未満の場合には、温調期間Ｔを１５秒とし、第１転写ローラの中間転写ベルト１５への当接を温調期間Ｔが終了してから６秒後に行う。これにより、温調時間Ｔ及び第１転写ローラによる転写タイミングを電源電圧に応じて最適化することができる。つまり、電源電圧が高いほど昇温速度が大きくなり温調期間Ｔ終了時点から定着温度に達するまでの時間が短くて済むので、第１転写ローラによる転写タイミングを早くする。
【００６２】
さらにこの実施の形態の水抜き制御を行った場合でも、以下のようにして電源の破損等のエラー検知を行うことができる。先ず第１に、図８に示すウォームアップの全期間において、ウォームアップ開始から所定時間以内に定着温度に達しない場合にエラーとする。従来の規定時間は図８の急速加熱期間Ｔ１とＴ２を足した時間（例えば３０秒）を設定していたのに対して、本実施の形態の水抜き制御を行う場合にはこの急速加熱期間Ｔ１、Ｔ２に温調期間Ｔを足した時間（例えば４０秒）を規定時間とすればよい。
【００６３】
また第２に、急速加熱期間Ｔ１、Ｔ２では、所定間隔（例えば２秒）毎に温度をサンプリングし、前回のサンプリング温度よりも規定温度以上温度が上昇していなければエラーとする。第３に、温調期間Ｔ及び定着期間では、例えば制御すべき一定温度よりも検知温度が３０°Ｃ以上下まわったときにエラーとする。
【００６４】
（４）実施の形態の効果
かくして本実施の形態によれば、定着ベルト２１ｄを急速加熱する際に、定着ベルト２１ｄの温度が水の沸点近傍に達したときに、定着ベルト２１ｄの温度が所定期間Ｔだけ一定となるようにしたことにより、定着ベルト２１ｄの水膨れによる損傷を防止することができる。
【００６５】
（実施の形態２）
図２との対応部分に同一符号を付して示す図９に、本発明の実施の形態２に係る像加熱装置の構成を示す。像加熱装置６０は、補助ローラ６１と定着ローラ６２との間にエンドレスベルト形状の定着ベルト６３が懸架されている。定着ベルト６３は、補助ローラ６１の位置で励磁ユニット２３の励磁コイル２４により誘導加熱され、加熱された定着ベルト６３が定着ローラ６２の位置で記録紙１７上のトナー像１８を熱するようになっている。
【００６６】
定着ベルト６３は、実施の形態１で説明した図４の定着ベルト２１ｄと同様の構成でなる。定着ローラ６２は芯金にシリコンゴムを発泡させたスポンジが積層された構成となっている。補助ローラ６１は鉄やＳＵＳなどの誘導加熱される磁性金属や、耐熱性樹脂などの絶縁性材料、フェライトなどの高抵抗又は絶縁性の磁性材料により形成されている。
【００６７】
かかる構成に加えて、補助ローラ６１の表面には、図１０に示すようなローレット加工による水抜き溝６４が形成されている。これにより、定着ベルト６３が誘導加熱された際に、定着ベルト６３に含まれる水分が水蒸気となって補助ローラ６１表面の水抜き溝６４を通って外部に放出される。この結果、定着ベルト６３に含まれる水分をより早く取り除くことができる。
【００６８】
この水抜き溝６４は、図１０（Ａ）に示すように補助ローラ６１の軸方向に平行に形成しても良く、図１０（Ｂ）に示すように斜めに形成しても良く、図１０（Ｃ）に示すように格子状に形成しても良い。但し、補助ローラ６１の軸方向の中心から見て、左右対称に形成することが望ましい。このようにすることにより、定着ベルト６３が補助ローラ６１の片方に寄ってしまうことを防止できる。因みに、この実施の形態の場合、補助ローラ６１の厚みが０．４ｍｍなのに対して、水抜き溝６４の深さを０．１ｍｍ程度としている。
【００６９】
以上の構成において、図９の励磁コイル２４には、実施の形態１と同様に、定着ベルト６３を急速加熱する際に、定着ベルト６３の温度が水の沸点近傍に達したときに、定着ベルト６３の温度が所定期間Ｔだけ一定となるような電力が供給される。この結果、定着ベルト６３の突沸による損傷の可能性を低く抑えることができる。
【００７０】
加えて、この実施の形態の補助ローラ６１の表面には、図１０に示すような水抜き溝６４が形成されているので、水蒸気が水抜き溝６４から外部に放出され易くなる。この結果、水分が早く抜けやすくなるので、水膨れをより確実に防止できる。また温調期間Ｔを短くすることができウォームアップ時間を短縮することができる。
【００７１】
かくして以上の構成によれば、補助ローラ６１の表面に水抜き溝６４を形成したことにより、実施の形態１で説明した水抜き制御を行った場合に生じるウォームアップ時間の増加を短くできると共に水膨れによる損傷をより確実に防止できる像加熱装置６０を実現できる。
【００７２】
（他の実施の形態）
なお上述した実施の形態１では、図８に示す温調期間Ｔにおいて、加熱部材としての定着ベルト２１ｄの温度を１２０°Ｃで一定温度とする場合について述べたが、本発明はこれに限らず、加熱部材に含まれる水分が蒸発するような温度、つまり水の沸点近傍の温度で一定温度とすればよい。さらに温調期間Ｔでは、加熱部材の温度を一定とする場合に限らず、急速加熱期間Ｔ１、Ｔ２と比較して温度上昇速度が緩やかになるように加熱制御してもよく、要は、加熱部材の温度が水の沸点近傍に達したときに、加熱部材に水膨れが生じない程度の温度上昇速度で加熱部材を加熱すればよい。
【００７３】
また上述した実施の形態１では、定着ベルト２１ｄを電磁誘導により加熱する所謂ＩＨ方式の像加熱装置２０に本発明を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばハロゲンランプにより加熱部材を加熱するような他の加熱方式の像加熱装置に適用した場合でも上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、上述した実施の形態１では、記録紙１７に担持された未定着トナー像１８を加熱して定着させる第１の加熱手段（加熱部材）として定着ベルト２１ｄを用いると共に、第１の加熱手段を加熱する第２の加熱手段として励磁コイル２４を用いたが、第１の加熱手段及び第２の加熱手段はこれに限らない。但し、ＩＨ方式の像加熱装置は他の加熱方式の像加熱装置と比較して、加熱部材を急速加熱することが可能なので、本発明をＩＨ方式の像加熱装置に適用すると格別の効果を得ることができる。
【００７４】
さらに上述した実施の形態では、定着ベルト２１ｄとして、導電性ポリイミドからなる導電発熱層３０に弾性層３１と離型層３２が順次積層されたものを用いた場合ついて述べたが、本発明の定着ベルトはこれに限らず、要は水分を含有するような材料を有する定着ベルトを用いた場合に広く有効となる。
【００７５】
さらに上述した実施の形態１では、励磁コイル２４に最大電力を供給する急速加熱期間Ｔ１において、定着ベルト２１ｄの温度が水の沸点近傍の温度Ｈ１（例えば１００°Ｃ）に達したときに温調期間Ｔに入るようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、定着ベルト２１ｄの温度上昇速度を監視し、水の沸点近傍又はそれ以上での温度上昇速度がある値を超えた場合に、温調期間に入るようにしてもよい。例えば、９０°Ｃから１００°Ｃまでの昇温時間が１．５秒以下のときに温調期間に入るようにすればよい。このようにすれば、実際に水膨れが生じ易いときのみ温調期間を設けることができるので、不必要にウォームアップ時間を長くすることを回避できる。
【００７６】
さらに像加熱装置の設置されている環境湿度を測定する湿度計を設け、環境湿度がある一定の場合にのみ、上述した水抜き制御を行うようにすれば、実際に水膨れが生じ易いときのみ温調期間を設けることができるので、不必要にウォームアップ時間を長くすることを回避できる。
【００７７】
さらに上述した実施の形態２では、補助ローラ６１の表面に水抜き溝６４を形成した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、補助ローラ６１を貫通するような水抜き孔を形成した場合でも実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００７８】
さらに上述した実施の形態２では、実施の形態１と同様に、定着ベルト６３の温度が水の沸点近傍に達してから所定期間Ｔの間だけ、所定期間Ｔの前後の期間と比較して小さい電力を供給する（水抜き制御する）場合について述べたが、この所定期間Ｔを設けずに連続して急速加熱を続けるようにしてもよい。このようにすると、水抜き制御をした場合と比較して突沸による定着ベルトの損傷の可能性は大きくなるが、水抜き溝６４によって水蒸気が外部に放出され易い状態となっているので、水抜き溝６４を形成しない場合と比較すると、水膨れによる定着ベルトの損傷の可能性を低く抑えることができる。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、未定着トナーを加熱するための加熱部材を急速加熱する際に、加熱部材の温度が水の沸点近傍まで達したとき、他の期間と比較して温度上昇速度を遅くするようにしたことにより、加熱部材を急速加熱したときの加熱部材の水膨れによる損傷を未然に回避することができる。
【００８０】
また補助ローラの表面に水抜き溝又は水抜き孔を形成したことにより、加熱部材を急速加熱したときの加熱部材の水膨れによる損傷を未然に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の像加熱装置が適用される一例としての画像形成装置の全体構成を示す図
【図２】実施の形態１の像加熱装置の構成を示す断面図
【図３】図２の矢印Ｅの方向から見た像加熱装置の平面図
【図４】定着ベルトの構成を示す断面図
【図５】像加熱装置による誘導加熱の動作の説明に供する図
【図６】励磁回路の構成を示す接続図
【図７】実施の形態１による水抜き制御の説明に供するフローチャート
【図８】実施の形態１による水抜き制御時の定着ベルトの温度変化を示す図
【図９】実施の形態２の像加熱装置の構成を示す断面図
【図１０】補助ローラ表面に形成された水抜き溝の説明に供する図
【図１１】従来のＩＨ方式の像加熱装置の構成を示す図
【符号の説明】
１７ 記録紙
１８ トナー像
２０、６０ 像加熱装置
２１ 加熱ローラ
２１ｃ スポンジ層
２１ｄ、６３ 定着ベルト
２４ 励磁コイル
２８ 温度センサ
３０ 導電性ポリイミド（導電発熱層）
３１ 弾性層
３２ 離型層
６１ 補助ローラ
６２ 定着ローラ
６４ 水抜き溝

Claims (8)

1. 保湿性の材料を用いた導電発熱層を有する積層構造の定着ベルトと、前記定着ベルトを誘導加熱する励磁コイルと、を有し、
   誘導加熱した前記定着ベルトを用いて記録紙上のトナーを加熱して定着させる像加熱装置であって、
   半速モード及び該半速モードより速度が速い通常モードの印字モードを有し、
   前記定着ベルトの温度を検知する温度検知手段と、
   前記温度検知手段の検知温度に基づき、前記励磁コイルに供給する電力を制御することにより前記定着ベルトの温度を所定温度にする励磁回路と、を備え、
   前記励磁回路は、
   前記半速モード時において、
   前記検知温度が水の沸点になるまで、前記励磁コイルに対して最大電力を供給し、
   前記検知温度が水の沸点に達すると、前記定着ベルトの温度を、水の沸点よりも高く定着目標温度よりも低い温度に維持するように、前記励磁コイルに対して最大電力よりも小さい電力を供給制御し、
   この後、前記検知温度が定着目標温度になるまで、前記励磁コイルに対して最大電力を供給し、
   一方、前記通常モード時において、
   前記検知温度が定着目標温度になるまで、前記励磁コイルに対して最大電力を供給する、
   ことを特徴とする像加熱装置。
2. 前記定着ベルトの温度を、水の沸点よりも高く定着目標温度よりも低い温度に維持するように、前記励磁コイルに対して最大電力よりも小さい電力を供給制御することにより、導電性発熱層に含まれる水分について、突沸を防止しつつ蒸発させるようにした、
   ことを特徴とする請求項１記載の像加熱装置。
3. 前記定着ベルトは、導電性ポリイミドからなる導電発熱層と弾性層が積層されて形成された、
   ことを特徴とする請求項１記載の像加熱装置。
4. 前記励磁回路は、検知温度が定着目標温度に達した後、定着ベルトの温度が定着温度となるように励磁コイルに供給する電力を制御する、
   ことを特徴とする請求項１記載の像加熱装置。
5. 前記励磁回路は、
   前記検知温度が水の沸点である１００℃になるまで、前記励磁コイルに対して最大電力を供給し、
   前記検知温度が水の沸点である１００℃に達すると、前記定着ベルトの温度を水の沸点よりも高く定着目標温度よりも低い１２０℃に維持するように、前記励磁コイルに対して最大電力よりも小さい電力を供給制御し、
   この後、前記検知温度が定着目標温度である１５０℃になるまで、前記励磁コイルに対して最大電力を供給し、
   前記検知温度が定着目標温度である１５０℃に達した後、定着ベルトの温度が定着温度である１７０℃となるように励磁コイルに供給する電力を制御する、
   ことを特徴とする請求項１記載の像加熱装置。
6. 前記定着ベルトは回転可能に設けられる加熱ローラに設けられ、前記加熱ローラに圧接して記録紙を定着する加圧ローラが設けられた、
   ことを特徴とする請求項１記載の像加熱装置。
7. 前記定着ベルトは、それぞれ回転可能に設けられる定着ローラ及び補助ローラとの間に懸回され、前記定着ベルトに圧接するように加圧ローラが設けられた、
   ことを特徴とする請求項１記載の像加熱装置。
8. 未定着トナーを加熱定着させるために像加熱装置に設けられた保湿性を有する加熱部材を、励磁コイルにより誘導加熱し、加熱定着に必要な定着目標温度まで加熱する際の加熱方法であって、
   半速モード及び該半速モードより速度が速い通常モードの印字モードを有し、
   前記半速モード時において、
   温度検知手段による前記加熱部材の検知温度が水の沸点になるまで、前記励磁コイルに対して電力を供給し、前記加熱部材を加熱する第１の加熱工程と、
   前記検知温度が水の沸点に達すると、前記加熱部材の温度を、水の沸点よりも高く定着目標温度よりも低い温度に維持するように，前記励磁コイルに対して第１の加熱工程よりも小さい電力を供給制御することにより、前記加熱部材に含まれる水分を突沸を防止しつつ蒸発させる第２の加熱工程と、
   前記第２の加熱工程終了後、前記検知温度が定着目標温度になるまで、前記励磁コイルに対して電力を供給し、前記加熱部材を加熱する第３の加熱工程とを有し、
   一方、前記通常モード時において、
   検知温度が定着目標温度になるまで、前記励磁コイルに対して電力を供給する工程、
   を有する加熱部材の加熱方法。

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