JP4468320B2 - 定着装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ、複合機等の電子写真プロセスを利用した画像形成装置に搭載される定着装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。

複写機やプリンタ等の電子写真プロセスを利用した画像形成装置に搭載される定着装置としては、従来、熱ローラ定着方式が一般的に用いられている。熱ローラ定着方式では、加熱された定着ローラとこれに圧接された加圧ローラ間に、未定着のトナー像を有する用紙（記録材）を通過させて、トナー像を溶融して用紙に定着させる。

また、近年、画像形成装置における高速化の要求が高まり、単位時間あたりの印字処理枚数が増加すると共に、搬送用紙の高速化も進んでいる。例えば、従来、６０枚/分（Ａ４横搬送）以上が高速機とされていたものが、近年では８０枚/分以上のものが高速機とされている。そして、今日においては、１００枚/分以上の装置の開発も進んでいる。

このような高速機に搭載される定着装置においては、定着ローラの表面を素早く加熱すると共に、定着装置全体のトータル消費電力を低減する目的で、定着ローラの外周に外部加熱手段が配され、定着ローラを外部（表面側）から加熱する方式（外部加熱定着方式）が用いられる。

外部加熱手段としては、内部に熱源を有する複数の加熱ローラ間に無端のベルト部材を巻架し、加熱したベルト部材を定着ローラに接触させるベルト方式や、加熱ローラ（以下、外部加熱ローラと称する）を定着ローラの表面に接触させるローラ方式が提案されている。

上記外部加熱ローラは、熱伝導率に優れたアルミニウムや鉄系材料等からなる極めて薄い素管の内部に、熱源となるヒータが配置されている構成が一般的である。外部加熱ローラは、薄肉であることで、ヒータより供給された熱量にて即時に外部加熱ローラの表面が温められ、これと接触する定着ローラの表面を即時に加熱することができる（即熱性）。
特開平８−１９０２９４号公報（平成８年７月２３日公開）

しかしながら、このような外部加熱ローラを設けた従来の定着装置においては、定着ローラのウォームアップ工程や定着工程等の定着ローラを加熱する工程の終了後において、外部加熱ローラと接触する定着ローラ部分が局所的に熱せられ、定着ローラの表面が劣化する或いは破壊されるといった問題がある。

定着ローラの温度制御は、定着ローラの表面温度が予め設定されている定着設定温度に到達するまで、定着ローラ及び外部加熱ローラの各内部に配されたヒータへの通電をＯＮし、定着設定温度に到達するとＯＦＦするといったＯＮ／ＯＦＦ制御にて実施される。

一方、定着ローラの駆動は、ウォームアップ工程等の定着ローラを加熱する昇温工程においては、定着ローラの表面温度が定着設定温度に到達するまで回転され、定着設定温度に到達すると回転が停止される。また、ウォームアップ工程終了後で、印字処理が指示されるまでの待機工程等の温度保持工程においては、定着ローラは停止されている。加圧ローラ及び外部加熱ローラは、定着ローラの表面に接触することによって従動回転するよう構成されており、定着ローラが停止されることで停止する。

図１１に、従来の定着装置における、電源投入時のウォームアップ工程を経て待機モードへと移行するときの、各ヒータへの通電のＯＮ／ＯＦＦ、定着ローラの駆動源のＯＮ／ＯＦＦ、及び各ローラの表面温度の変化を示す。

定着ローラ、加圧ローラ、及び外部加熱ローラの各ヒータの通電は、ウォームアップ中は同期して制御され、定着ローラの表面温度が定着設定温度に達してウォームアップが終了するとＯＦＦされ、待機モードに移行する。待機モード中は、外部加熱ローラのヒータはＯＦＦされたままで、定着ローラと加圧ローラのヒータのみ、定着ローラの表面温度が定着設定温度を下回るとＯＮ、上回るとＯＦＦというように駆動される。なお、図１１において、各ヒータをＯＦＦした後も各ローラの表面温度が上昇し続けるのは、ローラ内部を熱伝達のタイムロスによるものである。

一方、定着ローラの駆動は、ウォームアップ開始後、定着ローラの表面温度がトナー軟化温度を超えるとＯＮされ、その後、定着ローラの表面温度が定着設定温度に達してウォームアップが終了するとＯＦＦされ、待機モード中はＯＦＦされたままとなる。

図１１に示すように、このような従来のヒータ及び駆動源の駆動では、ウォームアップが終了した直後に、外部加熱ローラの表面温度が急激に上昇するオーバーシュートが発生する。つまり、外部加熱ローラは、上述したように、肉薄で即時に定着ローラを加熱する仕様であり、外部加熱ローラの熱源と定着ローラとの間の温度勾配は大きく設定されている。そのため、外部加熱ローラ内部のヒータがＯＦＦされているとはいえ、定着ローラの回転を急に停止させると、外部加熱ローラから定着ローラへの熱伝達が瞬時に遮断されてしまい、外部加熱ローラの表面温度が急激に上昇する。該温度が定着ローラの表面層の耐久温度を超えてしまうと、外部加熱ローラと接触している定着ローラ部分が局所的に過熱され、定着ローラの劣化或いは破壊が起こることとなる。

本願発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、外部加熱ローラにて定着ローラ表面が局所的に過熱されて劣化したり破壊されたりすることのない定着装置及び画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の定着装置においては、上記課題を解決するために、回転可能な定着部材と、該定着部材を圧接する加圧部材と、前記定着部材の表面に接触して外側より加熱する外部加熱部材とを有し、前記定着部材と加圧部材との間に記録材を通過させ、該記録材に形成されたトナー像を定着させる定着装置において、前記定着部材の駆動と前記定着部材及び前記外部加熱部材の各内部に配された熱源への電力供給とを制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記定着部材の表面温度を前記定着設定温度へと昇温させる昇温工程から待機モードに移行して前記外部加熱部材内部に配された熱源への電力供給を停止する際に、前記外部加熱部材内部に配された熱源への電力供給を停止した後も所定の期間、前記定着部材を回転させ続ける第１定着部材保全処理を実施することを特徴としている。

本発明の画像形成装置においては、上記課題を解決するために、回転可能な定着部材と、該定着部材を圧接する加圧部材と、前記定着部材の表面に接触して外側より加熱する外部加熱部材とを有し、前記定着部材と加圧部材との間に記録材を通過させ、該記録材に形成されたトナー像を定着させる定着装置を備えた画像形成装置において、前記定着部材の駆動と前記定着部材及び前記外部加熱部材の各内部に配された熱源への電力供給とを制御する制御手段を備え、前記制御手段が、前記定着部材の表面温度を前記定着設定温度へと昇温させる昇温工程から待機モードに移行して前記外部加熱部材内部に配された熱源への電力供給を停止する際に、前記外部加熱部材内部に配された熱源への電力供給を停止した後も所定の期間、前記定着部材を回転させ続ける第１定着部材保全処理を実施することを特徴としている。

前述したように、定着部材の回転を外部加熱部材内部に配された熱源への電力供給の停止と同時に停止させると、外部加熱部材の表面温度が急激に上昇するオーバーシュートが発生して定着部材の劣化或いは破壊を起こす虞がある。

これによれば、第１定着部材保全処理が実施されて、外部加熱部材内部に配された熱源への電力供給が停止された後も所定の期間、定着部材が回転され続けるので、オーバーシュートが発生することはなく、定着部材の回転が停止した時点で、外部加熱部材内部の表面温度は、定着部材の耐久温度を超えるようなことはなく、定着部材の劣化或いは破壊を防止することができる。

第１定着部材処理は、例えば、電源投入時における昇温工程の終了の際、或いは、印字処理工程の終了時における昇温工程の終了の際に行う構成とすることができる。

第１定着部材保全処理を実施して定着部材の回転を継続させる所定の期間としては、例えば、前記定着部材と接触する部分の前記外部加熱部材の表面温度が、前記定着部材の表面の耐久温度以下となるまでの期間とすることができる。

また、第１定着部材保全処理を実施して定着部材の回転を継続させる所定の期間としてより好ましくは、前記定着部材と接触する部分の前記外部加熱部材の表面温度が、前記設定温度以下となるまでの期間とすることであり、より一層効果的に、定着部材の劣化或いは破壊を防止することができる。

さらに、本発明の定着装置においては、前記制御手段が、電源投入時或いは節電モードからの復帰時における昇温工程において、前記外部加熱部材内部に配された熱源への電力供給の開始を、前記定着部材内部に配された熱源への電力供給の開始よりも遅延させる第２定着部材保全処理を実施することを特徴とすることもできる。

前述したように、外部加熱部材は即熱性であり、その表面温度は急峻に立ち上がるため、定着部材と同じに加熱を開始すると、定着部材の表面温度が定着設定温度に到達した時点で外部加熱部材内部に配された熱源への電力供給を停止しても、その表面温度が定着上限温度を超えてしまう虞がある。

これによれば、制御手段にて第２定着部材保全処理が実施されて、外部加熱部材内部に配された熱源への電力供給が、定着部材内部に配された熱源よりも遅れて開始されるので、定着部材の表面温度が定着設定温度に到達した時点で外部加熱部材内部に配された熱源への電力供給を停止しても、その表面温度が定着上限温度を超えて高くなり過ぎるといったことが起こり難い。

外部加熱部材内部に配された熱源への電力供給の開始を遅延させるにあたり、前記定着部材の表面温度が前記トナーの軟化温度よりも高く、前記定着設定温度よりも低い状態から昇温する、第１の節電モードからの復帰時における昇温工程では、最初に給紙された1枚目の記録材の先端が定着部材と加圧部材との間に到達するタイミングで、前記外部加熱部材内部に配された熱源への電力供給を開始する構成とすることができる。

また、前記定着部材の表面温度が前記トナーの軟化温度よりも低い状態から昇温する、電源投入時或いは第２の節電モードからの復帰時における昇温工程では、前記定着部材の表面温度が前記トナーの軟化温度に到達すると、前記外部加熱部材内部に配された熱源への電力供給を開始する構成とすることができる。

さらに、電源投入時の昇温工程では、該昇温工程から待機モードに移行すると、前記外部加熱部材内部に配された熱源への電力供給を前記定着部材内部に配された熱源への電力供給に同期して制御する蓄熱処理を所定時間実施し、その後、前記外部加熱部材内部に配された熱源への電力供給を停止する構成とすることもできる。

第２定着部材保全処理が実施されることで、昇温工程終了時において、外部加熱部材の表面温度が定着上限温度を超えて高くなり過ぎるといったことが起こり難いので、このような外部加熱部材内部に配された熱源による蓄熱処理が可能となり、定着部材の蓄熱に要する時間を、定着部材内部に配された熱源のみで行う構成よりも、短縮することができる。

本発明の定着装置及び画像形成装置においては、以上のように、回転可能な定着部材と、該定着部材を圧接する加圧部材と、前記定着部材の表面に接触して外側より加熱する外部加熱部材とを有し、前記定着部材と加圧部材との間に記録材を通過させ、該記録材に形成されたトナー像を定着させる構成において、前記定着部材の駆動と前記定着部材及び前記外部加熱部材の各内部に配された熱源への電力供給とを制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記定着部材の表面温度を前記定着設定温度へと昇温させる昇温工程から待機モードに移行して前記外部加熱部材内部に配された熱源への電力供給を停止する際に、前記外部加熱部材内部に配された熱源への電力供給を停止した後も所定の期間、前記定着部材を回転させ続ける第１定着部材保全処理を実施することを特徴としている。

これにより、外部加熱部材内部に配された熱源への電力供給が停止された後も所定の期間、定着部材が回転され続けるので、オーバーシュートが発生することはなく、定着部材の回転が停止した時点で、外部加熱部材内部の表面温度は、定着部材の耐久温度を超えるようなことはなく、定着部材の劣化或いは破壊を防止することができるという効果を奏する。

本発明の一実施の形態に係る画像形成装置について図１から図１０に基づいて説明すると以下の通りである。

図２に、本実施の形態に係る画像形成装置１の概略断面図を示す。本実施の形態に係る画像形成装置１は、外部から伝送された画像データや、画像形成装置１自身が読み取った画像データに応じて、所定のシート（記録用紙）に対して単色画像を形成するものである。画像形成装置１は、図示するように、露光ユニット２、現像器３、感光体ドラム１０、転写ユニット１１、帯電器４、クリーニングユニット５、定着ユニット（定着装置）６、給紙トレイ８、排紙トレイ９、及び制御部５０などを備えている。

帯電器４は、感光体ドラム１０の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段である。帯電器４としては、図２に示すような非接触式の放電器型の帯電器４を用いてもよいし、ローラ型やブラシ型の接触式の帯電器を用いてもよい。

露光ユニット２は、帯電器４によって均一に帯電された感光体ドラム１０に対して、上記画像データに応じて露光を行い、画像データに対応する静電潜像を感光体ドラム１０の表面に形成するものである。

露光ユニット２としては、図１に示すようにレーザ照射部２ａ及び反射ミラー２ｂを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）を用いてもよいし、発光素子（例えばＥＬやＬＥＤ）をアレイ状に並べた書き込みヘッドを用いてもよい。なお、本実施の形態の画像形成装置１では、高速印字処理を行うために、複数のレーザ光を利用することにより照射タイミングの高速化を低減する２ビーム手法を採用している。

現像器３は、感光体ドラム１０の表面上に形成された静電潜像をトナー、ここでは黒トナーによって顕像化し、トナー像を形成するものである。

転写ユニット１１は、現像器３によって感光体ドラム１０に顕像化されたトナー像を、搬送された用紙に転写するものである。

定着ユニット６は、回転可能な定着ローラ（定着部材）１２と該定着ローラ１２を圧接する加圧ローラ（加圧部材）１３との間（以下「定着ニップ部」という）に、転写ユニット１１で未定着のトナー像が転写された用紙を通過させて、用紙上のトナー像を溶融し、用紙上に定着させるものである。定着ユニット６の詳細については後述する。

クリーニングユニット５は、現像・画像転写後の感光体ドラム１０上の表面に残留するトナーを、除去・回収するものである。

給紙トレイ８は、画像形成に使用する用紙を蓄積しておくためのトレイである。本実施形態では、高速印字処理を大量の用紙に対して行うために、画像形成装置１の下部に複数の給紙トレイ８・８が配置され、各トレイには定型サイズの用紙がそれぞれ５００〜１５００枚収納されている。また、給紙トレイ８に加えて、画像形成装置１の側部には、複数の用紙種類を多量に収納可能な大容量給紙カセット（ＬＣＣ）８１、並びに主として不定型サイズの用紙に対して印字を行う際に用いる手差しトレイ８２がさらに配置されている。

排紙トレイ９は、画像形成が完了した用紙を保持するものである。排紙トレイ９は、画像形成装置１の、手差しトレイ８２とは反対側の側部に配置されている。また、本実施の形態の画像形成装置１は、排紙トレイ９に代えて、画像形成後の用紙に対してステープル処理・パンチ処理などを行う後処理装置や、複数段の排紙トレイをオプションとして配置することも可能になっている。

制御部５０は、上述した各部に対する動作制御や画像データに対する画像処理を行うためのものである。制御部５０は、ＣＰＵ及びＲＡＭを少なくとも含むマイクロコンピュータであり、図示しない記録媒体に記録されたプログラムを読み込むことによって機能している。詳細については後述するが、後述する定着制御部（制御手段）３０は、この制御部５０にて構成されている。

次に、定着ユニット６について詳細に説明する。図３（ａ）（ｂ）に、定着ユニット６の概略断面図を示す。このうち、図３（ａ）は、定着ローラ１２及び加圧ローラ１３の中央部分の断面図であり、図３（ｂ）は定着ローラ１２及び加圧ローラ１３の端部側の断面図である。また、図４に、上記定着ローラ１２、加圧ローラ１３、及び後述する外部加熱ローラ１４の配置を示す。

定着ローラ１２は、所定の温度に加熱されて、定着ニップ部を通過するトナー像（未定着）が形成された用紙を加熱するものである。定着ローラ１２は、例えば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属或いはそれらの合金等よりなる素管に、弾性層としてシリコンゴム（２〜３ｍｍ）が巻きつけられた構成である。シリコンゴムよりなる層には、蓄熱効果を持たせる機能もある。また、この弾性層上に、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂よりなる離型層（図示せず）を設けてもよい。

定着ローラ１２は、素管内部に、当該定着ローラ１２の表面をトナー像の定着のために必要な温度とするための熱源を内部に有している。定着ローラ１２の表面は、該熱源により、予め定める定着設定温度（ここでは１８０℃、１６０〜２００℃が一般的）に加熱される。図３に示す構成では、メインヒータ１５及びサブヒータ１６の２つの熱源を有しており、定着ローラ１２の表面を、中央部分と端部側とに分けて部分的に加熱できる構成となっている。

図４に示すように、メインヒータ１５はローラ中央部分でフィラメントＦが巻かれており、この部分が発熱領域であり、定着ローラ１２の中央部分を加熱するようになっている。一方、サブヒータ１６は、メインヒータ１５の発熱領域外側の両端部側でフィラメントＦがそれぞれ巻かれており、この部分が発熱領域であり、定着ローラ１２の両端部側を加熱するようになっている。

また、定着ローラ１２の中央部分及び端部側には、定着ローラ１２の表面の温度を検出するためのサーミスタよりなる温度センサ１９・２０が配置されている。これら温度センサ１９・２０が、定着ローラ１２の表面を部分的に加熱可能な加熱手段のメインヒータ１５及びサブヒータ１６の各加熱領域に対応する部分の表面温度を検出する温度検出手段を構成している。

このうち、中央部分の温度を検出する中央部温度センサ１９は、定着ローラ１２の表面に非接触で配置され、端部側の温度を検出する端部温度センサ２０は、定着ローラ１２に接触して配置されている。ここで、中央部温度センサ１９を非接触としたのは、中央部分は、端部側に比べて用紙の通過頻度が高く、定着ローラ１２の表面に巻き付いた用紙にて損傷を受ける可能性が高いためである。後述する温度制御部３２は、中央部温度センサ１９による検出温度に対しては、定着ローラ１２の表面からの離間距離に応じた温度のずれを補正するようになっている。

一方、加圧ローラ１３は、その端部に圧接機構（図示せず）を有しており、該圧接機構により、定着ローラ１２に対して所定の圧力で圧接される。加圧ローラ１３は、例えば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属或いはそれらの合金等よりなる素管に、弾性層としてシリコンゴム（５〜１０ｍｍ）が巻きつけられた構成である。定着ローラ１２と同様に、シリコンゴムよりなる層には、蓄熱効果を持たせる機能もある。

また、ここでは、加圧ローラ１３の内部にも加熱手段であり熱源である加圧ローラ用ヒータ１７が配されており、加圧ローラ１３が定着ローラ１２より奪う熱量を抑える構成となっている。

このような定着ローラ１２及び加圧ローラ１３のそれぞれの外周には、定着ローラ１２或いは加圧ローラ１３の外周に巻き付く用紙を剥離するための用紙剥離爪２２・２２が配置されている。また、定着ローラ１２の外周には、定着ローラ１２の表面に付着したトナーを除去するクリーニングユニット２１が設けられている。

転写ユニット１１（図２参照）よりペーパーガイド２３に沿って案内された用紙は、定着ニップ部を通過したのち、用紙剥離爪２２・２２にて定着ローラ１２或いは加圧ローラ１３より剥離され、その後、ペーパーガイド２４・２５に沿って搬送される。また、用紙が剥離された後の定着ローラ１２の表面は、クリーニングユニット２１にてその表面が清掃される。

さらに、本実施の形態の画像形成装置１では、高速印字処理を行うために、定着ローラ１２をその表面側より加熱する外部加熱ローラ１４が設けられている。外部加熱ローラ１４は、アルミニウムや鉄等の極めて薄い素管の内部に、熱源である外部加熱ローラ用ヒータ１８が配置された構成である。外部加熱ローラ１４の素管の厚みは、材質にもよるが０．２〜０．５ｍｍであり、外部加熱ローラ用ヒータ１８からの熱にて素早く温度が立ち上がり、定着ローラ１２の表面を加熱できるようになっている。

また、定着ユニット６において、定着ローラ１２、加圧ローラ１３、及び外部加熱ローラ１４のうち、定着ローラ１２のみが駆動源に接続されて回転駆動され、加圧ローラ１３及び外部加熱ローラ１４は、各々のローラ表面が定着ローラ１２の表面と接触することで、定着ローラ１２の回転に従動するよう構成されている。

図１に、上記定着ユニット６の制御系のブロック図を示す。図１において、３０は定着制御部（制御手段）であり、定着ローラ１２の駆動と、メインヒータ１５、サブヒータ１６、加圧ローラ用ヒータ１７、外部加熱ローラ用ヒータ１８への電力供給とを制御するものである。

定着制御部３０は、主制御部３７とモータ制御部３１と温度制御部３２とを有する。モータ制御部３１は、モータドライバ３４を介して定着ローラ１２を回転させる駆動源であるモータ３５を制御するものであり、主制御部３７からの指示によりモータ３５を制御する。

温度制御部３２は、上記したメインヒータ１５、サブヒータ１６、加圧ローラ用ヒータ１７、及び外部加熱ローラ用ヒータ１８への電力供給を、対応するヒータドライバを用いて調整するものであり、具体的には通電のＯＮ／ＯＦＦを制御している。

温度制御部３２は、主制御部３７からの指示により、ウォームアップ工程（昇温工程の１つ）を実施して、上記した中央部温度センサ１９及び端部温度センサ２０の検出温度に基づいて、定着ローラ１２の表面温度を予め定める定着設定温度へと到達させるものである。

また、温度制御部３２は、主制御部３７からの指示により、上記した中央部温度センサ１９及び端部温度センサ２０の検出温度に基づいて、定着ローラ１２の表面温度が所定の温度となるように、上記各ヒータ１５〜１８への通電をＯＮ／ＯＦＦするものでもある。

ここで、温度制御部３２は、印刷処理実行中、及び通常の待機モードにおいては、定着ローラ１２の表面温度が定着設定温度となるように調整する。一方、各節電モードが選択されている場合は、待機モード時の定着ローラ１２の表面温度が、各節電モードに応じて設定されている設定温度となるように調整する。

本画像形成装置１においては、節電モードとしては、３段階の節電モードが設定されている。第１節電モード（第１の節電モード）は、消費電力を削減しつつ、印字要求後に、ユーザを待たせることなく印字処理が実施できるように設定された温度にて待機するモードであり、その設定温度は、定着設定温度よりも少し低く設定されている。省エネモードとも称される。

第２節電モード（第２の節電モード）は、さらに消費電力を削減したモードであり、印字要求後に、ウォームアップ工程を経て定着設定温度まで引き上げるもので、待機時の設定温度は定着設定温度よりもかなり低い温度に設定されている。

第３節電モード（第２の節電モード）は、最も消費電力を削減したモードであり、印字要求後に、電源投入時と同程度のウォームアップ工程期間を経て定着設定温度まで引き上げられるもので、待機時に定着ローラ１２の加熱は行われない。シャットＯＦＦモードとも称される。

主制御部３７は、モータ制御部３１及び温度制御部３２に対して指示信号を出力するものである。主制御部３７には、印字要求信号、節電モードの種類を示すモード信号、本体装置の電源のＯＮ／ＯＦＦを示す電源ＯＮ／ＯＦＦ信号、及び排出検知センサ３３の検知信号等が入力されており、主制御部３７は、これらに基づいて指示信号を出力する。排出検知センサ３３は、定着ユニット６外への用紙の排出を検知するセンサである。

なお、図１では、定着ローラ１２を加熱する熱源であって、実施には個別に制御されるメインヒータ１５とサブヒータ１６とを、説明の便宜上、定着ローラ用ヒータ３９とし、定着用ヒータドライバ３８にて調整するように示している。また、加圧ローラ用ヒータ１７については省略している。

また、主制御部３７は、モータ制御部３１及び温度制御部３２に指示することにより、定着ローラ１２の表面温度を定着設定温度へと昇温させる昇温工程から待機モードに移行して外部加熱ローラ１４内部に配された外部加熱ローラ用ヒータ１８をＯＦＦする際、外部加熱ローラ用ヒータ１８をＯＦＦした後も所定の期間、定着ローラ１２を回転させ続ける第１定着部材保全処理を実施するようになっている。

前述したように、定着ローラ１２の回転を外部加熱ローラ用ヒータ１８のＯＦＦと同時に停止させると、外部加熱ローラ１４の表面温度が急激に上昇するオーバーシュートが発生して定着ローラ１２の劣化或いは破壊を起こす虞があるが、本画像形成装置１では、第１定着部材保全処理が実施されて、外部加熱ローラ用ヒータ１８をＯＦＦした後も所定の期間、定着ローラ１２が回転され続ける。

これにより、オーバーシュートが発生することはなく、定着ローラ１２の回転が停止した時点で、外部加熱ローラ１４の表面温度は、定着ローラ１２の耐久温度を超えるようなことはなく、定着ローラ１２の劣化或いは破壊を防止することができる。

具体的には、図５に示すように、電源投入時のウォームアップ工程を終了して待機モードに移行して外部加熱ローラ用ヒータ１８をＯＦＦする際、及び、図７に示すように、印字処理工程の終了時における昇温工程を終了して待機モードに移行して外部加熱ローラ用ヒータ１８をＯＦＦする際に、前記第１定着部材保全処理を実施する。

図５は、電源投入時におけるウォームアップ工程の立ち上がりから、待機モードに移行して待機する期間における、定着ローラ用ヒータ３９及び外部加熱ローラ用ヒータ１８の各通電制御と定着ローラ１２の駆動制御を示すタイミングチャートであり、図７は、印字処理を終了して待機モードに移行する期間における、定着ローラ用ヒータ３９及び外部加熱ローラ用ヒータ１８の各通電制御と定着ローラ１２の駆動制御を示すタイミングチャートである。また、図６に、電源投入時におけるウォームアップ工程の立ち上がりから、待機モードに移行して待機する期間における、定着ローラ１２、加圧ローラ１３、及び外部加熱ローラ１４の各表面温度の推移を示す。

電源投入時のウォームアップ工程においては、図５、図６に示すように、定着ローラ１２の表面温度が定着設定温度に到達すると、待機モードに移行して、定着ローラ用ヒータ３９と外部加熱ローラ用ヒータ１８とをＯＦＦし、定着ローラ１２の回転も停止するが、本画像形成装置１では、駆動遅延時間が設定されており、外部加熱ローラ用ヒータ１８をＯＦＦしたのち、この駆動遅延時間分、定着ローラ１２が余分に回転される。

したがって、図６に示すように、定着ローラ１２の回転が停止した時点における外部加熱ローラ１４の表面温度が、定着ローラ１２の耐久温度を超えるようなことはない。

印字処理が終了して待機モードに移行する際も同様で、図７に示すように、印字処理が終了し、定着ローラ１２の表面温度を定着設定温度に到達させた後、定着設定温度に保持する待機時の温度制御に移行し、定着ローラ１２の駆動は停止される。その際、外部加熱ローラ用ヒータ１８をＯＦＦした後、駆動遅延時間分、定着ローラ１２が余分に回転される。

ここで、定着ローラ１２の回転を継続させる駆動遅延時間としては、少なくとも、外部加熱ローラ１４における定着ローラ１２と接触する部分の表面温度が、定着ローラ１２の表面の耐久温度以下となるのに要する時間必要でありる。より好ましくは、接触する部分の表面温度が、定着設定温度以下となるのに要する時間とすることである。

本画像形成装置１では、外部加熱ローラ用ヒータ１８をＯＦＦした後、外部加熱ローラ１４を、余分に２〜３回転させる構成としている。駆動遅延時間、或いは余分に回転させる回数等は、外部加熱ローラ１４の構成等にて変わるものであるため、試験を行った上で適宜設定すればよい。

また、本画像形成装置１においては、上記第１定着部材保全処理に加えて、主制御部３７は、モータ制御部３１及び温度制御部３２に指示することにより、電源投入時或いは各節電モードからの復帰時における昇温工程において、外部加熱ローラ用ヒータ１８をＯＮするタイミングを、定着ローラ用ヒータ３９のＯＮよりも遅延させる第２定着部材保全処理を実施するようになっている。

前述したように、外部加熱ローラ１４は即熱性であり、表面温度は急峻に立ち上がるため、定着ローラ１２と同じに加熱を開始すると、定着ローラ１２の表面温度が定着設定温度に到達した時点で外部加熱ローラ用ヒータ１８をＯＦＦしても、その表面温度が定着上限温度を超えてしまう虞があるが、本画像形成装置１では、第２定着部材保全処理が実施されて、外部加熱ローラ用ヒータ１８が定着ローラ用ヒータ３９のＯＮよりも遅れてＯＮされる。

これにより、定着ローラ１２の表面温度が定着設定温度に到達した時点で外部加熱ローラ用ヒータ１８をＯＦＦしても、その表面温度が定着上限温度を超えて高くなり過ぎるといったことが起こり難い。

具体的には、図５、図８に示すように、定着ローラ１２の表面温度がトナーの軟化温度よりも低い状態から昇温する、電源投入時のウォームアップ工程、及び第２の節電モードからの復帰時におけるウォームアップ工程では、電源投入或いは印字要求があった後、定着ローラ用ヒータ３９をまずＯＮし、定着ローラ１２の表面温度がトナーの軟化温度に到達すると外部加熱ローラ用ヒータ１８をＯＮする。

図８は、第２の節電モードで待機している状態から復帰して印字処理に移行する期間における、定着ローラ用ヒータ３９及び外部加熱ローラ用ヒータ１８の各通電制御と定着ローラ１２の駆動制御を示すタイミングチャートであり、図９に、この期間における、定着ローラ１２、加圧ローラ１３、及び外部加熱ローラ１４の各表面温度の推移を示す。

外部加熱ローラ用ヒータ１８のＯＮを定着ローラ用ヒータ３９のＯＮよりも遅延させることで、電源投入時におけるウォームアップ工程において、外部加熱ローラ１４の表面温度の到達温度は、図６に示すように、定着上限温度以下となっており、過熱による定着ローラ１２の劣化、破壊をより効果的に防止することができる。

なお、ここでは、定着ローラ１２の回転開始も、定着ローラ１２の表面温度がトナーの軟化温度に到達した後としている。これは、定着ローラ１２の表面に付着したトナーにて、定着ローラ１２の表面が損傷されることを回避するためである。

同様に、外部加熱ローラ用ヒータ１８のＯＮを定着ローラ用ヒータ３９のＯＮよりも遅延させることで、及び第２の節電モードからの復帰時におけるウォームアップ工程において、外部加熱ローラ１４の表面温度の到達温度は、図９に示すように、定着上限温度以下となっており、過熱による定着ローラ１２の劣化、破壊をより効果的に防止することができる。

また、図１０に示すように、定着ローラ１２の表面温度がトナーの軟化温度よりも高く、定着設定温度よりも低い状態から昇温する、第１の節電モード（省エネモード）からの復帰時における昇温工程では、定着ローラ用ヒータ３９は印字要求のタイミングでＯＮし、外部加熱ローラ用ヒータ１８は、最初に給紙された1枚目の用紙の先端が定着ニップ部に到達するタイミングでＯＮする。

図１０は、第１の節電モードで待機している状態から復帰して印字処理に移行する期間における、定着ローラ用ヒータ３９及び外部加熱ローラ用ヒータ１８の各通電制御と定着ローラ１２の駆動制御を示すタイミングチャートである。

また、本画像形成装置１では、主制御部３７は、モータ制御部３１及び温度制御部３２に指示することにより、電源投入時のウォームアップ工程においては、ウォームアップ工程を経て待機モードに移行すると、直ぐに外部加熱ローラ用ヒータ１８をＯＦＦするのではなく、図５、図６に示すように、外部加熱ローラ用ヒータ１８のＯＮ／ＯＦＦを、定着ローラ用ヒータ３９のＯＮ／ＯＦＦに同期して制御する蓄熱処理を所定時間実施するようになっている。

第２定着部材保全処理が実施されることで、ウォームアップ工程終了時において、外部加熱ローラ１４の表面温度が定着上限温度を超えて高くなり過ぎるといったことが起こり難いので、このような外部加熱ローラ用ヒータ１８による蓄熱処理が可能となる。これにより、定着ローラ１２の蓄熱に要する時間を、定着ローラ用ヒータ３９のみで行う構成よりも、短縮することができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、上述した実施形態において開示された各技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の実施形態を示すものであり、定着ユニットの制御系の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態を示すもので、定着ユニットが搭載された画像形成装置の構成を示す縦断面図である。 （ａ）は、上記定着ユニットの中央部分の断面図であり、（ｂ）は定着ユニットの端部側の断面図である。 上記定着ユニットの備えられる定着ローラ、加圧ローラ、外部加熱ローラの配置を示す図面である。 電源投入時におけるウォームアップ工程の立ち上がりから、待機モードに移行して待機する期間における、定着ローラ用ヒータ及び外部加熱ローラ用ヒータの各通電制御と定着ローラの駆動制御を示すタイミングチャートである。 電源投入時におけるウォームアップ工程の立ち上がりから、待機モードに移行して待機する期間における、定着ローラ１２、加圧ローラ１３、及び外部加熱ローラ１４の各表面温度の推移を、定着ローラ用ヒータ及び外部加熱ローラ用ヒータの各通電制御と定着ローラの駆動制御と共に示す図面である。 印字処理を終了して待機モードに移行する期間における、定着ローラ用ヒータ及び外部加熱ローラ用ヒータの各通電制御と定着ローラの駆動制御を示すタイミングチャートである。 第２の節電モードで待機している状態から復帰して印字処理に移行する期間における、定着ローラ用ヒータ及び外部加熱ローラ用ヒータの各通電制御と定着ローラの駆動制御示すタイミングチャートである。 第２の節電モードで待機している状態から復帰して印字処理に移行する期間における、定着ローラ、加圧ローラ、及び外部加熱ローラの各表面温度の推移を、定着ローラ用ヒータ及び外部加熱ローラ用ヒータの各通電制御と定着ローラの駆動制御と共に示す図面である。 第１の節電モードで待機している状態から復帰して印字処理に移行する期間における、定着ローラ用ヒータ及び外部加熱ローラ用ヒータの各通電制御と定着ローラの駆動制御を示すタイミングチャートである。 従来の装置における、電源投入時におけるウォームアップ工程の立ち上がりから、待機モードに移行して待機する期間における、定着ローラ、加圧ローラ、及び外部加熱ローラの各表面温度の推移を、定着ローラ用ヒータ及び外部加熱ローラ用ヒータの各通電制御と定着ローラの駆動制御と共に示す図面である。

符号の説明

１ 画像形成装置
６ 定着ユニット（定着装置）
１２ 定着ローラ（定着部材）
１３ 加圧ローラ（加圧部材）
１４ 外部加熱ローラ（外部加熱部材）
１５ メインヒータ（定着部材内部に配される熱源）
１６ サブヒータ（定着部材内部に配される熱源）
１８ 外部加熱ローラ用ヒータ（外部加熱部材内部に配される熱源）
１９ 中央部温度センサ（温度検出手段）
２０ 端部温度センサ（温度検出手段）
３０ 定着制御部（制御手段）
３９ 定着ローラ用ヒータ（定着部材内部に配される熱源）
５０ 制御部（制御手段）

Claims (6)

1. 回転可能な定着部材と、該定着部材を圧接する加圧部材と、前記定着部材の表面に接触して外側より加熱する外部加熱部材とを有し、前記定着部材と加圧部材との間に記録材を通過させ、該記録材に形成されたトナー像を定着させる定着装置において、
   前記定着部材の駆動と前記定着部材及び前記外部加熱部材の各内部に配された熱源への電力供給とを制御する制御手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記定着部材の表面温度を定着設定温度へと昇温させる昇温工程から待機モードに移行して前記外部加熱部材内部に配された熱源への電力供給を停止する際には、前記外部加熱部材内部に配された熱源への電力供給を停止した後も、前記定着部材と接触する部分の前記外部加熱部材の表面温度が前記定着設定温度以下となるまでの期間、前記定着部材を回転させ続ける第１定着部材保全処理を実施し、
   前記定着部材の表面温度が前記トナーの軟化温度よりも高く、前記定着設定温度よりも低い状態から昇温する、第１の節電モードからの復帰時における昇温工程では、最初に給紙された１枚目の記録材の先端が定着部材と加圧部材との間に到達するタイミングで、前記外部加熱部材内部に配された熱源への電力供給を開始することを特徴とする定着装置。
2. 回転可能な定着部材と、該定着部材を圧接する加圧部材と、前記定着部材の表面に接触して外側より加熱する外部加熱部材とを有し、前記定着部材と加圧部材との間に記録材を通過させ、該記録材に形成されたトナー像を定着させる定着装置において、
   前記定着部材の駆動と前記定着部材及び前記外部加熱部材の各内部に配された熱源への電力供給とを制御する制御手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記定着部材の表面温度を定着設定温度へと昇温させる昇温工程から待機モードに移行して前記外部加熱部材内部に配された熱源への電力供給を停止する際には、前記外部加熱部材内部に配された熱源への電力供給を停止した後も、前記定着部材と接触する部分の前記外部加熱部材の表面温度が前記定着設定温度以下となるまでの期間、前記定着部材を回転させ続ける第１定着部材保全処理を実施し、
   前記定着部材の表面温度が前記トナーの軟化温度よりも低い状態から昇温する、電源投入時或いは第２の節電モードからの復帰時における昇温工程では、前記定着部材の表面温度が前記トナーの軟化温度に到達すると、前記外部加熱部材内部に配された熱源への電力供給を開始することを特徴とする定着装置。
3. 前記制御手段は、電源投入時における昇温工程の終了に際して、前記第１定着部材保全処理を実施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. 前記制御手段は、印字処理工程の終了時における昇温工程の終了に際して、前記第１定着部材保全処理を実施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。
5. 前記制御手段は、電源投入時の昇温工程では、該昇温工程から待機モードに移行すると、前記外部加熱部材内部に配された熱源への電力供給を前記定着部材内部に配された熱源への電力供給に同期して制御する蓄熱処理を所定時間実施し、その後、前記外部加熱部材内部に配された熱源への電力供給を停止することを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
6. 上記請求項１から５の何れか１項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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