JP4717292B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に関する。詳しくは、複写機・プリンタ・ファックス等のように、電子写真・静電記録・磁気記録などの適宜の画像形成プロセス手段により、加熱溶融性の樹脂等からなるトナーを用いて被記録材の面に直接もしくは間接方式で未定着トナー像を形成し、これを加熱定着手段により被記録材表面に固着画像として加熱定着処理する、画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成装置において、適宜の画像形成プロセス手段で被記録材上に形成された未定着トナー画像を定着させる加熱手段として、熱ローラ方式の定着装置が広く用いられている。熱ローラ方式の定着装置は、ハロゲンヒータのような発熱手段を内包した加熱部材としての定着ローラと、加圧部材としての加圧ローラとを当接させ、被記録材を搬送しながら熱と圧力をかけて未定着トナー像を定着する。
【０００３】
近年では、クイックスタートや省エネルギーの観点から、フィルム加熱方式の定着装置が実用化されている。フィルム加熱方式の定着装置は、発熱手段としてのセラミックヒータと、加圧部材としての加圧ローラとの間に、耐熱性を有する薄いフィルムを挟ませて定着ニップを形成させたものである。フィルムと加圧ローラを共に回転させることで、被記録材を搬送しながら熱と圧力をかけて未定着トナー像を定着する。フィルムは、定着ニップにおいてセラミックヒータにより加熱される。このセラミックヒータは、背面に設けられた温度検知素子により温度検知がなされ、その検知結果に基づきセラミックヒータへの通電が制御され、温度制御が行われる。
【０００４】
上記フィルム加熱方式の定着装置では、熱ローラ方式に比べ、加熱部材であるフィルムの熱容量が非常に小さいため、発熱手段からの熱エネルギーを定着プロセスに効率良く使用することができる。このため、定着装置の昇温速度が速く、画像形成装置の電源投入からプリント可能状態までの待ち時間を短くすることができる（クイックスタート）。また、プリント待機中に加熱部材を予熱する必要がないため、画像形成装置の消費電力を低く抑えることができる（省エネルギー）。
【０００５】
さらに高効率なフィルム加熱方式の定着装置として、導電性のフィルム自身を発熱させる電磁誘導加熱方式の定着装置が提案されている。実開昭５１−１０９７３９号公報には、電磁誘導加熱方式の定着装置として、交番磁場により金属フィルムに渦電流を誘導させ、その金属フィルムをジュール熱で発熱させる定着装置が開示されている。電磁誘導加熱方式では、フィルム自身を発熱させることができるため、発熱手段からの熱エネルギーを定着プロセスにさらに効率良く使用することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以下に、プリント開始時の定着装置の温調制御について説明する。
【０００７】
図１７は、従来の定着装置（セラミックヒータを用いたフィルム加熱方式の定着装置、あるいは電磁誘導加熱方式・フィルム加熱方式の定着装置）におけるプリント開始時の定着フィルム温度と、目標温度設定と、定着装置への被記録材到達タイミングを示した概略図である。
【０００８】
プリント待機中は温調Ｏｆｆにして予熱を行っていないが、予熱を行っても構わない。
【０００９】
画像形成装置は、プリント信号を受信後、画像形成動作を開始する。画像形成装置は、同時に定着装置への電力供給を開始し、定着装置を定着温度Ｔfに昇温させる。そして、定着装置は、定着温度Ｔfを維持し、被記録材上の未定着トナー像の定着に備える。以上の工程をまとめて、定着装置の立上げ工程と呼ぶことにする。
【００１０】
定着装置の立上げ工程では、被記録材が通紙されないため、発熱手段からの熱の大部分はフィルムを介して加圧ローラの昇温に使用される。特に、定着装置が既に暖まっている場合、目標温度までの昇温時間ｔwuは短く、定着温度Ｔfで維持されている時間ｔp-ｔwuが長くなるので、加圧ローラは、さらに昇温する。このため、間欠プリントのように、立上げ工程が繰り返される場合、加圧ローラが過昇温しやすい。
【００１１】
また一般に、厚紙やＯＨＴフィルム等のような定着に多くの熱量を必要とする被記録材を定着する場合、プロセス速度を低下させる。このような場合も、立上げ工程において、画像形成動作開始から被記録材が定着装置に到達するまでの時間ｔpが長くなるため、被記録材が通紙されずに定着温度Ｔfで維持されている時間ｔp-ｔwuが長くなる。このため、間欠プリント時と同様に、加圧ローラが過昇温しやすい。
【００１２】
以上に述べたように加圧ローラが過昇温した状態でプリントを行うと、被記録材のスリップが発生しやすいといった問題がある。これは、加熱定着時に被記録材中の水分が蒸発し、加圧ローラと被記録材との間の摩擦力が低下するためである。特に、加圧ローラの温度が高いほど、水分の蒸発量が増加するため、被記録材のスリップが発生しやすい。さらに、加圧ローラに駆動力を印加し、加圧ローラに従動させてフィルムを回転させるフィルム加熱方式の定着装置においては、被記録材のスリップは、より顕著に発生する。
【００１３】
被記録材のスリップが発生すると、被記録材が搬送ガイド部材に沿わなかったり、被記録材がフィルムに巻き付いたりするため、ジャムが発生する問題があった。さらに、未定着トナー像に、安定して熱と圧を印加することができないため、定着画像の品質を低下させてしまう問題があった。
【００１４】
よって、本発明の目的は、定着装置の立上げ工程での加圧ローラの過昇温を抑制することにより、定着装置における被記録材のスリップを防止し、被記録材の搬送の安定化と定着画像の品質向上を図ることである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記のような構成を特徴とする画像形成装置である。
【００１６】
（１）記録材上にトナー像を形成する画像形成手段と、導電層を有する定着フィルムと、前記導電層に渦電流を発生させて発熱させるための励磁コイルと、前記定着フィルムの外周面に接触する加圧ローラと、前記定着フィルムの温度を検知する温度検知素子と、前記温度検知素子の検知温度が目標温度を維持するように前記励磁コイルへの通電を制御する制御手段と、を有し、前記定着フィルムと前記加圧ローラの間の定着ニップ部でトナー像を担持する記録材を挟持搬送しつつ記録材上にトナー像を加熱定着する定着手段と、を有する画像形成装置において、
プリント信号が入力し前記定着ニップ部にトナー像を担持する記録材が進入するまでの間に、前記目標温度を定着可能温度に設定して前記励磁コイルへ通電し、前記定着フィルムの温度が前記定着可能温度に達するまで前記定着フィルムを昇温させる第１の期間と、前記第１の期間の後に前記目標温度を前記定着可能温度より低い温度に設定して前記励磁コイルへ通電する、または前記励磁コイルへの通電を遮断する第２の期間と、前記第２の期間の後に前記目標温度を前記第１の期間で設定した温度に設定して前記励磁コイルへ通電する第３の期間と、が設けられており、
プリント信号が入力し記録材が前記定着ニップ部に進入するまでに要する所定の時間をｔ ｐ 、前記第３の期間で前記定着フィルムの温度が前記第１の期間で設定した温度に達する時点から記録材が前記定着ニップ部に進入するまでの所定の余裕時間をｔ α 、前記第１の期間のうち前記定着フィルムの温度が前記定着可能温度に達するまでに要した時間をt １ とすると、前記第２の期間をｔ ｐ −２t １ −ｔ α で定まる時間設けることを特徴とする画像形成装置。
【００１７】
（２）記録材上にトナー像を形成する画像形成手段と、定着フィルムと、前記定着フィルムの内周面に接触するヒータと、前記定着フィルムの外周面に接触する加圧ローラと、前記ヒータの温度を検知する温度検知素子と、前記温度検知素子の検知温度が目標温度を維持するように前記ヒータへの通電を制御する制御手段と、を有し、前記定着フィルムと前記加圧ローラの間の定着ニップ部でトナー像を担持する記録材を挟持搬送しつつ記録材上にトナー像を加熱定着する定着手段と、を有する画像形成装置において、
プリント信号が入力し前記定着ニップ部にトナー像を担持する記録材が進入するまでの間に、前記目標温度を定着可能温度に設定して前記ヒータへ通電し、前記ヒータの温度が前記定着可能温度に達するまで前記ヒータを昇温させる第１の期間と、前記第１の期間の後に前記目標温度を前記定着可能温度より低い温度に設定して前記ヒータへ通電する、または前記ヒータへの通電を遮断する第２の期間と、前記第２の期間の後に前記目標温度を前記第１の期間で設定した温度に設定して前記ヒータへ通電する第３の期間と、が設けられており、
プリント信号が入力し記録材が前記定着ニップ部に進入するまでに要する所定の時間をｔ ｐ 、前記第３の期間で前記ヒータの温度が前記第１の期間で設定した温度に達する時点から記録材が前記定着ニップ部に進入するまでの所定の余裕時間をｔ α 、前記第１の期間のうち前記ヒータの温度が前記定着可能温度に達するまでに要した時間をt １ とすると、前記第２の期間をｔ ｐ −２t １ −ｔ α で定まる時間設けることを特徴とする画像形成装置。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態について説明する。
【００４０】
〈第１の実施例〉
本発明の第１の実施例について述べる。
（１）画像形成装置
図１は画像形成装置の一例の構成概略図である。本実施例の画像形成装置はカラーレーザプリンタである。
【００４１】
１０１は有機感光体やアモルファスシリコン感光体でできた感光ドラム（像担持体）であり、矢示の反時計方向に所定の搬送速度（周速度）で回転駆動される。感光ドラム１０１はその回転過程で帯電ローラ等の帯電装置１０２で所定の極性・電位の一様な帯電処理を受ける。
【００４２】
次いで、その帯電処理面は、レーザ光学箱（レーザスキャナー）１１０から出力されるレーザ光１０３により、目的の画像情報の走査露光処理を受ける。レーザ光学箱１１０は不図示の画像読み取り装置等の画像信号発生装置からの目的画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調（オン／オフ）したレーザ光１０３を出力し、感光ドラム１０１面に走査露光した目的画像情報に対応した静電潜像が形成される。１０９はレーザ光学箱１１０からの出力レーザ光を感光ドラム１０１の露光位置に偏向させるミラーである。
【００４３】
フルカラー画像形成の場合は、目的のフルカラー画像における第１の色分解成分画像、例えばイエロー成分画像についての走査露光・潜像形成がなされ、その潜像が４色カラー現像装置１０４のうちイエロー現像器１０４Ｙの作動でイエロートナー画像として現像される。そのイエロートナー画像は感光ドラム１０１と中間転写ドラム１０５との接触部（或いは近接部）である１次転写部Ｔ１において中間転写ドラム１０５面に転写される。中間転写ドラム１０５面に対するトナー画像転写後の感光ドラム１０１面はクリーナ１０７により転写残トナー等の付着残留物の除去を受けて清掃される。
【００４４】
上記のような帯電・走査露光・現像・一次転写・清掃のプロセスサイクルが、目的のフルカラー画像の第２の色分解成分画像（例えばマゼンタ成分画像、マゼンタ現像器１０４Ｍが作動）、第３の色分解成分画像（例えばシアン成分画像、シアン現像器１０４Ｃが作動）、第４の色分解成分画像（例えば黒成分画像、黒現像器１０４Ｂｋが作動）の各色分解成分画像について順次実行され、中間転写ドラム１０５面にイエロートナー画像・マゼンタトナー画像・シアントナー画像・黒トナー画像の４色のトナー画像が順次重ねて転写されて、目的のフルカラー画像に対応したカラートナー画像が合成形成される。
【００４５】
中間転写ドラム１０５は、金属ドラム上に中抵抗の弾性層と高抵抗の表層を設けたもので、感光ドラム１０１に接触して或いは近接して感光ドラム１０１と同じ周速度で矢示の時計方向に回転駆動され、中間転写ドラム１０５の金属ドラムにバイアス電位を与えて感光ドラム１０１との電位差で感光ドラム１０１側のトナー画像を前記中間転写ドラム１０５面側に転写させる。
【００４６】
上記の中間転写ドラム１０５面に形成されたカラートナー画像は、前記中間転写ドラム１０５と転写ローラ１０６との接触ニップ部である二次転写部Ｔ２において、前記二次転写部Ｔ２に不図示の給紙部から所定のタイミングで送り込まれた被記録材（記録材）Ｐの面に転写されていく。転写ローラ１０６は被記録材Ｐの背面からトナーと逆極性の電荷を供給することで中間転写ドラム１０５面側から被記録材Ｐ側（記録材上）へ合成カラートナー画像を順次に一括転写する。
【００４７】
二次転写部Ｔ２を通過した被記録材Ｐ（トナー像を担持する記録材）は、中間転写ドラム１０５面から分離されて像加熱装置（定着装置）１００へ導入され、未定着トナー画像が加熱定着処理されて定着トナー画像となり、機外の不図示の排紙トレーに排出される。定着装置１００については次の（２）項で詳述する。
【００４８】
被記録材Ｐに対するカラートナー画像転写後の中間転写ドラム１０５はクリーナ１０８により転写残トナー・紙粉等の付着残留物の除去を受けて清掃される。このクリーナ１０８は常時は中間転写ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写ドラム１０５から被記録材Ｐに対するカラートナー画像の二次転写実行過程において中間転写ドラム１０５に接触状態に保持される。
【００４９】
また転写ローラ１０６も常時中間転写ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写ドラム１０５から被記録材Ｐに対するカラートナー画像の二次転写実行過程において中間転写ドラム１０５に被記録材Ｐを介して接触状態に保持される。
【００５０】
（２）定着装置１００
次に、上述の画像形成装置に具備させた定着装置１００について説明する。
【００５１】
本実施例における定着装置１００は、電磁誘導加熱方式を用いたフィルム加熱方式を採用している。図２〜図５は、本実施例の定着装置１００の要部の構成を示す図であり、それぞれ、図２は側面の断面模型図、図３は図２のＡ方向からみた正面模型図、図４は図２のII−II線に沿った断面模型図、図５は図２のI−I線に沿った断面を示す斜視模型図（定着フィルム不図示）である。以下、各図を用いて本実施例の定着装置１００を説明する。
【００５２】
図２において、フィルムガイド１６ａ・１６ｂは断面略半円弧状樋型の形状をしており、開口側を互いに向かい合わせて略円柱体を構成する。このフィルムガイド１６ａ・１６ｂの外周面側には、円筒状の定着フィルム１０がルーズに外嵌される。
【００５３】
磁場発生手段は磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃ、励磁コイル１８および励磁回路２７（図７参照）より構成される。磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃは、フィルムガイド１６ａの内側にＴ字状に配置されている。励磁コイル１８は、磁性コア１７ａ・１７ｃおよびフィルムガイド１６ａによって囲まれた空間と、磁性コア１７ａ・１７ｂおよびフィルムガイド１６ａによって囲まれた空間に、保持されている。
【００５４】
磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃは、高透磁率の部材であり、フェライトやパーマロイ等といったトランスのコアに用いられる材料が好ましく、１００ｋＨｚ以上でも磁性の損失の少ないフェライトがより好ましく用いられる。
【００５５】
励磁コイル１８は、図５に示すように、給電部１８ａおよび１８ｂを有しており、これら給電部１８ａ・１８ｂによって励磁回路２７に接続されている。この励磁回路２７は、２０ｋＨｚから５００ｋＨｚの高周波をスイッチング電源により発生可能である。励磁コイル１８は励磁回路２７から供給される交番電流（高周波電流）によって交番磁束を発生する。
【００５６】
定着フィルムの温度は、温度センサ２６を含む温調系により、励磁コイル１８に対する電流供給が制御されることで所定の温度が維持されるように制御される。温度センサ２６はサーミスタなどの温度検知素子である。即ち温度センサ２６による定着フィルム検知温度情報が制御回路部２００に入力し、制御回路部２００は温度センサ２６からの入力温度情報が所定の定着温度に維持されるように励磁回路２７から励磁コイル１８に供給する電力を制御する。
【００５７】
フィルムガイド１６ａ・１６ｂは、定着ニップ部Ｎへの加圧、磁場発生手段としての励磁コイル１８と磁性コア１７の支持、定着フィルム１０の支持、定着フィルム１０の回転時の搬送安定性を図る。このフィルムガイド１６ａ・１６ｂには、磁束の通過を妨げない絶縁性を有し、かつ高い荷重に耐えられる材料が用いられる。このような材料としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、液晶ポリマーなどが挙げられる。
【００５８】
フィルムガイド１６ｂには、図２に示すように紙面垂直方向長手の摺動部材４０が定着ニップ部Ｎの加圧ローラ３０との対向面側で、定着フィルム１０の内側に配設されている。すなわち、この摺動部材４０は、ニップ部Ｎにおいて、定着フィルム１０を介して前記加圧ローラ３０と対向する位置に配置されている。この摺動部材４０は、定着ニップ部Ｎにおいて、加圧ローラ３０の加圧力に対して、定着フィルム１０をその内周面から支持する部材である。
【００５９】
この摺動部材４０としては、摺動抵抗を低減させるために、滑り性の良い部材が好ましい。このような部材として、フッ素樹脂、ガラス、窒化ホウ素、グラファイト等が挙げられる。摺動部材４０は、滑り性の他に、熱伝導性の高い部材であると、さらに良い。このような摺動部材４０は長手方向の温度分布を均一にする効果がある。例えば、小サイズ紙を通紙した場合、定着フィルム１０での非通紙部の熱量が摺動部材４０へ伝熱し、摺動部材４０の長手方向の熱伝導により、非通紙部の熱量が小サイズ紙通紙部へ伝熱される。これにより、小サイズ紙通紙時の消費電力を低減させる効果も得られる。このような摺動部材４０には、鏡面研磨したアルミニウムといった金属や、フッ素樹脂粒子もしくは窒化ホウ素粒子もしくはグラファイト粒子等を分散させた金属などの複合材料などが挙げられる。また、高熱伝導部材上に滑り性の良い部材をコートしたような２層構成の部材、例えば、窒化アルミ上にガラスをコートしたものでも良い。本実施例では、アルミナ基板上に、ガラスをコートした部材を使用した。
【００６０】
摺動部材４０が導電性を有する場合、磁場発生手段である励磁コイル１８と磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃから発生する磁場の影響を受けないように、この磁場の外に配設するのが好ましい。具体的には、摺動部材４０を励磁コイル１８に対して磁性コア１７ｂから隔てた位置に配設し、励磁コイル１８による磁路の外側に配置させる。
【００６１】
定着ニップ部Ｎにおける摺動部材４０と定着フィルム１０との摺動摩擦力をさらに低減させるために、摺動部材４０と定着フィルム１０との間に耐熱性グリース等の潤滑剤を介在させることもできる。潤滑剤塗布により、さらなる摺動抵抗の低減と装置の長寿命化を図ることができる。
【００６２】
フィルムガイド１６ｂの内面平面部には、断面形状がコの字型で横長の加圧用剛性ステイ２２が当接されている。また、この加圧用剛性ステイ２２と各磁性コア１７との間には、これら両者を絶縁するための絶縁部材１９が設けられている。また、フランジ部材２３ａ・２３ｂ（図３参照）は、フィルムガイド１６ａ・１６ｂのアセンブリの左右両端部に外嵌させ、前記左右位置を固定しつつ回転自在に取り付けられている。このフランジ部材２３は、回転時に定着フィルム１０の端部を受けてフィルムガイド１６の長手方向に沿った寄り移動を規制する。
【００６３】
回転加圧部材としての加圧ローラ３０は、芯金３０ａと、前記芯金周りに同心一体にローラ状に成形被覆させた、シリコーンゴム・フッ素ゴム・フッ素樹脂などの耐熱性弾性材層３０ｂとで構成されている。この加圧ローラ３０は、芯金３０ａの両端部が定着装置のシャーシ側板金（不図示）間に回転自由に軸受け保持されることにより配設される。
【００６４】
図３において、加圧用剛性ステイ２２の両端部と装置シャーシ（不図示）側のバネ受け部材２９ａ・２９ｂとの間に、それぞれ加圧バネ２５ａ・２５ｂを縮設することにより、加圧用剛性ステイ２２に押し下げ力が作用される。これによりフィルムガイド１６ｂに設けられた摺動部材４０の下面と加圧ローラ３０の上面とが定着フィルム１０を挟んで圧接して所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。
【００６５】
加圧ローラ３０は駆動手段Ｍにより、図中矢印ａで示される反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ３０の回転駆動により、加圧ローラ３０と定着フィルム１０の外面との摩擦力が発生し、定着フィルム１０に回転力が作用する。そして、定着フィルム１０は、その内周面を定着ニップ部Ｎにおいて摺動部材４０の下面に密着して摺動しながら、加圧ローラ３０の周速度にほぼ対応した周速度をもって、図中矢印ｂで示される時計方向にフィルムガイド１６ａ・１６ｂの外周を回転する。すなわち、定着フィルム１０は加圧ローラとの表面摩擦力により、この加圧ローラ３０に連動して回転される。
【００６６】
図５に示すように、フィルムガイド１６ａの周面には、複数の凸リブ部１６ｅが、その長手方向に所定の間隔を置いて形成されている。これにより、フィルムガイド１６ａの周面と定着フィルム１０の内面との接触摺動抵抗を低減させて、定着フィルム１０の回転負荷を少なくしている。このような凸リブ部はフィルムガイド１６ｂにも同様に形成具備することができる。
【００６７】
図６は、磁場発生手段によって発生される交番磁束の発生の様子を模式的に表したものである。
【００６８】
磁束Ｃは発生した交番磁束の一部を表す。磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃに導かれた交番磁束Ｃは、磁性コア１７ａと磁性コア１７ｂとの間、そして磁性コア１７ａと磁性コア１７ｃとの間において定着フィルム１０の誘導発熱層（導電層）１０ａに渦電流を発生させる。この渦電流は、発熱層１０ａの固有抵抗によって、発熱層１０ａにジュール熱（渦電流損）を発生させる。
【００６９】
発熱量Ｑは発熱層１０ａを通る磁束Ｃの密度によって決まり、図６のグラフような分布を示す。図６に示すグラフは、縦軸が磁性コア１７ａの中心を０とした角度θで表した定着フィルム１０における円周方向の位置を示し、横軸が定着フィルム１０の発熱層１０ａでの発熱量Ｑを示す。ここで、発熱域Ｈは最大発熱量をＱとし、発熱量がＱ／ｅ以上の領域と定義する（ｅは自然対数の底）。これは、定着プロセスに必要な発熱量が得られる領域である。
【００７０】
以上のように、励磁コイル１８が励磁回路２７によって給電されることにより、定着フィルム１０が電磁誘導発熱して所定の温度まで上昇する。そして所定温度に温調制御された状態で、画像形成手段部から搬送された未定着トナーｔｎ画像が形成された被記録材Ｐが、定着フィルム１０と加圧ローラ３０との間に、画像面が定着フィルム面に対向するように導入される。そして被記録材Ｐが定着ニップ部Ｎにおいて定着フィルム１０と共に挟持搬送されていく過程において、被記録材Ｐ上の未定着トナーｔｎが加熱定着処理される。未定着トナーｔｎは、定着ニップ部Ｎを通過後、冷却されて定着トナーｔｎ'となる。
【００７１】
本実施例ではトナーｔｎに低軟化物質を含有させたトナーを使用したため、定着装置１００にオフセット防止のためのオイル塗布機構を設けていない。低軟化物質を含有させていないトナーを使用した場合には、オイル塗布機構を設けてもよい。また、低軟化物質を含有させたトナーを使用した場合にもオイル塗布や冷却分離を行ってもよい。
【００７２】
定着装置の熱暴走時に励磁コイル１８への給電を遮断するための温度検知素子であるサーモスイッチ５０は、定着フィルム１０外面の発熱域Ｈ（図６）の対向位置に非接触に配設している。サーモスイッチ５０と定着フィルム１０との間の距離は約２ｍｍとした。これにより、定着フィルム１０にサーモスイッチ５０の接触による傷が付くことがなく、耐久的な使用による定着画像の劣化を防止することができる。
【００７３】
図７は本実施例で使用した熱暴走防止回路の回路図である。サーモスイッチ５０は、この熱暴走防止回路に組み込まれている。サーモスイッチ５０は２４ＶのＤＣ電源とリレースイッチ７０と直列に接続されている。サーモスイッチ５０が切れると、リレースイッチ７０への給電が遮断され、リレースイッチ７０が動作して励磁回路２７への給電が遮断されることにより、励磁コイル１８への給電を遮断する構成をとっている。
【００７４】
本実施例によれば、温調制御の故障による定着装置１００の熱暴走時に、定着ニップ部Ｎに被記録材Ｐが挟まった状態で定着装置１００が停止し、励磁コイル１８に給電が続けられ定着フィルム１０が発熱し続けた場合でも、定着ニップ部Ｎで発熱する構成とは違い、被記録材Ｐが挟まっている定着ニップ部Ｎでは発熱しないので、被記録材Ｐが直接加熱されることがない。また、発熱量が多い発熱域Ｈには、サーモスイッチ５０が配設してあるため、サーモスイッチ５０が異常な昇温を感知してオープンになった時点で、リレースイッチ７０により励磁コイル１８への給電が遮断される。本実施例によれば、紙の発火温度は約４００℃近辺であるため紙が発火することなく、定着フィルム１０の発熱を停止することができる。サーモスイッチの他に、温度ヒューズを用いても良い。
【００７５】
以下に、上述した定着装置（加熱装置）に用いられる各部材について説明する。
【００７６】
２−Ａ） 励磁コイル１８
磁場発生手段を構成する励磁コイル１８は、コイル（線輪）を構成させる導線（電線）として、一本ずつがそれぞれ絶縁被覆された銅製の細線を複数本束ねたもの（束線）を用い、これを複数回巻いて励磁コイルを形成している。
【００７７】
絶縁被覆を行う被覆部材は、定着フィルム１０の発熱による熱伝導を考慮して耐熱性を有する被覆を用いることが好ましい。例えば、アミドイミドやポリイミドなどの被覆を用いるとよい。励磁コイル１８は外部から圧力を加えて密集度を向上させてもよい。
【００７８】
励磁コイル１８の形状は、図２のように、定着フィルム１０の曲面に沿うよう形成されている。また、定着フィルム１０の発熱層と励磁コイル１８との間の距離は、約２ｍｍになるように設定した。
【００７９】
絶縁部材１９の材質としては、絶縁性に優れ、耐熱性がよいものが好ましい。例えば、フェノール樹脂、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、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＬＣＰ樹脂などを選択するとよい。
【００８０】
磁性コア１７ａ，１７ｂ，１７ｃ及び励磁コイル１８と、定着フィルム１０の発熱層との間の距離はできる限り近づけた方が磁束の吸収効率が高くなる。この距離は５ｍｍ以下であれば、定着フィルムが高効率に磁束を吸収することができるため、好ましい。この距離が上記範囲よりも大きい場合には、磁束の吸収効率が著しく低下してしまうため、好ましくない。また、定着フィルム１０の発熱層と励磁コイル１８の距離が５ｍｍ以内であれば、この距離は一定である必要はない。
【００８１】
なお、図５において、励磁コイル１８からの引き出されている１８ａ・１８ｂについては、束線の外側に絶縁被覆を施している。
【００８２】
２−Ｂ） 定着フィルム１０（回転加熱部材）
図８は、本実施例における加熱部材としての定着フィルム１０の層構成模型図である。本実施例の定着フィルム１０は、基層となる電磁誘導発熱性の金属フィルム等でできた発熱層１０ａと、その外面に積層した弾性層１０ｂと、その外面に積層した離型層１０ｃの複合構造のものである。発熱層１０ａと弾性層１０ｂとの間の接着、弾性層１０ｂと離型層１０ｃとの間の接着のために、各層間にプライマー層（不図示）を設けてもよい。なお、図８において、略円筒形状である定着フィルム１０において、発熱層１０ａが摺動部材４０と接触する内側であり、離型層１０ｃが加圧ローラもしくは被記録材（被加熱材）と接触する外側である。
【００８３】
前述したように、発熱層１０ａに交番磁束が作用することにより、発熱層１０ａに渦電流が発生して発熱層１０ａが発熱する。その熱が弾性層１０ｂ・離型層１０ｃに伝達されて、定着フィルム全体が加熱され、定着ニップ部Ｎに通紙される被記録材Ｐを加熱してトナー画像の加熱定着がなされる。
【００８４】
ａ．発熱層１０ａ
発熱層１０ａとしては、磁性および非磁性の金属を用いることができるが、磁性金属が好ましく用いられる。このような磁性金属としては、ニッケル、鉄、強磁性ステンレス、ニッケル−コバルト合金、パーマロイといった強磁性体の金属が好ましく用いられる。また、定着フィルム１０回転時に受ける繰り返しの屈曲応力による金属疲労を防ぐために、ニッケル中にマンガンを添加した部材を用いるのも良い。
【００８５】
発熱層１０ａの厚さは、次の式で表される表皮深さσ［ｍ］より厚く、かつ２００μｍ以下にすることが好ましい。発熱層１０ａの厚さをこの範囲とすれば、発熱層１０ａが電磁波を効率よく吸収することができるため、効率良く発熱させることができる。
【００８６】
σ＝５０３×（ρ／ｆμ）1/2 …（１）
ここで、ｆは励磁回路の周波数［Ｈｚ］、μは発熱層１０ａの透磁率、ρは発熱層１０ａの固有抵抗［Ωｍ］である。
【００８７】
この表皮深さσは、電磁誘導で使われる電磁波の吸収の深さを示しており、これより深いところでは電磁波の強度は１／ｅ以下になっている。逆にいうと殆どのエネルギーはこの深さまでで吸収されている（図１０に示した発熱層深さと電磁波強度の関係を参照）。
【００８８】
発熱層１０ａの厚さは、より好ましくは１〜１００μｍがよい。発熱層１０ａの厚みが上記範囲よりも薄い場合には、ほとんどの電磁エネルギーが吸収しきれないため効率が悪くなる。また、発熱層１０ａが上記範囲よりも厚い場合には、発熱層１０ａの剛性が高くなりすぎ、また屈曲性が悪くなり回転体として使用するには現実的でなくなる。
【００８９】
ｂ．弾性層１０ｂ
弾性層１０ｂは、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等の、耐熱性、熱伝導率が良い材質が好ましく用いられる。
【００９０】
弾性層１０ｂの厚さは、定着画像品質を保証するために１０〜５００μｍであることが好ましい。カラー画像を印刷する場合、特に写真画像などでは、被記録材Ｐ上で大きな面積に渡ってベタ画像が形成される。この場合、被記録材Ｐの凹凸あるいは未定着トナーｔｎの凹凸に加熱面（離型層１０ｃ）が追従できないと加熱ムラが発生し、伝熱量が多い部分と少ない部分で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。弾性層１０ｂの厚さが上記範囲よりも小さい場合には、上記離型層１０ｃが被記録材Ｐあるいは未定着トナーｔｎの凹凸に追従しきれず、画像光沢ムラが発生してしまう。また、弾性層１０ｂが上記範囲よりも大きすぎる場合には、弾性層の熱抵抗が大きくなりすぎ、クイックスタートを実現するのが難しくなる。この弾性層ｂの厚さは、より好ましくは５０〜５００μｍが良い。
【００９１】
弾性層１０ｂは、硬度が高すぎると被記録材Ｐあるいは未定着トナーｔｎの凹凸に追従しきれず画像光沢ムラが発生してしまう。そこで、弾性層１０ｂの硬度としては６０゜（ＪＩＳ−Ａ）以下、より好ましくは４５゜（ＪＩＳ−Ａ）以下がよい。
【００９２】
弾性層１０ｂの熱伝導率λは、２．５×１０-1〜８．４×１０-1Ｗ／ｍ・℃であることが好ましい。熱伝導率λが上記範囲よりも小さい場合には、熱抵抗が大きすぎて、定着フィルム１０の表層（離型層１０ｃ）における温度上昇が遅くなる。熱伝導率λが上記範囲よりも大きい場合には、弾性層ｂの硬度が高くなりすぎたり、圧縮永久歪みが発生しやすくなる。より好ましくは３．３×１０-1〜６．３×１０-1Ｗ／ｍ・℃が良い。
【００９３】
ｃ．離型層１０ｃ
離型層１０ｃは、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、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性かつ耐熱性のよい材料を用いることが好ましい。
【００９４】
離型層１０ｃの厚さは１〜１００μｍが好ましい。離型層１０ｃの厚さが上記範囲よりも薄い場合には、塗膜の塗ムラが生じ、離型性の悪い部分が発生したり、耐久性が不足するといった問題が発生する。また、離型層が上記範囲よりも厚い場合には、熱伝導が悪化する。特に、離型層１０ｃに樹脂系の材質を用いた場合は、離型層１０ｃの硬度が高くなりすぎて、弾性層１０ｂの効果がなくなってしまう。
【００９５】
図９に示すように、定着フィルム１０構成において、発熱層１０ａの摺動部材４０との接触面側に断熱層１０ｄを設けてもよい。断熱層１０ｄ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樹脂などの耐熱樹脂がよい。また、断熱層１０ｄの厚さとしては１０〜１０００μｍが好ましい。断熱層１０ｄの厚さが１０μｍよりも薄い場合には断熱効果が得られず、また、耐久性も不足する。一方、１０００μｍを超えると磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃ及び励磁コイル１８から発熱層１０ａまでの距離が大きくなり、磁束が十分に発熱層１０ａに吸収されなくなる。断熱層１０ｄは、発熱層１０ａに発生した熱が定着フィルムの内側に向かわないように断熱できるので、断熱層１０ｄがない場合と比較して被記録材Ｐへの熱供給効率が良くなる。よって、消費電力を抑えることができる。
【００９６】
また、断熱層１０ｄを滑り性の良い材料で構成すれば、摺動部材４０と定着フィルム１０との摺動抵抗を軽減することができる。
【００９７】
（３）立上げ工程
以下に、プリント開始時の定着装置１００の温調の立上げ工程における温調制御について説明する。制御は制御回路部２００（図２）により実行される。
【００９８】
制御回路２００は画像形成装置の全体的なシーケンス制御を司る。そしてこの制御回路２００は、定着装置１００の目標温度への昇温に要する時間を予測する昇温時間予測手段と、プリント信号受信後における定着装置１００の昇温開始タイミングを制御する昇温開始タイミング制御手段を有し、昇温開始タイミング制御手段は、昇温時間予測手段の予測結果に基づき、定着装置１００の昇温開始タイミングを決定する。
【００９９】
図１１は、本実施例の定着装置の立上げ工程における定着フィルム温度と、温調制御の目標温度設定と、定着装置への被記録材到達タイミングを示した概略図である。図１２は制御回路２００が行う制御シーケンスのフロー図である。
【０１００】
本実施例における定着装置は、プリント待機中は予熱を行わないよう温調Ｏｆｆとしているが、予熱を行っても構わない。
【０１０１】
プリント信号を受信後、画像形成装置は、画像形成動作を開始する。第１の昇温工程（第１の期間）では、画像形成動作開始と同時に、定着装置への電力供給を開始する。第１の昇温工程の開始タイミングは、プリント信号受信後以降に行えばよく、画像形成動作開始と同時とすることに限るものではない。定着装置は目標温度（第１の温度）を目指して昇温を開始するが、本実施例においては、第１の昇温工程の目標温度は、被記録材上のトナー定着時に用いる定着温度Ｔｆ （定着処理時の温度）としている。そして、定着装置への電力供給開始から定着温度Ｔｆまで昇温するのに要した時間ｔｗｕ （上昇速度）を測定する。目標温度到達後、第１の昇温工程を終了する。
【０１０２】
次に、非加熱工程（第２の期間）の実施の可否と実施時間を決定する。本実施例では、第１の昇温工程における昇温時間より、第２の昇温工程（第３の期間）における定着装置の昇温時間を予測することを特徴とする。
【０１０３】
本実施例では、第１の昇温工程における目標温度を、第２の昇温工程と同じ定着温度Ｔfとし、第１の昇温工程において定着温度Ｔfまでの昇温に要する時間ｔwuを測定している。昇温時間ｔwuには、周囲の環境温度や入力電圧や定着装置の暖まり具合といった定着装置の昇温に関係する要素が反映されている。第２の昇温工程に要する時間は、第１の昇温工程により定着装置が暖まることを考慮すると、第１の昇温工程における昇温時間ｔwu以下となる。よって、第２の昇温工程に要する時間としてｔwu確保することにより、確実に定着温度Ｔfまで昇温させることができる。
【０１０４】
第１の昇温工程の終了後に行う非加熱工程の実施可否および実施時間ｔoffは、以下に述べる計算式により決定される。
【０１０５】
第１の昇温工程開始から被記録材の定着処理を行うまでの時間をｔp、第１の昇温に要した時間をｔwu、非加熱工程を行う時間をｔoff、第２の昇温に割り当てる時間をｔwu、定着温調工程開始から被記録材が定着ニップに突入するまでの時間的余裕をｔαとすれば、
ｔp＝ｔwu＋ｔoff＋ｔwu＋ｔα …（１）
の関係が成立する。
非加熱工程を実施するには、（１）式より、
ｔoff＝ｔp−（２ｔwu＋ｔα）＞０ …（２）
の関係を満たす必要がある。
【０１０６】
すなわち、（２）式より、昇温時間ｔwuが、
ｔwu＜（ｔp−ｔα）／２ …（３）
を満たしていれば、非加熱工程を実施することが可能となる。
【０１０７】
昇温時間ｔwuが（３）式を満たせない場合、非加熱工程を実施すると第２の昇温工程が時間的に間に合わないため、非加熱工程は実施せずに定着温調工程に移る。
【０１０８】
一方、非加熱工程を実施する場合、非加熱工程の時間ｔoffは、（２）式より算出される時間となる。
【０１０９】
間欠プリント時のように、立上げ工程を何度も繰り返される場合、定着装置が暖まって昇温時間ｔwuが短くなるので、非加熱工程の時間ｔoffを長くしていくことができる。また、ＯＨＰフィルム定着時のようなプロセス速度が遅く、被記録材搬送時間ｔpが長い場合にも、非加熱工程の時間ｔoffを長くすることができる。
【０１１０】
第１の昇温工程終了後、非加熱工程を実施する。この工程では、定着装置への電力供給を停止し、定着装置を非加熱状態とする。この非加熱工程の時間ｔoffは、第１の昇温工程の終了タイミングから後述する第２の昇温工程開始タイミングまでの時間である。非加熱工程の時間ｔoffが長いほど、加圧ローラの昇温を抑制できる。また、画像形成装置の機内昇温の抑制や、消費電力を低減することもできる。
【０１１１】
非加熱工程終了後、第２の昇温工程を実施する。第２の昇温工程における目標温度は、定着温度Ｔfである。第２の昇温工程には、先に計測した昇温時間ｔwuが割り当てられる。
【０１１２】
第２の昇温工程終了後、定着温調工程を実施する。定着温調工程では、定着温調工程開始から被記録材が定着ニップに突入（進入）するまでに、時間的余裕ｔαを設けている。この間に昇温直後の温度のオーバーシュートや制御振動を抑えることができ、定着装置の温度を安定させてから被記録材を定着することができる。そして、定着フィルムを定着温度Ｔｆに維持し、被記録材が定着装置に搬送された後、被記録材上の未定着トナー像を定着する。
【０１１３】
以上に述べた定着装置の温調制御により、立上げ工程における加圧ローラの過昇温を抑制できるので、被記録材のスリップを防止でき、被記録材の搬送安定化や定着画像の高品質化を図ることが可能となる。また、消費電力の低減や機内昇温の低減といった省エネ効果も図ることができる。
【０１１４】
〈第２の実施例〉
以下に、第２の実施例における、プリント開始時の定着装置の立上げ工程における温調制御について説明する。画像形成装置および定着装置の構成は、第１の実施例と同一である。
【０１１５】
図１３は、本実施例の定着装置の立上げ工程における定着フィルム温度と、温調制御の目標温度設定と、定着装置への被記録材到達タイミングを示した概略図である。図１４は制御回路２００が行う制御シーケンスのフロー図である。
【０１１６】
プリント待機中、第１の昇温工程、第２の昇温工程、定着温調工程における温調制御は、第１の実施例と同一なので、説明を省略する。
【０１１７】
本実施例では、第１の実施例のように定着装置への電力供給を停止させる非加熱工程を設ける代わりに、目標温度を定着温度Ｔｆよりも低い温度Ｔｌｏｗ（第１の温度より低い温度）で温調する低温調工程を設けることを特徴とする。低温調工程の実施の可否および実施時間ｔｌｏｗの算出方法は、実施例１の非加熱工程の場合と同一である。これにより、低温調工程において定着装置が過度に冷却されても、定着装置の最低下限温度が保証される。よって、画像形成装置を取り巻く環境温度の変動によらず、第２の昇温工程を所定時間内に確実に完了させることができる。
【０１１８】
加圧ローラの昇温を抑えるためには、低温調工程における目標温度Ｔlowは低い方が好ましい。また、本実施例ではプリント待機中の予熱を行わないが、予熱を行う画像形成装置および定着装置の場合には、低温調工程での目標温度Ｔlowは予熱時の目標温度としても良い。
【０１１９】
以上に述べた定着装置の温調制御により、立上げ工程における加圧ローラの過昇温を抑制できる。
【０１２０】
〈参考例〉
以下に、参考例におけるプリント開始時の定着装置の立上げ工程における温調制御について説明する。画像形成装置および定着装置の構成は、第１の実施例と同一である。
【０１２１】
図１５は、本参考例の定着装置の立上げ工程における定着フィルム温度と、温調制御の目標温度設定と、定着装置への被記録材到達タイミングを示した概略図である。図１６は制御回路２００が行う制御シーケンスのフロー図である。
【０１２２】
本参考例では、第１の昇温工程において昇温速度を求めることにより、第２の昇温工程での昇温時間を算出することを特徴とする。昇温速度には、周囲の環境温度や入力電圧といった定着装置の昇温に関係する要素が反映されている。
【０１２３】
プリント信号受信後、まず第１の実施例と同様に、第１の昇温工程を行う。本参考例では、第１の昇温工程における目標温度を定着温度Ｔｆよりも低い温度Ｔｐｒｅに設定している。これにより、第１の昇温工程の時間を短縮でき、加圧ローラの昇温をさらに抑制することができる。
【０１２４】
定着フィルム温度がＴpreに到達した後、第１の昇温工程開始時の温度Ｔ1からＴpreまで昇温するのに要した時間ｔpreと昇温速度ΔＴ／Δｔを測定する。そして昇温時間ｔpreと昇温速度ΔＴ／Δtより、以下に述べる式に従って、非加熱工程実施の可否を判断する。
【０１２５】
昇温時間ｔpreに加え、非加熱工程を行う時間をｔoff、昇温速度ΔＴ／Δtに基づいて算出される定着温度までの昇温時間をｔcalc、定着温調工程開始から被記録材が定着ニップに突入するまでの時間的余裕をｔαとすれば、
ｔp＝ｔpre＋ｔoff＋ｔcalc＋ｔα …（４）
の関係が成立する。ここでのｔcalcは、第1の昇温工程終了時の定着フィルム温度はＴpreであることより、
ｔcalc＝（Ｔf−Ｔpre）／（ΔＴ／Δｔ） …（５）
と表される。
【０１２６】
非加熱工程を実施するには、（４）式より、
ｔoff＝ｔp−（ｔpre＋ｔcalc＋ｔα）＞０ …（６）
を満たす必要がある。すなわち（５）式と（６）式より、昇温速度ΔＴ／Δｔと昇温時間ｔpreが、
（Ｔf−Ｔpre）／（ΔＴ／Δｔ）＋ｔpre＜ｔp−ｔα …（７）
を満たしていれば、非加熱工程を実施できる。
【０１２７】
昇温速度ΔＴ／Δｔと昇温時間ｔpreが（７）式を満たせない場合、被記録材の定着ニップ突入までに時間的余裕がないため、非加熱工程を実施しない。この場合、目標温度を直ちにＴpreから定着温度Ｔfに切り替えて昇温を継続させ、定着温度Ｔfに達した時点で定着温調工程を実施する。
【０１２８】
昇温速度ΔＴ／Δｔと昇温時間ｔpreが（７）式を満たしている場合、第１の昇温工程終了後、非加熱工程を実施する。この非加熱工程の時間ｔoffは、第１の昇温工程の終了タイミングから後述する第２の昇温工程開始タイミングまでの時間であり、第２の昇温工程開始タイミングにより、その長さが決定される。本実施例における第２の昇温工程開始タイミングは、第１の昇温工程における昇温時間ｔpreと、昇温速度ΔＴ／Δｔと、非加熱工程における定着フィルム温度Ｔに基づいて決定される。
【０１２９】
非加熱工程開始直前においては、（６）式より、
ｔcalc＜ｔp−ｔpre−ｔα …（８）
の関係が成立している。
【０１３０】
非加熱工程開始直後においては、非加熱工程の時間の経過と共に０から増加していくパラメータであるｔoffが加わることを考慮すると、
ｔoff＋ｔcalc＜ｔp−ｔpre−ｔα …（９）
の関係が成立する。ただし、この時点では、ｔoffは０である。
【０１３１】
次に、非加熱工程実施中におけるｔoffとｔcalcの変化を考える。（９）式の左辺のｔoffは、非加熱工程の時間であるから、時間の経過と共に０から増加していく。また（９）式の左辺のｔcalcは、非加熱工程終了時の定着フィルム温度をＴとすれば、
ｔcalc＝（Ｔf−Ｔ）／（ΔＴ／Δｔ） …（１０）
と算出される。非加熱工程の時間の経過と共に、定着フィルム温度ＴはＴpreよりも低下していくため、（１０）式よりｔcalcは増加していく。
【０１３２】
すなわち、非加熱工程が進むにつれて、ｔoffとｔcalcの２項の和からなる（９）式の左辺は増加していく。
【０１３３】
よって、非加熱工程終了タイミングすなわち第２の昇温工程を開始するタイミングは、非加熱工程の時間ｔoffと定着フィルム温度Ｔの変化をモニターし、ｔoffとｔcalcの２つの項が
ｔoff＋ｔcalc≧ｔp−ｔpre−ｔα …（１１）
の式を初めて満たすタイミングとすればよい。この時の定着フィルム温度をＴ2とすれば、ｔcalcは、
ｔcalc＝（Ｔf−Ｔ2）／（ΔＴ／Δｔ） …（１２）
と表せる。
【０１３４】
非加熱工程終了後、第２の昇温工程を実施する。第２の昇温工程における目標温度は、定着温度Ｔfである。第２の昇温工程には、（１２）式に従って算出された昇温時間ｔcalcが割り当てられる。
【０１３５】
第２の昇温工程終了後、定着温調工程を実施する。定着温調工程では、定着温調工程開始から被記録材が定着ニップに突入するまでに時間tαの余裕が設けられている。この時間を利用して昇温後の定着フィルム温度のオーバーシュート等を収束させ、定着フィルム温度を安定させる。そして、定着フィルムを定着温度Ｔfに維持し、被記録材が定着装置に搬送された後、被記録材上の未定着トナー像を定着する。
【０１３６】
以上に述べた定着装置の温調制御により、立上げ工程における加圧ローラの過昇温を抑制できる。また消費電力の低減や機内昇温の低減といった省エネ効果も図ることができる。
【０１３７】
〈その他〉
１）定着装置は、実施例では電磁誘導加熱方式を用いたフィルム加熱方式の装置を採用しているが、本発明において定着装置はこれに限られるものではない。発熱手段としてセラミックヒータを用いたフィルム加熱方式の装置であってもよい。熱ローラ方式の装置であってもよい。
【０１３８】
２）画像形成装置の被記録材に対する未定着トナー像の形成原理・プロセスに限定はなく任意である。転写方式でも直接方式でもよい。
【０１３９】
【発明の効果】
本発明により、定着装置において被記録材を安定して搬送することが可能となる。また、消費電力の低減や機内昇温の低減といった省エネ効果も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施例における画像形成装置の構成概略図
【図２】 第１の実施例の定着装置要部の側面の断面模型図
【図３】 第１の実施例の定着装置要部の図２のＡ方向から見た正面模型図
【図４】 第１の実施例の定着装置要部の図２のII−II線に沿った断面模型図
【図５】 第１の実施例の定着装置要部の図２のI−I線に沿った断面を示す斜視模型図
【図６】 磁場発生手段と発熱量Ｑの関係を示した図
【図７】 磁場発生手段と励磁回路の関係を示した図
【図８】 定着フィルムの層構成模型図
【図９】 定着フィルムの層構成模型図（断熱層有り）
【図１０】 発熱層深さと電磁波強度の関係を示したグラフ
【図１１】 第１の実施例の定着装置の立上げ工程における温調制御を示した概略図
【図１２】 第１の実施例における制御フロー図
【図１３】 第２の実施例の定着装置の立上げ工程における温調制御を示した概略図
【図１４】 第２の実施例における制御フロー図
【図１５】 参考例の定着装置の立上げ工程における温調制御を示した概略図
【図１６】 参考例における制御フロー図
【図１７】 従来例の定着装置の立上げ工程における温調制御を示した概略図
【符号の説明】
１０ａ…発熱層、１０ｂ…弾性層、１０ｃ…離型層、１０ｄ…断熱層、１０…定着フィルム、１６ａ・１６ｂ…フィルムガイド、１７…磁性コア、１８…励磁コイル、２２…加圧用剛性ステイ、２３…フランジ部材、２５…加圧バネ、２６…温度検知素子、２７…励磁回路、３０…加圧ローラ、５０…サーモスイッチ、１００…定着装置、１０１…感光ドラム、１０２…帯電装置、１０３…レーザ光、１０４…現像器、１０５…中間転写ドラム、１０６…転写ローラ、１０７…クリーナ、Ｃ…交番磁束、Ｈ…発熱域、Ｍ…駆動手段、Ｎ…ニップ部、Ｐ…被記録材、ｔｎ…未定着トナー、ｔｎ'…定着トナー、Ｔ１…一次転写部、Ｔ２…二次転写部
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に関する。詳しくは、複写機・プリンタ・ファックス等のように、電子写真・静電記録・磁気記録などの適宜の画像形成プロセス手段により、加熱溶融性の樹脂等からなるトナーを用いて被記録材の面に直接もしくは間接方式で未定着トナー像を形成し、これを加熱定着手段により被記録材表面に固着画像として加熱定着処理する、画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成装置において、適宜の画像形成プロセス手段で被記録材上に形成された未定着トナー画像を定着させる加熱手段として、熱ローラ方式の定着装置が広く用いられている。熱ローラ方式の定着装置は、ハロゲンヒータのような発熱手段を内包した加熱部材としての定着ローラと、加圧部材としての加圧ローラとを当接させ、被記録材を搬送しながら熱と圧力をかけて未定着トナー像を定着する。
【０００３】
近年では、クイックスタートや省エネルギーの観点から、フィルム加熱方式の定着装置が実用化されている。フィルム加熱方式の定着装置は、発熱手段としてのセラミックヒータと、加圧部材としての加圧ローラとの間に、耐熱性を有する薄いフィルムを挟ませて定着ニップを形成させたものである。フィルムと加圧ローラを共に回転させることで、被記録材を搬送しながら熱と圧力をかけて未定着トナー像を定着する。フィルムは、定着ニップにおいてセラミックヒータにより加熱される。このセラミックヒータは、背面に設けられた温度検知素子により温度検知がなされ、その検知結果に基づきセラミックヒータへの通電が制御され、温度制御が行われる。
【０００４】
上記フィルム加熱方式の定着装置では、熱ローラ方式に比べ、加熱部材であるフィルムの熱容量が非常に小さいため、発熱手段からの熱エネルギーを定着プロセスに効率良く使用することができる。このため、定着装置の昇温速度が速く、画像形成装置の電源投入からプリント可能状態までの待ち時間を短くすることができる（クイックスタート）。また、プリント待機中に加熱部材を予熱する必要がないため、画像形成装置の消費電力を低く抑えることができる（省エネルギー）。
【０００５】
さらに高効率なフィルム加熱方式の定着装置として、導電性のフィルム自身を発熱させる電磁誘導加熱方式の定着装置が提案されている。実開昭５１−１０９７３９号公報には、電磁誘導加熱方式の定着装置として、交番磁場により金属フィルムに渦電流を誘導させ、その金属フィルムをジュール熱で発熱させる定着装置が開示されている。電磁誘導加熱方式では、フィルム自身を発熱させることができるため、発熱手段からの熱エネルギーを定着プロセスにさらに効率良く使用することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以下に、プリント開始時の定着装置の温調制御について説明する。
【０００７】
図１７は、従来の定着装置（セラミックヒータを用いたフィルム加熱方式の定着装置、あるいは電磁誘導加熱方式・フィルム加熱方式の定着装置）におけるプリント開始時の定着フィルム温度と、目標温度設定と、定着装置への被記録材到達タイミングを示した概略図である。
【０００８】
プリント待機中は温調Ｏｆｆにして予熱を行っていないが、予熱を行っても構わない。
【０００９】
画像形成装置は、プリント信号を受信後、画像形成動作を開始する。画像形成装置は、同時に定着装置への電力供給を開始し、定着装置を定着温度Ｔfに昇温させる。そして、定着装置は、定着温度Ｔfを維持し、被記録材上の未定着トナー像の定着に備える。以上の工程をまとめて、定着装置の立上げ工程と呼ぶことにする。
【００１０】
定着装置の立上げ工程では、被記録材が通紙されないため、発熱手段からの熱の大部分はフィルムを介して加圧ローラの昇温に使用される。特に、定着装置が既に暖まっている場合、目標温度までの昇温時間ｔwuは短く、定着温度Ｔfで維持されている時間ｔp-ｔwuが長くなるので、加圧ローラは、さらに昇温する。このため、間欠プリントのように、立上げ工程が繰り返される場合、加圧ローラが過昇温しやすい。
【００１１】
また一般に、厚紙やＯＨＴフィルム等のような定着に多くの熱量を必要とする被記録材を定着する場合、プロセス速度を低下させる。このような場合も、立上げ工程において、画像形成動作開始から被記録材が定着装置に到達するまでの時間ｔpが長くなるため、被記録材が通紙されずに定着温度Ｔfで維持されている時間ｔp-ｔwuが長くなる。このため、間欠プリント時と同様に、加圧ローラが過昇温しやすい。
【００１２】
以上に述べたように加圧ローラが過昇温した状態でプリントを行うと、被記録材のスリップが発生しやすいといった問題がある。これは、加熱定着時に被記録材中の水分が蒸発し、加圧ローラと被記録材との間の摩擦力が低下するためである。特に、加圧ローラの温度が高いほど、水分の蒸発量が増加するため、被記録材のスリップが発生しやすい。さらに、加圧ローラに駆動力を印加し、加圧ローラに従動させてフィルムを回転させるフィルム加熱方式の定着装置においては、被記録材のスリップは、より顕著に発生する。
【００１３】
被記録材のスリップが発生すると、被記録材が搬送ガイド部材に沿わなかったり、被記録材がフィルムに巻き付いたりするため、ジャムが発生する問題があった。さらに、未定着トナー像に、安定して熱と圧を印加することができないため、定着画像の品質を低下させてしまう問題があった。
【００１４】
よって、本発明の目的は、定着装置の立上げ工程での加圧ローラの過昇温を抑制することにより、定着装置における被記録材のスリップを防止し、被記録材の搬送の安定化と定着画像の品質向上を図ることである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記のような構成を特徴とする画像形成装置である。
【００１６】
（１）記録材上にトナー像を形成する画像形成手段と、導電層を有する定着フィルムと、前記導電層に渦電流を発生させて発熱させるための励磁コイルと、前記定着フィルムの外周面に接触する加圧ローラと、前記定着フィルムの温度を検知する温度検知素子と、前記温度検知素子の検知温度が目標温度を維持するように前記励磁コイルへの通電を制御する制御手段と、を有し、前記定着フィルムと前記加圧ローラの間の定着ニップ部でトナー像を担持する記録材を挟持搬送しつつ記録材上にトナー像を加熱定着する定着手段と、を有する画像形成装置において、
プリント信号が入力し前記定着ニップ部にトナー像を担持する記録材が進入するまでの間に、前記目標温度を定着可能温度に設定して前記励磁コイルへ通電し、前記定着フィルムの温度が前記定着可能温度に達するまで前記定着フィルムを昇温させる第１の期間と、前記第１の期間の後に前記目標温度を前記定着可能温度より低い温度に設定して前記励磁コイルへ通電する、または前記励磁コイルへの通電を遮断する第２の期間と、前記第２の期間の後に前記目標温度を前記第１の期間で設定した温度に設定して前記励磁コイルへ通電する第３の期間と、が設けられており、
プリント信号が入力し記録材が前記定着ニップ部に進入するまでに要する所定の時間をｔ ｐ 、前記第３の期間で前記定着フィルムの温度が前記第１の期間で設定した温度に達する時点から記録材が前記定着ニップ部に進入するまでの所定の余裕時間をｔ α 、前記第１の期間のうち前記定着フィルムの温度が前記定着可能温度に達するまでに要した時間をt １ とすると、前記第２の期間をｔ ｐ −２t １ −ｔ α で定まる時間設けることを特徴とする画像形成装置。
【００１７】
（２）記録材上にトナー像を形成する画像形成手段と、定着フィルムと、前記定着フィルムの内周面に接触するヒータと、前記定着フィルムの外周面に接触する加圧ローラと、前記ヒータの温度を検知する温度検知素子と、前記温度検知素子の検知温度が目標温度を維持するように前記ヒータへの通電を制御する制御手段と、を有し、前記定着フィルムと前記加圧ローラの間の定着ニップ部でトナー像を担持する記録材を挟持搬送しつつ記録材上にトナー像を加熱定着する定着手段と、を有する画像形成装置において、
プリント信号が入力し前記定着ニップ部にトナー像を担持する記録材が進入するまでの間に、前記目標温度を定着可能温度に設定して前記ヒータへ通電し、前記ヒータの温度が前記定着可能温度に達するまで前記ヒータを昇温させる第１の期間と、前記第１の期間の後に前記目標温度を前記定着可能温度より低い温度に設定して前記ヒータへ通電する、または前記ヒータへの通電を遮断する第２の期間と、前記第２の期間の後に前記目標温度を前記第１の期間で設定した温度に設定して前記ヒータへ通電する第３の期間と、が設けられており、
プリント信号が入力し記録材が前記定着ニップ部に進入するまでに要する所定の時間をｔ ｐ 、前記第３の期間で前記ヒータの温度が前記第１の期間で設定した温度に達する時点から記録材が前記定着ニップ部に進入するまでの所定の余裕時間をｔ α 、前記第１の期間のうち前記ヒータの温度が前記定着可能温度に達するまでに要した時間をt １ とすると、前記第２の期間をｔ ｐ −２t １ −ｔ α で定まる時間設けることを特徴とする画像形成装置。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態について説明する。
【００４０】
〈第１の実施例〉
本発明の第１の実施例について述べる。
（１）画像形成装置
図１は画像形成装置の一例の構成概略図である。本実施例の画像形成装置はカラーレーザプリンタである。
【００４１】
１０１は有機感光体やアモルファスシリコン感光体でできた感光ドラム（像担持体）であり、矢示の反時計方向に所定の搬送速度（周速度）で回転駆動される。感光ドラム１０１はその回転過程で帯電ローラ等の帯電装置１０２で所定の極性・電位の一様な帯電処理を受ける。
【００４２】
次いで、その帯電処理面は、レーザ光学箱（レーザスキャナー）１１０から出力されるレーザ光１０３により、目的の画像情報の走査露光処理を受ける。レーザ光学箱１１０は不図示の画像読み取り装置等の画像信号発生装置からの目的画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調（オン／オフ）したレーザ光１０３を出力し、感光ドラム１０１面に走査露光した目的画像情報に対応した静電潜像が形成される。１０９はレーザ光学箱１１０からの出力レーザ光を感光ドラム１０１の露光位置に偏向させるミラーである。
【００４３】
フルカラー画像形成の場合は、目的のフルカラー画像における第１の色分解成分画像、例えばイエロー成分画像についての走査露光・潜像形成がなされ、その潜像が４色カラー現像装置１０４のうちイエロー現像器１０４Ｙの作動でイエロートナー画像として現像される。そのイエロートナー画像は感光ドラム１０１と中間転写ドラム１０５との接触部（或いは近接部）である１次転写部Ｔ１において中間転写ドラム１０５面に転写される。中間転写ドラム１０５面に対するトナー画像転写後の感光ドラム１０１面はクリーナ１０７により転写残トナー等の付着残留物の除去を受けて清掃される。
【００４４】
上記のような帯電・走査露光・現像・一次転写・清掃のプロセスサイクルが、目的のフルカラー画像の第２の色分解成分画像（例えばマゼンタ成分画像、マゼンタ現像器１０４Ｍが作動）、第３の色分解成分画像（例えばシアン成分画像、シアン現像器１０４Ｃが作動）、第４の色分解成分画像（例えば黒成分画像、黒現像器１０４Ｂｋが作動）の各色分解成分画像について順次実行され、中間転写ドラム１０５面にイエロートナー画像・マゼンタトナー画像・シアントナー画像・黒トナー画像の４色のトナー画像が順次重ねて転写されて、目的のフルカラー画像に対応したカラートナー画像が合成形成される。
【００４５】
中間転写ドラム１０５は、金属ドラム上に中抵抗の弾性層と高抵抗の表層を設けたもので、感光ドラム１０１に接触して或いは近接して感光ドラム１０１と同じ周速度で矢示の時計方向に回転駆動され、中間転写ドラム１０５の金属ドラムにバイアス電位を与えて感光ドラム１０１との電位差で感光ドラム１０１側のトナー画像を前記中間転写ドラム１０５面側に転写させる。
【００４６】
上記の中間転写ドラム１０５面に形成されたカラートナー画像は、前記中間転写ドラム１０５と転写ローラ１０６との接触ニップ部である二次転写部Ｔ２において、前記二次転写部Ｔ２に不図示の給紙部から所定のタイミングで送り込まれた被記録材（記録材）Ｐの面に転写されていく。転写ローラ１０６は被記録材Ｐの背面からトナーと逆極性の電荷を供給することで中間転写ドラム１０５面側から被記録材Ｐ側（記録材上）へ合成カラートナー画像を順次に一括転写する。
【００４７】
二次転写部Ｔ２を通過した被記録材Ｐ（トナー像を担持する記録材）は、中間転写ドラム１０５面から分離されて像加熱装置（定着装置）１００へ導入され、未定着トナー画像が加熱定着処理されて定着トナー画像となり、機外の不図示の排紙トレーに排出される。定着装置１００については次の（２）項で詳述する。
【００４８】
被記録材Ｐに対するカラートナー画像転写後の中間転写ドラム１０５はクリーナ１０８により転写残トナー・紙粉等の付着残留物の除去を受けて清掃される。このクリーナ１０８は常時は中間転写ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写ドラム１０５から被記録材Ｐに対するカラートナー画像の二次転写実行過程において中間転写ドラム１０５に接触状態に保持される。
【００４９】
また転写ローラ１０６も常時中間転写ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写ドラム１０５から被記録材Ｐに対するカラートナー画像の二次転写実行過程において中間転写ドラム１０５に被記録材Ｐを介して接触状態に保持される。
【００５０】
（２）定着装置１００
次に、上述の画像形成装置に具備させた定着装置１００について説明する。
【００５１】
本実施例における定着装置１００は、電磁誘導加熱方式を用いたフィルム加熱方式を採用している。図２〜図５は、本実施例の定着装置１００の要部の構成を示す図であり、それぞれ、図２は側面の断面模型図、図３は図２のＡ方向からみた正面模型図、図４は図２のII−II線に沿った断面模型図、図５は図２のI−I線に沿った断面を示す斜視模型図（定着フィルム不図示）である。以下、各図を用いて本実施例の定着装置１００を説明する。
【００５２】
図２において、フィルムガイド１６ａ・１６ｂは断面略半円弧状樋型の形状をしており、開口側を互いに向かい合わせて略円柱体を構成する。このフィルムガイド１６ａ・１６ｂの外周面側には、円筒状の定着フィルム１０がルーズに外嵌される。
【００５３】
磁場発生手段は磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃ、励磁コイル１８および励磁回路２７（図７参照）より構成される。磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃは、フィルムガイド１６ａの内側にＴ字状に配置されている。励磁コイル１８は、磁性コア１７ａ・１７ｃおよびフィルムガイド１６ａによって囲まれた空間と、磁性コア１７ａ・１７ｂおよびフィルムガイド１６ａによって囲まれた空間に、保持されている。
【００５４】
磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃは、高透磁率の部材であり、フェライトやパーマロイ等といったトランスのコアに用いられる材料が好ましく、１００ｋＨｚ以上でも磁性の損失の少ないフェライトがより好ましく用いられる。
【００５５】
励磁コイル１８は、図５に示すように、給電部１８ａおよび１８ｂを有しており、これら給電部１８ａ・１８ｂによって励磁回路２７に接続されている。この励磁回路２７は、２０ｋＨｚから５００ｋＨｚの高周波をスイッチング電源により発生可能である。励磁コイル１８は励磁回路２７から供給される交番電流（高周波電流）によって交番磁束を発生する。
【００５６】
定着フィルムの温度は、温度センサ２６を含む温調系により、励磁コイル１８に対する電流供給が制御されることで所定の温度が維持されるように制御される。温度センサ２６はサーミスタなどの温度検知素子である。即ち温度センサ２６による定着フィルム検知温度情報が制御回路部２００に入力し、制御回路部２００は温度センサ２６からの入力温度情報が所定の定着温度に維持されるように励磁回路２７から励磁コイル１８に供給する電力を制御する。
【００５７】
フィルムガイド１６ａ・１６ｂは、定着ニップ部Ｎへの加圧、磁場発生手段としての励磁コイル１８と磁性コア１７の支持、定着フィルム１０の支持、定着フィルム１０の回転時の搬送安定性を図る。このフィルムガイド１６ａ・１６ｂには、磁束の通過を妨げない絶縁性を有し、かつ高い荷重に耐えられる材料が用いられる。このような材料としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、液晶ポリマーなどが挙げられる。
【００５８】
フィルムガイド１６ｂには、図２に示すように紙面垂直方向長手の摺動部材４０が定着ニップ部Ｎの加圧ローラ３０との対向面側で、定着フィルム１０の内側に配設されている。すなわち、この摺動部材４０は、ニップ部Ｎにおいて、定着フィルム１０を介して前記加圧ローラ３０と対向する位置に配置されている。この摺動部材４０は、定着ニップ部Ｎにおいて、加圧ローラ３０の加圧力に対して、定着フィルム１０をその内周面から支持する部材である。
【００５９】
この摺動部材４０としては、摺動抵抗を低減させるために、滑り性の良い部材が好ましい。このような部材として、フッ素樹脂、ガラス、窒化ホウ素、グラファイト等が挙げられる。摺動部材４０は、滑り性の他に、熱伝導性の高い部材であると、さらに良い。このような摺動部材４０は長手方向の温度分布を均一にする効果がある。例えば、小サイズ紙を通紙した場合、定着フィルム１０での非通紙部の熱量が摺動部材４０へ伝熱し、摺動部材４０の長手方向の熱伝導により、非通紙部の熱量が小サイズ紙通紙部へ伝熱される。これにより、小サイズ紙通紙時の消費電力を低減させる効果も得られる。このような摺動部材４０には、鏡面研磨したアルミニウムといった金属や、フッ素樹脂粒子もしくは窒化ホウ素粒子もしくはグラファイト粒子等を分散させた金属などの複合材料などが挙げられる。また、高熱伝導部材上に滑り性の良い部材をコートしたような２層構成の部材、例えば、窒化アルミ上にガラスをコートしたものでも良い。本実施例では、アルミナ基板上に、ガラスをコートした部材を使用した。
【００６０】
摺動部材４０が導電性を有する場合、磁場発生手段である励磁コイル１８と磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃから発生する磁場の影響を受けないように、この磁場の外に配設するのが好ましい。具体的には、摺動部材４０を励磁コイル１８に対して磁性コア１７ｂから隔てた位置に配設し、励磁コイル１８による磁路の外側に配置させる。
【００６１】
定着ニップ部Ｎにおける摺動部材４０と定着フィルム１０との摺動摩擦力をさらに低減させるために、摺動部材４０と定着フィルム１０との間に耐熱性グリース等の潤滑剤を介在させることもできる。潤滑剤塗布により、さらなる摺動抵抗の低減と装置の長寿命化を図ることができる。
【００６２】
フィルムガイド１６ｂの内面平面部には、断面形状がコの字型で横長の加圧用剛性ステイ２２が当接されている。また、この加圧用剛性ステイ２２と各磁性コア１７との間には、これら両者を絶縁するための絶縁部材１９が設けられている。また、フランジ部材２３ａ・２３ｂ（図３参照）は、フィルムガイド１６ａ・１６ｂのアセンブリの左右両端部に外嵌させ、前記左右位置を固定しつつ回転自在に取り付けられている。このフランジ部材２３は、回転時に定着フィルム１０の端部を受けてフィルムガイド１６の長手方向に沿った寄り移動を規制する。
【００６３】
回転加圧部材としての加圧ローラ３０は、芯金３０ａと、前記芯金周りに同心一体にローラ状に成形被覆させた、シリコーンゴム・フッ素ゴム・フッ素樹脂などの耐熱性弾性材層３０ｂとで構成されている。この加圧ローラ３０は、芯金３０ａの両端部が定着装置のシャーシ側板金（不図示）間に回転自由に軸受け保持されることにより配設される。
【００６４】
図３において、加圧用剛性ステイ２２の両端部と装置シャーシ（不図示）側のバネ受け部材２９ａ・２９ｂとの間に、それぞれ加圧バネ２５ａ・２５ｂを縮設することにより、加圧用剛性ステイ２２に押し下げ力が作用される。これによりフィルムガイド１６ｂに設けられた摺動部材４０の下面と加圧ローラ３０の上面とが定着フィルム１０を挟んで圧接して所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。
【００６５】
加圧ローラ３０は駆動手段Ｍにより、図中矢印ａで示される反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ３０の回転駆動により、加圧ローラ３０と定着フィルム１０の外面との摩擦力が発生し、定着フィルム１０に回転力が作用する。そして、定着フィルム１０は、その内周面を定着ニップ部Ｎにおいて摺動部材４０の下面に密着して摺動しながら、加圧ローラ３０の周速度にほぼ対応した周速度をもって、図中矢印ｂで示される時計方向にフィルムガイド１６ａ・１６ｂの外周を回転する。すなわち、定着フィルム１０は加圧ローラとの表面摩擦力により、この加圧ローラ３０に連動して回転される。
【００６６】
図５に示すように、フィルムガイド１６ａの周面には、複数の凸リブ部１６ｅが、その長手方向に所定の間隔を置いて形成されている。これにより、フィルムガイド１６ａの周面と定着フィルム１０の内面との接触摺動抵抗を低減させて、定着フィルム１０の回転負荷を少なくしている。このような凸リブ部はフィルムガイド１６ｂにも同様に形成具備することができる。
【００６７】
図６は、磁場発生手段によって発生される交番磁束の発生の様子を模式的に表したものである。
【００６８】
磁束Ｃは発生した交番磁束の一部を表す。磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃに導かれた交番磁束Ｃは、磁性コア１７ａと磁性コア１７ｂとの間、そして磁性コア１７ａと磁性コア１７ｃとの間において定着フィルム１０の誘導発熱層（導電層）１０ａに渦電流を発生させる。この渦電流は、発熱層１０ａの固有抵抗によって、発熱層１０ａにジュール熱（渦電流損）を発生させる。
【００６９】
発熱量Ｑは発熱層１０ａを通る磁束Ｃの密度によって決まり、図６のグラフような分布を示す。図６に示すグラフは、縦軸が磁性コア１７ａの中心を０とした角度θで表した定着フィルム１０における円周方向の位置を示し、横軸が定着フィルム１０の発熱層１０ａでの発熱量Ｑを示す。ここで、発熱域Ｈは最大発熱量をＱとし、発熱量がＱ／ｅ以上の領域と定義する（ｅは自然対数の底）。これは、定着プロセスに必要な発熱量が得られる領域である。
【００７０】
以上のように、励磁コイル１８が励磁回路２７によって給電されることにより、定着フィルム１０が電磁誘導発熱して所定の温度まで上昇する。そして所定温度に温調制御された状態で、画像形成手段部から搬送された未定着トナーｔｎ画像が形成された被記録材Ｐが、定着フィルム１０と加圧ローラ３０との間に、画像面が定着フィルム面に対向するように導入される。そして被記録材Ｐが定着ニップ部Ｎにおいて定着フィルム１０と共に挟持搬送されていく過程において、被記録材Ｐ上の未定着トナーｔｎが加熱定着処理される。未定着トナーｔｎは、定着ニップ部Ｎを通過後、冷却されて定着トナーｔｎ'となる。
【００７１】
本実施例ではトナーｔｎに低軟化物質を含有させたトナーを使用したため、定着装置１００にオフセット防止のためのオイル塗布機構を設けていない。低軟化物質を含有させていないトナーを使用した場合には、オイル塗布機構を設けてもよい。また、低軟化物質を含有させたトナーを使用した場合にもオイル塗布や冷却分離を行ってもよい。
【００７２】
定着装置の熱暴走時に励磁コイル１８への給電を遮断するための温度検知素子であるサーモスイッチ５０は、定着フィルム１０外面の発熱域Ｈ（図６）の対向位置に非接触に配設している。サーモスイッチ５０と定着フィルム１０との間の距離は約２ｍｍとした。これにより、定着フィルム１０にサーモスイッチ５０の接触による傷が付くことがなく、耐久的な使用による定着画像の劣化を防止することができる。
【００７３】
図７は本実施例で使用した熱暴走防止回路の回路図である。サーモスイッチ５０は、この熱暴走防止回路に組み込まれている。サーモスイッチ５０は２４ＶのＤＣ電源とリレースイッチ７０と直列に接続されている。サーモスイッチ５０が切れると、リレースイッチ７０への給電が遮断され、リレースイッチ７０が動作して励磁回路２７への給電が遮断されることにより、励磁コイル１８への給電を遮断する構成をとっている。
【００７４】
本実施例によれば、温調制御の故障による定着装置１００の熱暴走時に、定着ニップ部Ｎに被記録材Ｐが挟まった状態で定着装置１００が停止し、励磁コイル１８に給電が続けられ定着フィルム１０が発熱し続けた場合でも、定着ニップ部Ｎで発熱する構成とは違い、被記録材Ｐが挟まっている定着ニップ部Ｎでは発熱しないので、被記録材Ｐが直接加熱されることがない。また、発熱量が多い発熱域Ｈには、サーモスイッチ５０が配設してあるため、サーモスイッチ５０が異常な昇温を感知してオープンになった時点で、リレースイッチ７０により励磁コイル１８への給電が遮断される。本実施例によれば、紙の発火温度は約４００℃近辺であるため紙が発火することなく、定着フィルム１０の発熱を停止することができる。サーモスイッチの他に、温度ヒューズを用いても良い。
【００７５】
以下に、上述した定着装置（加熱装置）に用いられる各部材について説明する。
【００７６】
２−Ａ） 励磁コイル１８
磁場発生手段を構成する励磁コイル１８は、コイル（線輪）を構成させる導線（電線）として、一本ずつがそれぞれ絶縁被覆された銅製の細線を複数本束ねたもの（束線）を用い、これを複数回巻いて励磁コイルを形成している。
【００７７】
絶縁被覆を行う被覆部材は、定着フィルム１０の発熱による熱伝導を考慮して耐熱性を有する被覆を用いることが好ましい。例えば、アミドイミドやポリイミドなどの被覆を用いるとよい。励磁コイル１８は外部から圧力を加えて密集度を向上させてもよい。
【００７８】
励磁コイル１８の形状は、図２のように、定着フィルム１０の曲面に沿うよう形成されている。また、定着フィルム１０の発熱層と励磁コイル１８との間の距離は、約２ｍｍになるように設定した。
【００７９】
絶縁部材１９の材質としては、絶縁性に優れ、耐熱性がよいものが好ましい。例えば、フェノール樹脂、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、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＬＣＰ樹脂などを選択するとよい。
【００８０】
磁性コア１７ａ，１７ｂ，１７ｃ及び励磁コイル１８と、定着フィルム１０の発熱層との間の距離はできる限り近づけた方が磁束の吸収効率が高くなる。この距離は５ｍｍ以下であれば、定着フィルムが高効率に磁束を吸収することができるため、好ましい。この距離が上記範囲よりも大きい場合には、磁束の吸収効率が著しく低下してしまうため、好ましくない。また、定着フィルム１０の発熱層と励磁コイル１８の距離が５ｍｍ以内であれば、この距離は一定である必要はない。
【００８１】
なお、図５において、励磁コイル１８からの引き出されている１８ａ・１８ｂについては、束線の外側に絶縁被覆を施している。
【００８２】
２−Ｂ） 定着フィルム１０（回転加熱部材）
図８は、本実施例における加熱部材としての定着フィルム１０の層構成模型図である。本実施例の定着フィルム１０は、基層となる電磁誘導発熱性の金属フィルム等でできた発熱層１０ａと、その外面に積層した弾性層１０ｂと、その外面に積層した離型層１０ｃの複合構造のものである。発熱層１０ａと弾性層１０ｂとの間の接着、弾性層１０ｂと離型層１０ｃとの間の接着のために、各層間にプライマー層（不図示）を設けてもよい。なお、図８において、略円筒形状である定着フィルム１０において、発熱層１０ａが摺動部材４０と接触する内側であり、離型層１０ｃが加圧ローラもしくは被記録材（被加熱材）と接触する外側である。
【００８３】
前述したように、発熱層１０ａに交番磁束が作用することにより、発熱層１０ａに渦電流が発生して発熱層１０ａが発熱する。その熱が弾性層１０ｂ・離型層１０ｃに伝達されて、定着フィルム全体が加熱され、定着ニップ部Ｎに通紙される被記録材Ｐを加熱してトナー画像の加熱定着がなされる。
【００８４】
ａ．発熱層１０ａ
発熱層１０ａとしては、磁性および非磁性の金属を用いることができるが、磁性金属が好ましく用いられる。このような磁性金属としては、ニッケル、鉄、強磁性ステンレス、ニッケル−コバルト合金、パーマロイといった強磁性体の金属が好ましく用いられる。また、定着フィルム１０回転時に受ける繰り返しの屈曲応力による金属疲労を防ぐために、ニッケル中にマンガンを添加した部材を用いるのも良い。
【００８５】
発熱層１０ａの厚さは、次の式で表される表皮深さσ［ｍ］より厚く、かつ２００μｍ以下にすることが好ましい。発熱層１０ａの厚さをこの範囲とすれば、発熱層１０ａが電磁波を効率よく吸収することができるため、効率良く発熱させることができる。
【００８６】
σ＝５０３×（ρ／ｆμ）1/2 …（１）
ここで、ｆは励磁回路の周波数［Ｈｚ］、μは発熱層１０ａの透磁率、ρは発熱層１０ａの固有抵抗［Ωｍ］である。
【００８７】
この表皮深さσは、電磁誘導で使われる電磁波の吸収の深さを示しており、これより深いところでは電磁波の強度は１／ｅ以下になっている。逆にいうと殆どのエネルギーはこの深さまでで吸収されている（図１０に示した発熱層深さと電磁波強度の関係を参照）。
【００８８】
発熱層１０ａの厚さは、より好ましくは１〜１００μｍがよい。発熱層１０ａの厚みが上記範囲よりも薄い場合には、ほとんどの電磁エネルギーが吸収しきれないため効率が悪くなる。また、発熱層１０ａが上記範囲よりも厚い場合には、発熱層１０ａの剛性が高くなりすぎ、また屈曲性が悪くなり回転体として使用するには現実的でなくなる。
【００８９】
ｂ．弾性層１０ｂ
弾性層１０ｂは、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等の、耐熱性、熱伝導率が良い材質が好ましく用いられる。
【００９０】
弾性層１０ｂの厚さは、定着画像品質を保証するために１０〜５００μｍであることが好ましい。カラー画像を印刷する場合、特に写真画像などでは、被記録材Ｐ上で大きな面積に渡ってベタ画像が形成される。この場合、被記録材Ｐの凹凸あるいは未定着トナーｔｎの凹凸に加熱面（離型層１０ｃ）が追従できないと加熱ムラが発生し、伝熱量が多い部分と少ない部分で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。弾性層１０ｂの厚さが上記範囲よりも小さい場合には、上記離型層１０ｃが被記録材Ｐあるいは未定着トナーｔｎの凹凸に追従しきれず、画像光沢ムラが発生してしまう。また、弾性層１０ｂが上記範囲よりも大きすぎる場合には、弾性層の熱抵抗が大きくなりすぎ、クイックスタートを実現するのが難しくなる。この弾性層ｂの厚さは、より好ましくは５０〜５００μｍが良い。
【００９１】
弾性層１０ｂは、硬度が高すぎると被記録材Ｐあるいは未定着トナーｔｎの凹凸に追従しきれず画像光沢ムラが発生してしまう。そこで、弾性層１０ｂの硬度としては６０゜（ＪＩＳ−Ａ）以下、より好ましくは４５゜（ＪＩＳ−Ａ）以下がよい。
【００９２】
弾性層１０ｂの熱伝導率λは、２．５×１０-1〜８．４×１０-1Ｗ／ｍ・℃であることが好ましい。熱伝導率λが上記範囲よりも小さい場合には、熱抵抗が大きすぎて、定着フィルム１０の表層（離型層１０ｃ）における温度上昇が遅くなる。熱伝導率λが上記範囲よりも大きい場合には、弾性層ｂの硬度が高くなりすぎたり、圧縮永久歪みが発生しやすくなる。より好ましくは３．３×１０-1〜６．３×１０-1Ｗ／ｍ・℃が良い。
【００９３】
ｃ．離型層１０ｃ
離型層１０ｃは、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、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性かつ耐熱性のよい材料を用いることが好ましい。
【００９４】
離型層１０ｃの厚さは１〜１００μｍが好ましい。離型層１０ｃの厚さが上記範囲よりも薄い場合には、塗膜の塗ムラが生じ、離型性の悪い部分が発生したり、耐久性が不足するといった問題が発生する。また、離型層が上記範囲よりも厚い場合には、熱伝導が悪化する。特に、離型層１０ｃに樹脂系の材質を用いた場合は、離型層１０ｃの硬度が高くなりすぎて、弾性層１０ｂの効果がなくなってしまう。
【００９５】
図９に示すように、定着フィルム１０構成において、発熱層１０ａの摺動部材４０との接触面側に断熱層１０ｄを設けてもよい。断熱層１０ｄ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樹脂などの耐熱樹脂がよい。また、断熱層１０ｄの厚さとしては１０〜１０００μｍが好ましい。断熱層１０ｄの厚さが１０μｍよりも薄い場合には断熱効果が得られず、また、耐久性も不足する。一方、１０００μｍを超えると磁性コア１７ａ・１７ｂ・１７ｃ及び励磁コイル１８から発熱層１０ａまでの距離が大きくなり、磁束が十分に発熱層１０ａに吸収されなくなる。断熱層１０ｄは、発熱層１０ａに発生した熱が定着フィルムの内側に向かわないように断熱できるので、断熱層１０ｄがない場合と比較して被記録材Ｐへの熱供給効率が良くなる。よって、消費電力を抑えることができる。
【００９６】
また、断熱層１０ｄを滑り性の良い材料で構成すれば、摺動部材４０と定着フィルム１０との摺動抵抗を軽減することができる。
【００９７】
（３）立上げ工程
以下に、プリント開始時の定着装置１００の温調の立上げ工程における温調制御について説明する。制御は制御回路部２００（図２）により実行される。
【００９８】
制御回路２００は画像形成装置の全体的なシーケンス制御を司る。そしてこの制御回路２００は、定着装置１００の目標温度への昇温に要する時間を予測する昇温時間予測手段と、プリント信号受信後における定着装置１００の昇温開始タイミングを制御する昇温開始タイミング制御手段を有し、昇温開始タイミング制御手段は、昇温時間予測手段の予測結果に基づき、定着装置１００の昇温開始タイミングを決定する。
【００９９】
図１１は、本実施例の定着装置の立上げ工程における定着フィルム温度と、温調制御の目標温度設定と、定着装置への被記録材到達タイミングを示した概略図である。図１２は制御回路２００が行う制御シーケンスのフロー図である。
【０１００】
本実施例における定着装置は、プリント待機中は予熱を行わないよう温調Ｏｆｆとしているが、予熱を行っても構わない。
【０１０１】
プリント信号を受信後、画像形成装置は、画像形成動作を開始する。第１の昇温工程（第１の期間）では、画像形成動作開始と同時に、定着装置への電力供給を開始する。第１の昇温工程の開始タイミングは、プリント信号受信後以降に行えばよく、画像形成動作開始と同時とすることに限るものではない。定着装置は目標温度（第１の温度）を目指して昇温を開始するが、本実施例においては、第１の昇温工程の目標温度は、被記録材上のトナー定着時に用いる定着温度Ｔｆ （定着処理時の温度）としている。そして、定着装置への電力供給開始から定着温度Ｔｆまで昇温するのに要した時間ｔｗｕ （上昇速度）を測定する。目標温度到達後、第１の昇温工程を終了する。
【０１０２】
次に、非加熱工程（第２の期間）の実施の可否と実施時間を決定する。本実施例では、第１の昇温工程における昇温時間より、第２の昇温工程（第３の期間）における定着装置の昇温時間を予測することを特徴とする。
【０１０３】
本実施例では、第１の昇温工程における目標温度を、第２の昇温工程と同じ定着温度Ｔfとし、第１の昇温工程において定着温度Ｔfまでの昇温に要する時間ｔwuを測定している。昇温時間ｔwuには、周囲の環境温度や入力電圧や定着装置の暖まり具合といった定着装置の昇温に関係する要素が反映されている。第２の昇温工程に要する時間は、第１の昇温工程により定着装置が暖まることを考慮すると、第１の昇温工程における昇温時間ｔwu以下となる。よって、第２の昇温工程に要する時間としてｔwu確保することにより、確実に定着温度Ｔfまで昇温させることができる。
【０１０４】
第１の昇温工程の終了後に行う非加熱工程の実施可否および実施時間ｔoffは、以下に述べる計算式により決定される。
【０１０５】
第１の昇温工程開始から被記録材の定着処理を行うまでの時間をｔp、第１の昇温に要した時間をｔwu、非加熱工程を行う時間をｔoff、第２の昇温に割り当てる時間をｔwu、定着温調工程開始から被記録材が定着ニップに突入するまでの時間的余裕をｔαとすれば、
ｔp＝ｔwu＋ｔoff＋ｔwu＋ｔα …（１）
の関係が成立する。
非加熱工程を実施するには、（１）式より、
ｔoff＝ｔp−（２ｔwu＋ｔα）＞０ …（２）
の関係を満たす必要がある。
【０１０６】
すなわち、（２）式より、昇温時間ｔwuが、
ｔwu＜（ｔp−ｔα）／２ …（３）
を満たしていれば、非加熱工程を実施することが可能となる。
【０１０７】
昇温時間ｔwuが（３）式を満たせない場合、非加熱工程を実施すると第２の昇温工程が時間的に間に合わないため、非加熱工程は実施せずに定着温調工程に移る。
【０１０８】
一方、非加熱工程を実施する場合、非加熱工程の時間ｔoffは、（２）式より算出される時間となる。
【０１０９】
間欠プリント時のように、立上げ工程を何度も繰り返される場合、定着装置が暖まって昇温時間ｔwuが短くなるので、非加熱工程の時間ｔoffを長くしていくことができる。また、ＯＨＰフィルム定着時のようなプロセス速度が遅く、被記録材搬送時間ｔpが長い場合にも、非加熱工程の時間ｔoffを長くすることができる。
【０１１０】
第１の昇温工程終了後、非加熱工程を実施する。この工程では、定着装置への電力供給を停止し、定着装置を非加熱状態とする。この非加熱工程の時間ｔoffは、第１の昇温工程の終了タイミングから後述する第２の昇温工程開始タイミングまでの時間である。非加熱工程の時間ｔoffが長いほど、加圧ローラの昇温を抑制できる。また、画像形成装置の機内昇温の抑制や、消費電力を低減することもできる。
【０１１１】
非加熱工程終了後、第２の昇温工程を実施する。第２の昇温工程における目標温度は、定着温度Ｔfである。第２の昇温工程には、先に計測した昇温時間ｔwuが割り当てられる。
【０１１２】
第２の昇温工程終了後、定着温調工程を実施する。定着温調工程では、定着温調工程開始から被記録材が定着ニップに突入（進入）するまでに、時間的余裕ｔαを設けている。この間に昇温直後の温度のオーバーシュートや制御振動を抑えることができ、定着装置の温度を安定させてから被記録材を定着することができる。そして、定着フィルムを定着温度Ｔｆに維持し、被記録材が定着装置に搬送された後、被記録材上の未定着トナー像を定着する。
【０１１３】
以上に述べた定着装置の温調制御により、立上げ工程における加圧ローラの過昇温を抑制できるので、被記録材のスリップを防止でき、被記録材の搬送安定化や定着画像の高品質化を図ることが可能となる。また、消費電力の低減や機内昇温の低減といった省エネ効果も図ることができる。
【０１１４】
〈第２の実施例〉
以下に、第２の実施例における、プリント開始時の定着装置の立上げ工程における温調制御について説明する。画像形成装置および定着装置の構成は、第１の実施例と同一である。
【０１１５】
図１３は、本実施例の定着装置の立上げ工程における定着フィルム温度と、温調制御の目標温度設定と、定着装置への被記録材到達タイミングを示した概略図である。図１４は制御回路２００が行う制御シーケンスのフロー図である。
【０１１６】
プリント待機中、第１の昇温工程、第２の昇温工程、定着温調工程における温調制御は、第１の実施例と同一なので、説明を省略する。
【０１１７】
本実施例では、第１の実施例のように定着装置への電力供給を停止させる非加熱工程を設ける代わりに、目標温度を定着温度Ｔｆよりも低い温度Ｔｌｏｗ（第１の温度より低い温度）で温調する低温調工程を設けることを特徴とする。低温調工程の実施の可否および実施時間ｔｌｏｗの算出方法は、実施例１の非加熱工程の場合と同一である。これにより、低温調工程において定着装置が過度に冷却されても、定着装置の最低下限温度が保証される。よって、画像形成装置を取り巻く環境温度の変動によらず、第２の昇温工程を所定時間内に確実に完了させることができる。
【０１１８】
加圧ローラの昇温を抑えるためには、低温調工程における目標温度Ｔlowは低い方が好ましい。また、本実施例ではプリント待機中の予熱を行わないが、予熱を行う画像形成装置および定着装置の場合には、低温調工程での目標温度Ｔlowは予熱時の目標温度としても良い。
【０１１９】
以上に述べた定着装置の温調制御により、立上げ工程における加圧ローラの過昇温を抑制できる。
【０１２０】
〈参考例〉
以下に、参考例におけるプリント開始時の定着装置の立上げ工程における温調制御について説明する。画像形成装置および定着装置の構成は、第１の実施例と同一である。
【０１２１】
図１５は、本参考例の定着装置の立上げ工程における定着フィルム温度と、温調制御の目標温度設定と、定着装置への被記録材到達タイミングを示した概略図である。図１６は制御回路２００が行う制御シーケンスのフロー図である。
【０１２２】
本参考例では、第１の昇温工程において昇温速度を求めることにより、第２の昇温工程での昇温時間を算出することを特徴とする。昇温速度には、周囲の環境温度や入力電圧といった定着装置の昇温に関係する要素が反映されている。
【０１２３】
プリント信号受信後、まず第１の実施例と同様に、第１の昇温工程を行う。本参考例では、第１の昇温工程における目標温度を定着温度Ｔｆよりも低い温度Ｔｐｒｅに設定している。これにより、第１の昇温工程の時間を短縮でき、加圧ローラの昇温をさらに抑制することができる。
【０１２４】
定着フィルム温度がＴpreに到達した後、第１の昇温工程開始時の温度Ｔ1からＴpreまで昇温するのに要した時間ｔpreと昇温速度ΔＴ／Δｔを測定する。そして昇温時間ｔpreと昇温速度ΔＴ／Δtより、以下に述べる式に従って、非加熱工程実施の可否を判断する。
【０１２５】
昇温時間ｔpreに加え、非加熱工程を行う時間をｔoff、昇温速度ΔＴ／Δtに基づいて算出される定着温度までの昇温時間をｔcalc、定着温調工程開始から被記録材が定着ニップに突入するまでの時間的余裕をｔαとすれば、
ｔp＝ｔpre＋ｔoff＋ｔcalc＋ｔα …（４）
の関係が成立する。ここでのｔcalcは、第1の昇温工程終了時の定着フィルム温度はＴpreであることより、
ｔcalc＝（Ｔf−Ｔpre）／（ΔＴ／Δｔ） …（５）
と表される。
【０１２６】
非加熱工程を実施するには、（４）式より、
ｔoff＝ｔp−（ｔpre＋ｔcalc＋ｔα）＞０ …（６）
を満たす必要がある。すなわち（５）式と（６）式より、昇温速度ΔＴ／Δｔと昇温時間ｔpreが、
（Ｔf−Ｔpre）／（ΔＴ／Δｔ）＋ｔpre＜ｔp−ｔα …（７）
を満たしていれば、非加熱工程を実施できる。
【０１２７】
昇温速度ΔＴ／Δｔと昇温時間ｔpreが（７）式を満たせない場合、被記録材の定着ニップ突入までに時間的余裕がないため、非加熱工程を実施しない。この場合、目標温度を直ちにＴpreから定着温度Ｔfに切り替えて昇温を継続させ、定着温度Ｔfに達した時点で定着温調工程を実施する。
【０１２８】
昇温速度ΔＴ／Δｔと昇温時間ｔpreが（７）式を満たしている場合、第１の昇温工程終了後、非加熱工程を実施する。この非加熱工程の時間ｔoffは、第１の昇温工程の終了タイミングから後述する第２の昇温工程開始タイミングまでの時間であり、第２の昇温工程開始タイミングにより、その長さが決定される。本実施例における第２の昇温工程開始タイミングは、第１の昇温工程における昇温時間ｔpreと、昇温速度ΔＴ／Δｔと、非加熱工程における定着フィルム温度Ｔに基づいて決定される。
【０１２９】
非加熱工程開始直前においては、（６）式より、
ｔcalc＜ｔp−ｔpre−ｔα …（８）
の関係が成立している。
【０１３０】
非加熱工程開始直後においては、非加熱工程の時間の経過と共に０から増加していくパラメータであるｔoffが加わることを考慮すると、
ｔoff＋ｔcalc＜ｔp−ｔpre−ｔα …（９）
の関係が成立する。ただし、この時点では、ｔoffは０である。
【０１３１】
次に、非加熱工程実施中におけるｔoffとｔcalcの変化を考える。（９）式の左辺のｔoffは、非加熱工程の時間であるから、時間の経過と共に０から増加していく。また（９）式の左辺のｔcalcは、非加熱工程終了時の定着フィルム温度をＴとすれば、
ｔcalc＝（Ｔf−Ｔ）／（ΔＴ／Δｔ） …（１０）
と算出される。非加熱工程の時間の経過と共に、定着フィルム温度ＴはＴpreよりも低下していくため、（１０）式よりｔcalcは増加していく。
【０１３２】
すなわち、非加熱工程が進むにつれて、ｔoffとｔcalcの２項の和からなる（９）式の左辺は増加していく。
【０１３３】
よって、非加熱工程終了タイミングすなわち第２の昇温工程を開始するタイミングは、非加熱工程の時間ｔoffと定着フィルム温度Ｔの変化をモニターし、ｔoffとｔcalcの２つの項が
ｔoff＋ｔcalc≧ｔp−ｔpre−ｔα …（１１）
の式を初めて満たすタイミングとすればよい。この時の定着フィルム温度をＴ2とすれば、ｔcalcは、
ｔcalc＝（Ｔf−Ｔ2）／（ΔＴ／Δｔ） …（１２）
と表せる。
【０１３４】
非加熱工程終了後、第２の昇温工程を実施する。第２の昇温工程における目標温度は、定着温度Ｔfである。第２の昇温工程には、（１２）式に従って算出された昇温時間ｔcalcが割り当てられる。
【０１３５】
第２の昇温工程終了後、定着温調工程を実施する。定着温調工程では、定着温調工程開始から被記録材が定着ニップに突入するまでに時間tαの余裕が設けられている。この時間を利用して昇温後の定着フィルム温度のオーバーシュート等を収束させ、定着フィルム温度を安定させる。そして、定着フィルムを定着温度Ｔfに維持し、被記録材が定着装置に搬送された後、被記録材上の未定着トナー像を定着する。
【０１３６】
以上に述べた定着装置の温調制御により、立上げ工程における加圧ローラの過昇温を抑制できる。また消費電力の低減や機内昇温の低減といった省エネ効果も図ることができる。
【０１３７】
〈その他〉
１）定着装置は、実施例では電磁誘導加熱方式を用いたフィルム加熱方式の装置を採用しているが、本発明において定着装置はこれに限られるものではない。発熱手段としてセラミックヒータを用いたフィルム加熱方式の装置であってもよい。熱ローラ方式の装置であってもよい。
【０１３８】
２）画像形成装置の被記録材に対する未定着トナー像の形成原理・プロセスに限定はなく任意である。転写方式でも直接方式でもよい。
【０１３９】
【発明の効果】
本発明により、定着装置において被記録材を安定して搬送することが可能となる。また、消費電力の低減や機内昇温の低減といった省エネ効果も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施例における画像形成装置の構成概略図
【図２】 第１の実施例の定着装置要部の側面の断面模型図
【図３】 第１の実施例の定着装置要部の図２のＡ方向から見た正面模型図
【図４】 第１の実施例の定着装置要部の図２のII−II線に沿った断面模型図
【図５】 第１の実施例の定着装置要部の図２のI−I線に沿った断面を示す斜視模型図
【図６】 磁場発生手段と発熱量Ｑの関係を示した図
【図７】 磁場発生手段と励磁回路の関係を示した図
【図８】 定着フィルムの層構成模型図
【図９】 定着フィルムの層構成模型図（断熱層有り）
【図１０】 発熱層深さと電磁波強度の関係を示したグラフ
【図１１】 第１の実施例の定着装置の立上げ工程における温調制御を示した概略図
【図１２】 第１の実施例における制御フロー図
【図１３】 第２の実施例の定着装置の立上げ工程における温調制御を示した概略図
【図１４】 第２の実施例における制御フロー図
【図１５】 参考例の定着装置の立上げ工程における温調制御を示した概略図
【図１６】 参考例における制御フロー図
【図１７】 従来例の定着装置の立上げ工程における温調制御を示した概略図
【符号の説明】
１０ａ…発熱層、１０ｂ…弾性層、１０ｃ…離型層、１０ｄ…断熱層、１０…定着フィルム、１６ａ・１６ｂ…フィルムガイド、１７…磁性コア、１８…励磁コイル、２２…加圧用剛性ステイ、２３…フランジ部材、２５…加圧バネ、２６…温度検知素子、２７…励磁回路、３０…加圧ローラ、５０…サーモスイッチ、１００…定着装置、１０１…感光ドラム、１０２…帯電装置、１０３…レーザ光、１０４…現像器、１０５…中間転写ドラム、１０６…転写ローラ、１０７…クリーナ、Ｃ…交番磁束、Ｈ…発熱域、Ｍ…駆動手段、Ｎ…ニップ部、Ｐ…被記録材、ｔｎ…未定着トナー、ｔｎ'…定着トナー、Ｔ１…一次転写部、Ｔ２…二次転写部
Claims (2)
- 記録材上にトナー像を形成する画像形成手段と、導電層を有する定着フィルムと、前記導電層に渦電流を発生させて発熱させるための励磁コイルと、前記定着フィルムの外周面に接触する加圧ローラと、前記定着フィルムの温度を検知する温度検知素子と、前記温度検知素子の検知温度が目標温度を維持するように前記励磁コイルへの通電を制御する制御手段と、を有し、前記定着フィルムと前記加圧ローラの間の定着ニップ部でトナー像を担持する記録材を挟持搬送しつつ記録材上にトナー像を加熱定着する定着手段と、を有する画像形成装置において、
プリント信号が入力し前記定着ニップ部にトナー像を担持する記録材が進入するまでの間に、前記目標温度を定着可能温度に設定して前記励磁コイルへ通電し、前記定着フィルムの温度が前記定着可能温度に達するまで前記定着フィルムを昇温させる第１の期間と、前記第１の期間の後に前記目標温度を前記定着可能温度より低い温度に設定して前記励磁コイルへ通電する、または前記励磁コイルへの通電を遮断する第２の期間と、前記第２の期間の後に前記目標温度を前記第１の期間で設定した温度に設定して前記励磁コイルへ通電する第３の期間と、が設けられており、
プリント信号が入力し記録材が前記定着ニップ部に進入するまでに要する所定の時間をｔ ｐ 、前記第３の期間で前記定着フィルムの温度が前記第１の期間で設定した温度に達する時点から記録材が前記定着ニップ部に進入するまでの所定の余裕時間をｔ α 、前記第１の期間のうち前記定着フィルムの温度が前記定着可能温度に達するまでに要した時間をt １ とすると、前記第２の期間をｔ ｐ −２t １ −ｔ α で定まる時間設けることを特徴とする画像形成装置。 - 記録材上にトナー像を形成する画像形成手段と、定着フィルムと、前記定着フィルムの内周面に接触するヒータと、前記定着フィルムの外周面に接触する加圧ローラと、前記ヒータの温度を検知する温度検知素子と、前記温度検知素子の検知温度が目標温度を維持するように前記ヒータへの通電を制御する制御手段と、を有し、前記定着フィルムと前記加圧ローラの間の定着ニップ部でトナー像を担持する記録材を挟持搬送しつつ記録材上にトナー像を加熱定着する定着手段と、を有する画像形成装置において、
プリント信号が入力し前記定着ニップ部にトナー像を担持する記録材が進入するまでの間に、前記目標温度を定着可能温度に設定して前記ヒータへ通電し、前記ヒータの温度が前記定着可能温度に達するまで前記ヒータを昇温させる第１の期間と、前記第１の期間の後に前記目標温度を前記定着可能温度より低い温度に設定して前記ヒータへ通電する、または前記ヒータへの通電を遮断する第２の期間と、前記第２の期間の後に前記目標温度を前記第１の期間で設定した温度に設定して前記ヒータへ通電する第３の期間と、が設けられており、
プリント信号が入力し記録材が前記定着ニップ部に進入するまでに要する所定の時間をｔ ｐ 、前記第３の期間で前記ヒータの温度が前記第１の期間で設定した温度に達する時点から記録材が前記定着ニップ部に進入するまでの所定の余裕時間をｔ α 、前記第１の期間のうち前記ヒータの温度が前記定着可能温度に達するまでに要した時間をt １ とすると、前記第２の期間をｔ ｐ −２t １ −ｔ α で定まる時間設けることを特徴とする画像形成装置。
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