JP5408931B2 - 定着装置、それを備えた画像形成装置、温度制御プログラムおよび温度制御プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、加熱加圧によってトナー像を記録媒体に定着させる定着装置、この定着装置を備える画像形成装置、定着装置の加熱制御を実現させるための温度制御プログラムおよび温度制御プログラムを記録した記録媒体に関する。

複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等に多く採用されている電子写真方式の画像形成装置においては、定着装置に用いられる定着方式として、従来から、熱定着方式が一般的である。この熱定着方式の定着装置は、加熱ローラを用いた加熱ローラ定着方式が汎用的に採用されている。加熱ローラ定着方式は、内部に熱源となるヒーターを備え、外周を離型性の良いゴム又は樹脂で被覆した加熱ローラと、加圧ローラとを圧接させ、これらのローラ間に形成されるニップ部に、トナー像が形成された転写紙を通過させてトナーを加熱溶融し、トナーを転写紙面上に融着させて定着を行っている。この加熱ローラ定着方式は、加熱ローラ全体が所定の温度に保持されるため、印字の高速化に適している。

しかしながら、近年、フルカラー印刷に対応したレーザプリンタ等のフルカラー画像形成装置が多く使用されており、このフルカラー画像形成装置では、マゼンタ、イエロー、シアン、および、ブラックの４色のトナーが用いられている。このフルカラー画像形成装置において、フルカラーのトナー像を定着させるためには、単にトナーを軟化して加圧しながら定着させる単色トナーの定着の場合とは異なり、複数種のカラートナーを溶融に近い状態で混色する必要があることから、定着装置では、トナーを完全な溶融状態にすることが必要である。

このため、フルカラー画像形成装置における加熱ローラ定着方式の定着装置では、熱伝導性に優れた金属等の支持体の上に、シリコーンゴム等で形成されたゴム層の弾性体を設け、この弾性体の表面に、離型性の良いフッ素樹脂を被覆して、加熱ローラを形成している。

ところが、このような加熱ローラを用いた加熱ローラ定着方式の定着装置においても、画像形成装置の運転開始時には、熱伝導性の低いゴム層を、この加熱ローラ内部に設けたヒーター等の熱源により所定の温度になるまで加熱する必要がある。そのため、電源投入から運転可能となるまでの時間（ウォーミングアップ時間）が長くなり、待ち時間が発生するという問題がある。また、高速での連続動作時に、加熱ローラの温度が低下するという問題もある。

そこで、近年、これらの問題を解決するべく、加熱されながら回転する加熱ベルトを備えたベルト式外部加熱手段を加熱ローラ表面に当接させることにより、この加熱ローラを内部のヒーターからのみならず外部表面からも加熱する定着装置が提案されている（たとえば、特許文献１、特許文献２参照）。

特許文献１には、外部加熱定着方式の定着装置において、ウォーミングアップ時間を短縮する方法として、以下に示すような制御が記載されている。

図４を用いて後述する定着装置の外部加熱部材の熱源７４、７５に電力を投入する。外部加熱部材を第一温度Ｔ１まで加熱した後にモータの回転を開始する。外部加熱部材としてベルト方式の外部加熱部材を使用した場合、外部加熱ベルトが低温の時には、ベルトに型がついて回転しづらくなっている。そのため、ベルトが十分柔らかくなる温度Ｔ１まで昇温させてから、モータを回転させる。加熱ローラ表面を効果的に加熱するため、モータ回転後も外部加熱部材の熱源７４、７５に電力を投入し続ける。ベルトのターゲット温度であるＴ３まで加熱した後は、ベルトの温度をＴ３に維持するよう電力のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。外部加熱部材の熱源の電力がＯＦＦの際には、加熱ローラの熱源５４に電力を切り替えて投入する。このように外部加熱部材をターゲット温度Ｔ３に維持し、この制御を繰り返すことで加熱ローラのターゲット温度まで加熱を続ける。

また、特許文献２には、上記のような外部加熱定着方式の定着装置であって、定着ローラ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へ移行して外部加熱部材内部に配されたヒータへの電力供給を停止する際に、定着ローラの駆動に対して遅延時間を設け、外部加熱部材内部に配されたヒータへの電力供給を停止した後も駆動遅延期間分、定着ローラを回転させ続けることで外部加熱部材の表面温度が上昇するオーバーシュートの発生を抑えるように構成される。

特開２００７−２４１１４３号公報 特開２００７−２６４３１８号公報

特許文献２記載の定着装置のようにヒータ停止後、定着ローラに回転を加えることで、昇温工程から待機モードへ移行した場合のオーバーシュートを抑制することは可能である。

しかしながら、特許文献１に記載されたようなウォーミングアップ制御により、所定の温度以下から定着可能な状態まで定着部材を加熱するモードで加熱し、外部加熱部材がターゲット設定温度近くまで昇温した時点で、筐体オープンや通電オフ等で画像形成装置が異常停止した場合には、その時点で加熱ローラが回転を停止してしまう。

このような異常事態では、特許文献２のようにヒータ停止後の回転ができないため、それまで外部加熱部材の熱源や外部加熱部材に蓄積していた熱量が一気に外部加熱部材表面へと移動し始める。その時点では、定着ローラの駆動モータの回転が停止しているため、その熱量を定着ローラ表面に均一に伝導できず、結果的に外部加熱部材に接触した定着ローラの一部分だけが異常に昇温することとなる。

これにより、定着ローラの表面材料の耐熱温度を超えてしまった場合には、定着ローラの表面にしわが入る等の不具合が発生する。

本発明の目的は、ウォーミングアップ時間を長引かせることなく、装置が異常停止したような場合でも外部加熱部材が異常に昇温することを防ぐことができる定着装置、この定着装置を備える画像形成装置、定着装置の加熱制御を実現させるための温度制御プログラムおよび温度制御プログラムを記録した記録媒体を提供することである。

本発明は、軸線回りに回転駆動可能に設けられて、内部に備える内部熱源によって未定着トナー像を担持する記録媒体を加熱し、該未定着トナー像を構成するトナーを溶融させて記録媒体に定着させる加熱手段と、
加熱手段に圧接して加熱手段との間に圧接部を形成するように設けられて、圧接部に搬送される未定着トナー像を担持する記録媒体を加圧する加圧手段と、
加熱手段の外方からその外周面に接するように設けられて、加熱手段を加熱する外部加熱手段とを備え、
ウォーミングアップ動作中に、所定の温度以下から加熱手段を加熱するときに、外部加熱手段の表面温度が、ウォーミングアップ動作における目標温度よりも低い所定の温度となるか、または加熱時間が、ウォーミングアップ動作における目標温度よりも低い所定の温度となる所定の時間に到達した時点で、外部加熱手段を加熱する熱源への電力の投入をオフにし、加熱手段の内部熱源への電力の投入をオンにするよう加熱制御することを特徴とする定着装置である。

また本発明は、加熱手段の内部熱源への電力投入時間の合計時間を、外部加熱手段が一定温度を維持するように外部加熱手段の熱源に優先的に電力を投入し、所定の温度以下から加熱手段をウォーミングアップ動作における目標温度に到達させる場合に、加熱手段の内部熱源への電力投入時間の１０回平均値の±１０秒以内として前記加熱制御を行うことを特徴とする。

また本発明は、前記外部加熱手段は、
前記加熱手段に熱を伝導する加熱ベルトと、
加熱ベルトを加熱する熱源を内部に備え、該熱源により加熱されるとともに、前記加熱ベルトを回転可能に懸架して支持する２以上の支持ローラとを有することを特徴とする。

また本発明は、前記外部加熱手段の備える熱源は、５ｍｍ当たりの発光量が７Ｗ以上であることを特徴とする。

また本発明は、前記外部加熱手段の備える２以上の熱源は、配光分布が異なるように構成されることを特徴とする。

また本発明は、前述の定着装置を備えた画像形成装置である。
また本発明は、コンピュータに前述の定着装置の前記加熱制御を実現させるための加熱制御プログラムである。

また本発明は、コンピュータに前述の定着装置の前記加熱制御を実現させるための加熱制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

本発明によれば、ウォーミングアップ動作中に、所定の温度以下から加熱手段を加熱するときに、外部加熱手段の表面温度が、ウォーミングアップ動作における目標温度よりも低い所定の温度となるか、または加熱時間が、ウォーミングアップ動作における目標温度よりも低い所定の温度となる所定の時間に到達した時点で、外部加熱手段を加熱する熱源への電力の投入をオフにし、加熱手段の内部熱源への電力の投入をオンにするよう加熱制御する。

このように、電力の投入先を切り替えることで、外部加熱手段の熱源および外部加熱手段に蓄積していた熱量を、この切り替えの間に拡散させることが可能となる。したがって装置が異常停止したような場合であってもオーバーシュートを低く抑えることができる。さらに、加熱手段の内部熱源へと電力投入先を切り替えるため、ウォーミングアップ時間の遅延を小さくすることができる。

また本発明によれば、加熱手段の内部熱源への電力投入時間の合計時間を以下にように制限する。

外部加熱手段が一定温度を維持するように外部加熱手段の熱源に優先的に電力を投入し、所定の温度以下から加熱手段をウォーミングアップ動作における目標温度に到達させる場合に、加熱手段の内部熱源への電力投入時間の１０回平均値の±１０秒以内として前記加熱制御を行う。

加熱手段の内部熱源への電力投入時間の合計時間を上記のように制限することで、ウォーミングアップ時間の遅延をさらに小さくすることができる。

また本発明によれば、前記外部加熱手段は、前記加熱手段に熱を伝導する加熱ベルトと、加熱ベルトを加熱する熱源を内部に備え、該熱源により加熱されるとともに、前記加熱ベルトを回転可能に懸架して支持する２以上の支持ローラとを有する。

外部加熱手段がベルトによって加熱手段を加熱することで、加熱手段との接触範囲を広くすることができ、加熱効率を向上させることができる。

また本発明によれば、前記外部加熱手段の備える熱源の５ｍｍ当たりの発光量を７Ｗ以上とする。

熱源の単位長さ当たりの発光量を多くした場合、ウォーミングアップ時間は短縮するが、オーバーシュートが顕著となる。このような場合であっても、前記加熱制御を行うことで、ウォーミングアップ短縮するとともに、オーバーシュートを低く抑えることもできる。

また本発明によれば、前記外部加熱手段の備える２以上の熱源は、配光分布が異なるように構成される。

幅の小さな用紙を連続通紙した際に加熱手段の端部の過剰昇温が顕著になる。そのため、外部加熱部材の備える２以上の熱源の配光分布を異ならせ、たとえば中央の発光量が高い熱源と、端部の発光量が高い熱源とを併用することで、加熱手段端部の過剰昇温を抑えることが可能となるが、単位長さ当たりの発光量が高くなり、オーバーシュートが大きくなる。このような場合であっても、前記加熱制御を行うことで、オーバーシュートを低く抑えることができる。

また本発明によれば、上記の定着装置を備えることで、より長寿命で定着不良のない画像形成装置を提供することができる。

また本発明によれば、コンピュータに上記の定着装置の前記加熱制御を実現させるための加熱制御プログラム、およびこの加熱制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として提供することができる。

以下では、本発明の実施形態である画像形成装置１について図面を参照しながら説明する。

図１は、画像形成装置１の構成を示す概略図である。図２は、画像形成装置１の制御部９の構成を示すブロック図である。

図１において、画像形成装置１は、画像形成部２、中間転写部３、２次転写部４、記録媒体供給部５および定着部６により構成されている。

また、図２に示すように、画像形成装置１には、上記の各部等のほか、ＬＣＤ（液晶表示装置）で形成された表示部７ａ、各種のキーを備えた操作部７ｂ、および、上記の各部等を制御する制御部９を備えている。

図２において、制御部９は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）９ａ、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）９ｂ、メモリ９ｃ、表示部制御回路９ｄ、操作部制御回路９ｅ、ＬＡＮ（
Local Area network）制御回路９ｆ、画像形成部制御回路２ａ、中間転写部制御回路３ａ、２次転写部制御回路４ａ、記録媒体供給部制御回路５ａおよび定着部制御回路６ａ、で構成されている。

ＣＰＵ９ａは、マイクロプロセッサで構成されると共に、ＨＤＤ９ｂには、画像形成装置１を制御するのに用いられるＯＳ（Operation System）や各種の制御プログラムやアプリケーションプログラム等のソフトウエアが記憶されており、ＣＰＵ９ａは、これらのソフトウエアに基づいて各種の制御や処理を行う。

また、表示部制御回路９ｄは表示部７ａの、操作部制御回路９ｅは操作部７ｂの、ＬＡＮ制御回路９ｆはＬＡＮインターフェイスの、画像形成部制御回路２ａは画像形成部２の、中間転写部制御回路３ａは中間転写部３の、２次転写部制御回路４ａは２次転写部４の、定着装置制御回路６ａは定着装置６の、そして、記録媒体供給部制御回路５ａは記録媒体供給部５の、それぞれの動作制御を行うのに用いられる。

以下、上記の各部について説明する。まず、記録媒体供給部５について説明する。記録媒体供給部５は、記録材である記録用紙８を収容する記録用紙収容トレイ４２と、この記録用紙収容トレイ４２が備えられており、記録用紙収容トレイ４２に収容されている記録用紙８を搬出する記録用紙搬出ローラ４３と、搬出された記録用紙８を、２次転写部４へ搬送する搬送ローラ４４ａ，４４ｂ、および搬送路Ｐとで構成されている。

次に、画像形成部２について説明する。画像形成部２は、図１に示すように、作像ユニット１０ｙ，１０ｍ，１０ｃ，１０ｂを含み、これらは、各色相のデジタル信号（以下、画像情報と記す）に対応する静電潜像を形成し、該静電潜像を現像して、各色のトナーによりトナー像を形成する。すなわち、作像ユニット１０ｙはイエロー色の画像情報に対応するトナー像を形成し、作像ユニット１０ｍはマゼンタ色の画像情報に対応するトナーを形成し、作像ユニット１０ｃはシアン色の画像情報に対応するトナー像を形成し、作像ユニット１０ｂはブラック色の画像情報に対応するトナー像を形成する。

作像ユニット１０ｙ，１０ｍ，１０ｃ，１０ｂは、それぞれイエロー色現像剤、マゼンタ色現像剤、シアン色現像剤またはブラック色現像剤を使用すること、および、画像形成部２に入力される画像情報のうち、イエロー色成分像に対応する画素信号、マゼンタ色成分像に対応する画素信号、シアン色成分像に対応する画素信号、ブラック色成分像に対応する画素信号がそれぞれ入力されること以外は構成を同じくするので、以下、イエロー色に対応する作像ユニット１０ｙを代表例として示し、他については説明を省略する。

なお、各色に対応する作像ユニット１０等を個々に示す場合には、アルファベットの添字：ｙ（イエロー色）、ｍ（マゼンタ色）、ｃ（シアン色）、ｂ（黒色）を付して表す。作像ユニット１０ｙ，１０ｍ，１０ｃ，１０ｂは、中間転写媒体である中間転写ベルト２１の移動方向（副走査方向）、すなわち、矢符２７の方向の上流側から下流側にこの順番で一列に並んで配列される。

図３は、作像ユニット１０ｙの構成を示す概略図である。作像ユニット１０ｙは、図３に示すように、イエロー色のトナー像が表面に形成される感光体ドラム１１ｙと、感光体ドラム１１ｙの表面を均一に帯電する帯電ローラ１２ｙと、帯電された感光体ドラム１１ｙ表面に画像情報に応じた光を露光して静電潜像を形成する光走査ユニット１３ｙと、トナーを感光体ドラム１１ｙ表面に形成された静電潜像に付着させることによってトナー像を形成する現像装置１４ｙと、中間転写ベルト２３に中間転写されずに感光体ドラム１１ｙ表面に残存するトナーを除去回収するドラムクリーナ１５ｙとを含んで構成される。

感光体ドラム１１ｙは、画像情報に応じた光で露光されることによってその表面に静電潜像が形成される潜像担持体であり、回転自在に設けられる。感光体ドラム１１ｙは、図示しない駆動手段により、軸線回りに回転駆動可能に支持され、図示しない円筒状、円柱状又は薄膜シート状（好ましくは円筒状）の導電性基体と、導電性基体の表面に形成される感光層とを含んで構成される。

感光体ドラム１１ｙには、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、導電性基体であるアルミニウム素管と、アルミニウム素管の表面に形成される感光層である有機感光層とを含む、ＧＮＤ（接地）電位に接続される感光体ドラム１１ｙが挙げられる。

有機感光層は、電荷発生物質を含む電荷発生層と、電荷輸送物質を含む電荷輸送層とを積層して形成されるものであってもよく、電荷発生物質と電荷輸送物質とを１つの層に含むものであってもよい。有機感光層の層厚は、特に限定されるものではないが、たとえば、２０μｍである。又有機感光層と導電性基体との間に下地層を設けてもよい。さらに、有機感光層の表面に保護層を設けてもよい。

感光体ドラム１１ｙは、図３の紙面向って反時計周りの方向に、たとえば、周速度２２０ｍｍ／ｓで回転する。感光体ドラム１１ｙの駆動手段は、画像形成部制御回路２ａによって制御され、これにより感光体ドラム１１ｙの回転速度が制御される。

帯電ローラ１２ｙは、感光体ドラム１１ｙの表面を所定の極性の電位に帯電させる帯電手段である。帯電手段としては、帯電ローラ１２ｙに限定されるものではなく、帯電ローラ１２ｙに代えて、ブラシ型帯電器、チャージャー型帯電器、又はスコロトロンというコロナ帯電器等も使用できる。

光走査ユニット１３ｙは、帯電状態にある感光体ドラム１１ｙの表面にイエロー色の画像情報に対応するレーザ光を照射し、感光体ドラム１１ｙの表面に、イエロー色の画像情報に対応する静電潜像を形成する潜像形成手段である。レーザ光の光源には、半導体レーザ素子等が用いられる。

現像装置１４ｙは、感光体ドラム１１ｙを臨んで設けられ、イエロー色トナー、および、キャリアを含むイエロー色現像剤１６ｙを、層厚規制部材１８ｙによって所定量に規制して現像スリーブ１７ｙ表面に担持して感光体ドラム１１ｙ表面に搬送し、感光体ドラム１１ｙ表面に形成される静電潜像を現像して顕像化する現像手段である。なお、現像装置１４ｙとしては、キャリアを含まない一成分現像剤を用いるもの等も、用いることができる。

現像スリーブ１７ｙは、感光体ドラム１１ｙに近接する現像ニップ部において、感光体ドラム１１ｙの回転駆動方向と同じ方向に回転駆動する。したがって、軸線回りの回転駆動方向としては、逆方向になる。

ドラムクリーナ１５ｙは、感光体ドラム１１ｙ表面のイエロー色のトナー像が、中間転写ベルト２１に中間転写された後に、感光体ドラム１１ｙ表面に残存するイエロー色トナーを除去し回収する。

以下に、本実施形態の画像形成装置１に用いられる現像剤１６ｙ，１６ｍ，１６ｃ，１６ｂの構成成分について詳細に説明する。

以下では、現像剤１６ｙ，１６ｍ，１６ｃ，１６ｂとして、トナーで構成される１成分現像剤について説明する。

トナーは、結着樹脂、着色剤、および、離型剤を含有するトナー粒子で構成される。結着樹脂としてはこの分野で常用されるものを使用でき、たとえば、ポリスチレン、スチレンの置換体の単独重合体、スチレン系共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン等が挙げられる。結着樹脂は１種を単独で使用でき又は２種以上を併用できる。

これらの結着樹脂の中でも、カラートナー用としては、保存性、耐久性等の点から、軟化点１００〜１５０℃、ガラス転移点５０〜８０℃の結着樹脂が好ましく、上記の軟化点、および、ガラス転移点を有するポリエステルが特に好ましい。ポリエステルは軟化又は溶融状態で高い透明度を示す。結着樹脂がポリエステルである場合、イエロー、マゼンタ、シアン、および、ブラックのトナー像が重ね合わされた多色トナー像を記録用紙８に定着させると、ポリエステル自体は透明化するので、減法混色によって充分な発色が得られる。

着色剤としては、従来から電子写真方式の画像形成技術に用いられるトナー用顔料、および、染料を使用できる。顔料としては、たとえば、アゾ系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、キナクリドン系顔料、フタロシアニン系顔料、イソインドリノン系顔料、イソインドリン系顔料、ジオキサジン系顔料、アントラキノン系顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、チオインジゴ系顔料、キノフタロン系顔料、金属錯体系顔料等の有機系顔料、カーボンブラック、酸化チタン、モリブデンレッド、クロムイエロー、チタンイエロー、酸化クロム、ベルリンブルー等の無機系顔料、アルミニウム粉等の金属粉等が挙げられる。顔料は１種を単独で使用でき又は２種以上を併用できる。

離型剤としては、たとえば、ワックスを使用できる。ワックスとしてはこの分野で常用されるものを使用でき、たとえば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、パラフィンワックス等が挙げられる。トナーは、結着樹脂、着色剤、および、離型剤の他に、帯電制御剤、流動性向上剤、定着促進剤、導電剤等の一般的なトナー用添加剤の１種又は２種以上を含有できる。

トナーは、着色剤、離型剤等を結着樹脂と溶融混練して粉砕する粉砕法、着色剤、離型剤、結着樹脂のモノマー等を均一に分散した後、結着樹脂のモノマーを重合させる懸濁重合法、結着樹脂粒子、着色剤、離型剤等を凝集剤によって凝集させ、得られる凝集物の微粒子を加熱する乳化凝集法等の公知の方法に従って製造できる。

トナーの体積平均粒径は、特に制限されないけれども、好ましくは２〜７μｍである。又トナーの体積平均粒径が、このように適度に小さい場合には、記録媒体に対する被覆率が高くなるので、低付着量での高画質化、および、トナー消費量の低減化を達成できる。

トナーの体積平均粒径が２μｍ未満では、トナーの流動性が低下し、現像動作の際に、トナーの供給、撹拌、および、帯電が不充分になり、トナー量の不足、逆極トナーの増加等が起こり、高画質画像が得られないおそれがある。一方、体積平均粒径が７μｍを超えると、中心部分まで軟化し難い大粒径のトナー粒子が多くなるので、画像の記録用紙８への定着性が低下するとともに、画像の発色が悪くなり、特にＯＨＰへの定着の場合には、画像が暗くなる。

本実施形態で用いられる各色のトナーは、着色剤以外は次に示す同じ構成を有する。このトナーは、たとえば、ガラス転移点６０℃、軟化点１２０℃、および、体積平均粒径６μｍのトナーであり、負帯電性の絶縁性非磁性トナーである。このトナーを用いて、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製３１０による反射濃度測定値が１．４の画像濃度を得るには、５ｇ／ｍ^２のトナー量が必要である。このトナーは、結着樹脂としてガラス転移点６０℃かつ軟化点１２０℃のポリエステル、離型剤としてガラス転移点５０℃かつ軟化点７０℃の低分子ポリエチレンワックス、および、着色剤として各色の顔料を含み、ワックス含有量がトナー全量の７重量％、顔料含有率がトナー全量の１２重量％、および、残部が結着樹脂のポリエステルである。このトナーに含まれる低分子ポリエチレンワックスは、結着樹脂のポリエステルよりもガラス転移点、および、軟化点が低いワックスである。

現像剤１６ｙ，１６ｍ，１６ｃ，１６ｂは、トナーの他にキャリアを含む２成分現像剤であってもよい。キャリアとしては、磁性を有する粒子を使用することができる。磁性を有する粒子の具体例としては、たとえば、鉄、フェライト、および、マグネタイト等の金属、これらの金属とアルミニウム又は鉛等の金属との合金等が挙げられる。これらの中でも、フェライトが好ましい。

磁性を有する粒子に樹脂を被覆した樹脂被覆キャリア、又は樹脂に磁性を有する粒子を分散させた樹脂分散型キャリア等をキャリアとして用いてもよい。磁性を有する粒子を被覆する樹脂としては特に制限はないけれども、たとえば、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、スチレン／アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エステル系樹脂、および、フッ素含有重合体系樹脂等が挙げられる。又樹脂分散型キャリアに用いられる樹脂としても特に制限されないけれども、たとえば、スチレンアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素系樹脂、および、フェノール樹脂等が挙げられる。

キャリアの形状は、球形又は扁平形状が好ましい。又キャリアの体積平均粒径は特に制限されないけれども、高画質化を考慮すると、好ましくは３０μｍ以上５０μｍ以下である。さらにキャリアの抵抗率は、好ましくは１０^８Ω・ｃｍ以上、さらに好ましくは１０^１２Ω・ｃｍ以上である。キャリアの抵抗率は、キャリアを０．５０ｃｍ^２の断面積を有する容器に入れてタッピングした後、容器内に詰められた粒子に１ｋｇ／ｃｍ^２の荷重を掛け、荷重と底面電極との間に１０００Ｖ／ｃｍの電界が生ずる電圧を印加したときの電流値を読取ることから得られる値である。抵抗率が低いと、現像スリーブ１７にバイアス電圧を印加した場合にキャリアに電荷が注入され、感光体ドラムにキャリア粒子が付着し易くなる。又バイアス電圧のブレークダウンが起こり易くなる。

キャリアの磁化強さ（最大磁化）は、好ましくは１０ｅｍｕ／ｇ〜６０ｅｍｕ／ｇ、さらに好ましくは１５ｅｍｕ／ｇ〜４０ｅｍｕ／ｇである。磁化強さは現像スリーブ１７の磁束密度にもよるけれども、現像スリーブ１７の一般的な磁束密度の条件下においては、１０ｅｍｕ／ｇ未満であると磁気的な束縛力が働かず、キャリア飛散の原因となるおそれがある。又磁化強さが６０ｅｍｕ／ｇを超えると、キャリアの穂立ちが高くなり過ぎる非接触現像では、潜像担持体である感光体ドラムと非接触状態を保つことが困難になる。又接触現像ではトナー像に掃き目が現れ易くなるおそれがある。

現像剤１６ｙ，１６ｍ，１６ｃ，１６ｂにおけるトナー、および、キャリアの使用割合は特に制限されず、トナー、および、キャリアの種類に応じて適宜選択すればよい。

作像ユニット１０ｙによれば、感光体ドラム１１ｙをその軸線回りに回転駆動させながら、図示しない電源により帯電ローラ１２ｙにたとえば−１２００Ｖを印加し、放電させることより感光体ドラム１１ｙの表面をたとえば−６００Ｖに帯電する。次に、帯電状態にある感光体ドラム１１ｙの表面に、光走査ユニット１３ｙからイエロー色の画像情報に対応するレーザ光を照射し、イエロー色の画像情報に対応する露光電位−７０Ｖの静電潜像を形成する。

次いで、感光体ドラム１１ｙの表面と現像スリーブ１７ｙ表面に担持されるイエロー色現像剤とを近接させる。現像スリーブ１７ｙには現像電位として−４５０Ｖの直流電圧が印加されており、現像スリーブ１７ｙと感光体ドラム１１ｙとの電位差によって、静電潜像にイエロー色トナーが付着し、感光体ドラム１１ｙの表面にイエロー色トナー像が形成される。このイエロー色トナー像は、後述するように、感光体ドラム１１ｙの表面に圧接し、矢符２７の方向に駆動する中間転写ベルト２１に中間転写される。感光体ドラム１１ｙの表面に残留するイエロー色トナーはドラムクリーナ１５ｙにより除去回収される。以後、同様にしてイエロー色のトナー像形成動作が繰り返し実行される。

次に、中間転写部３について説明する。中間転写部３は、図１に示すように、中間転写ベルト２１と、中間転写ローラ２２ｙ，２２ｍ，２２ｃ，２２ｂと、支持ローラ２３，２４，２５と、ベルトクリーナ２６とを含んで構成される。中間転写ベルト２１は、支持ローラ２３，２４，２５の間に張架されてループ状の移動経路を形成する無端ベルト状の像担持体であり、感光体ドラム１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｂとほぼ同じ周速度で、矢符２７の方向に、すなわち、感光体ドラム１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｂに臨む像担持面が、感光体ドラム１１ｙから感光体ドラム１１ｂに向って移動するように回転駆動される。

中間転写ベルト２１には、たとえば、厚さ１００μｍのポリイミドフィルムを使用できる。中間転写ベルト２１の材料としてはポリイミドのみに限定されず、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレン等の合成樹脂や、各種ゴム等から構成されるフィルムを使用できる。合成樹脂又は各種ゴムからなるフィルム中には、中間転写ベルト２１の電気抵抗値を調整するために、ファーネスブラック、サーマルブラック、チャネルブラック、グラファイトカーボン等の導電材が配合される。又中間転写ベルト２１には、トナーに対する付着力の弱いフッ素樹脂組成物やフッ素ゴム等から構成される被覆層が設けられていてもよい。被覆層の構成材料としては、たとえば、ＰＴＦＥ(ポリテトラフルオロエチレン)やＰＦＡ（ＰＴＦＥとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）等が挙げられる。被覆層には導電材が配合されていてもよい。

中間転写ベルト２１の像担持面は、中間転写ベルト２１の回転駆動方向における上流側から、感光体ドラム１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｂにこの順番で圧接する。中間転写ベルト２１の感光体ドラム１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｂに圧接する位置が、各色トナー像の中間転写位置である。

中間転写ローラ２２ｙ，２２ｍ，２２ｃ，２２ｂは、それぞれ、中間転写ベルト２１を介して感光体ドラム１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｂに対向するように設けられ、かつ中間転写ベルト２１における像担持面の反対面に圧接し、かつ図示しない駆動手段によりその軸線回りに回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。

中間転写ローラ２２ｙ，２２ｍ，２２ｃ，２２ｂには、たとえば、金属製軸体と、金属製軸体の表面に被覆される導電性層とを含むローラ状部材が用いられる。金属製軸体は、たとえば、ステンレス鋼等の金属により形成される。金属製軸体の直径は特に制限されないけれども、好ましくは８ｍｍ〜１０ｍｍである。導電性層は、導電性弾性体等により形成される。導電性弾性体としてはこの分野で常用されるものを使用でき、たとえば、カーボンブラック等の導電剤を含む、エチレン−プロピレンゴム（以下、ＥＰＤＭと記す）、発泡ＥＰＤＭ、発泡ウレタン等が挙げられる。導電性層によって、中間転写ベルト２１に高電圧が均一に印加される。

中間転写ローラ２２ｙ，２２ｍ，２２ｃ，２２ｂには、感光体ドラム１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｂの表面に形成されるトナー像を中間転写ベルト２１上に転写するために、トナーの帯電極性とは逆極性の中間転写バイアスが定電圧制御によって印加される。これによって、感光体ドラム１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｂに形成されるイエロー、マゼンタ、シアン、および、ブラック色のトナー像が中間転写ベルト２１の像担持面に順次重ね合わさって転写され、多色のトナー像が形成される。ただし、イエロー、マゼンタ、シアン、および、ブラック色の一部のみの画像情報が入力される場合には、作像ユニット１０ｙ，１０ｍ，１０ｃ，１０ｂのうち、入力される画像情報の色に対応する作像ユニット１０のみにおいてトナー像が形成される。

支持ローラ２３，２４，２５のうち、支持ローラ２３，２５は、図示しない駆動手段によって軸線回りに回転駆動可能に設けられ、中間転写ベルト２１を張架して矢符２７の方向に回転駆動させる。支持ローラ２３，２５には、たとえば、直径３０ｍｍ、および、肉厚１ｍｍのアルミニウム製円筒体（パイプ状ローラ）が用いられる。このうち、支持ローラ２４は、中間転写ベルト２１を介して後述する２次転写ローラ２８に圧接して２次転写ニップ部を形成し、かつ電気的に接地される。支持ローラ２４は中間転写ベルト２１を張架する機能と共に、中間転写ベルト２１上のトナー像を記録用紙８に２次転写させる機能をも有する。

ベルトクリーナ２６は、中間転写ベルト２１の像担持面上のトナー像を後述の２次転写部４において記録用紙８に転写した後に、像担持面上に残存するトナーを除去する部材であり、中間転写ベルト２１を介して支持ローラ２５に対向するように設けられる。

中間転写部３によれば、感光体ドラム１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｂ上に形成されるトナー像は、中間転写ローラ２２ｙ，２２ｍ，２２ｃ，２２ｂにトナーの帯電極性とは逆極性の高電圧が均一に印加されることによって、中間転写ベルト２１の像担持面の所定位置に重ね合わされて中間転写され、トナー像が形成される。このトナー像は、後述するように、２次転写ニップ部において記録用紙８に２次転写される。２次転写後に中間転写ベルト２１の像担持面に残留するトナー、および、紙粉等がベルトクリーナ２６により除去され、像担持面には再度トナー像が転写される。

次に、２次転写部４について説明する。２次転写部４は、図１に示すように、支持ローラ２４と、２次転写ローラ２８とを含む。２次転写ローラ２８は、中間転写ベルト２１を介して支持ローラ２４に圧接し、かつ軸線方向に回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。２次転写ローラ２８は、たとえば、金属製軸体と、該金属製軸体の表面に被覆される導電性層とを含む。金属製軸体は、たとえば、ステンレス鋼等の金属により形成される。導電性層は、導電性弾性体等により形成される。導電性弾性体としてはこの分野で常用されるものを使用でき、たとえば、カーボンブラック等の導電材を含む、ＥＰＤＭ、発泡ＥＰＤＭ、発泡ウレタン等が挙げられる。２次転写ローラ２８には図示しない電源が接続され、トナー粒子の帯電極性とは逆極性の高電圧が均一に印加される。支持ローラ２４と中間転写ベルト２１と２次転写ローラ２８との圧接部が２次転写ニップ部である。

２次転写部４によれば、中間転写ベルト２１上のトナー像が２次転写ニップ部に搬送されるのに同期して、上述の記録媒体供給部５から送給される記録用紙８が２次転写ニップ部に搬送される。そして、２次転写ニップ部においてトナー像と記録用紙８とが重ね合わされ、２次転写ローラ２８にトナーの帯電極性とは逆極性の高電圧が均一に印加されることによって、トナーから形成される像が記録用紙８に２次転写される。そして、トナー像を担持した記録用紙８は、定着部６に搬送される。

次に、本発明の特徴を備えた定着部６について説明する。図４は、定着部６の構成を示す概略図である。

定着部６は、図４に示すように、加熱ローラ５０と、加圧ローラ６０と、外部加熱手段７０とを含む。

加熱ローラ５０は、図示しない支持手段によって回転自在に支持され、且つ、図示しない駆動手段によって矢符５６の方向に所定の速度で回転するローラ状部材である。加熱ローラ５０は、記録用紙８に担持されるトナー像を構成するトナーを加熱溶融させて記録用紙８に定着させる。本実施の形態では、加熱ローラ５０として、芯金５１と、弾性体層５２と、表面層５３とを含むローラ状部材を使用する。芯金５１を形成する金属には熱伝導率の高い金属を使用でき、たとえば、アルミニウム、鉄等が挙げられる。芯金５１の形状としては、円筒状、円柱状等が挙げられるけれども、芯金５１からの放熱量が少ない円筒状の方が好ましい。弾性体層５２を構成する材料としては、ゴム弾性を有するものであれば特に制限はないけれども、さらに耐熱性にも優れるものが好ましい。このような材料の具体例としては、たとえば、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挙げられる。これらの中でも、特にゴム弾性に優れるシリコーンゴムが好ましい。表面層５３を構成する材料は、耐熱性、および、耐久性に優れ、トナーとの付着力が弱いものであれば特に制限されず、たとえば、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素系樹脂材料、フッ素ゴム等が挙げられる。本実施の形態では、表面層５３は厚さ約４０μｍのＰＦＡ層である。加熱ローラ５０の内部には、熱源５４が設けられる。これは、画像形成装置１の電源ＯＮから画像形成可能になるまでの立ち上げ時間の短縮、トナー像定着時に記録用紙８に熱が移行することに起因する加熱ローラ５０の表面温度の低下等を防止するために用いられる。本実施の形態では、熱源５４にはハロゲンランプが用いられる。

加圧ローラ６０は、加熱ローラ５０の鉛直方向最下点よりも加熱ローラ５０の回転方向下流側において、図示しない加圧機構により加熱ローラ５０に圧接された状態で回転自在に設けられるローラ状部材である。加熱ローラ５０と加圧ローラ６０との圧接部が定着ニップ部５５である。加圧ローラ６０は加熱ローラ５０の回転に従動回転する。加圧ローラ６０は、加熱ローラ５０によるトナー像の記録用紙８への加熱定着に際し、溶融状態にあるトナーを記録用紙８に対して押圧することによって、トナー像の記録用紙８への定着を促進する。本実施の形態では、加圧ローラ６０として、芯金６１と、弾性体層６２と、表面層６３とを含む径４０ｍｍのローラ状部材を使用する。芯金６１、弾性体層６２、および、表面層６３を形成する材料としては、それぞれ、加熱ローラ５０の芯金５１、弾性体層５２、および、表面層５３を形成する金属又は材料と同じものを使用できる。又、芯金６１の形状も加熱ローラ５０と同様である。加圧ローラ６０の内部には、熱源６４が設けられる。これは、画像形成装置１の電源ＯＮから画像形成可能になるまでの立ち上げ時間の短縮、トナー像定着時に記録用紙８に熱が移行することに起因する加圧ローラ６０の表面温度の急激な低下等を防止するために設けられる。本実施の形態では、熱源６４にはハロゲンランプが用いられる。

外部加熱手段７０は、加熱ベルトである無端ベルト７１、と、第１支持ローラ７２、および、第２支持ローラ７３の２個の支持ローラと、温度検知部材（以降サーミスタと呼ぶ）７６、７８と、サーモスタット７７とを含む。無端ベルト７１、は、第１支持ローラ７２と第２支持ローラ７３との間に張架されてループ状の移動経路を形成する無端ベルト状部材である。又、無端ベルト７１、は、第１支持ローラ７２と加熱ローラ５０との圧接点から第２支持ローラ７３と加熱ローラ５０との圧接点の間において、加熱ローラ５０の外周方向に長さを持ちかつ加熱ローラ５０の長手方向に亘る帯状の領域で加熱ローラ５０に接触するように設けられる。又、無端ベルト７１は、加熱ローラ５０の矢符５６方向の回転駆動によって矢符７９の方向に従動回転する。無端ベルト７１の材質としては、耐熱性、および、耐久性に優れるものであれば特に制限されないけれども、たとえば、ポリイミド製ベルト、ニッケル電鋳ベルト等が挙げられる。無端ベルト７１、の表面には、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂層を形成してもよい。本実施の形態では、直径３１ｍｍの円筒形状に形成される厚さ１００μｍの無端ベルトを使用する。

第１支持ローラ７２、および、第２支持ローラ７３は、回転自在に支持され、且つ、図示しない加圧手段によって、無端ベルト７１を介して加熱ローラ５０表面に圧接するように設けられるローラ状部材である。第１支持ローラ７２、および、第２支持ローラ７３は無端ベルト７１の、矢符７９方向の回転に従動回転する。第１支持ローラ７２、および、第２支持ローラ７３には、アルミニウム、鉄等の熱伝導率の高い金属からなる金属製ローラを使用できる。金属製ローラは必要に応じてその表面にフッ素樹脂層が形成されてもよい。第１支持ローラ７２、および、第２支持ローラ７３は、その内部に熱源７４，７５を有する。これによって、無端ベルト７１、ひいては加熱ローラ５０が加熱される。熱源７４，７５には電源が接続され、熱源７４，７５を発熱させるための電力が供給される。熱源７４，７５には一般的な熱源を使用できる。本実施形態では熱源７４，７５にはハロゲンランプを使用する。ハロゲンランプは、それぞれ発光長２３６ｍｍ、定格５００Ｗであり、たとえば、図５に示すような配光分布を示す。縦軸は、５ｍｍ当たりの発光量（Ｗ／５ｍｍ）を示し、横軸は、中心からの距離（ｍｍ）を示す。ハロゲンランプの配光分布は、中心から両端に向かって一定の発光量（１０Ｗ／５ｍｍ）であり、中心から１００〜１１０ｍｍの両端部で発光量が高くなる。

なお、第１支持ローラ７２、および第２支持ローラ７３は定着ローラ５０上において互いの軸線が平行になり、かつ間隙を有して離隔するように設けられる。

サーミスタ７６は、無端ベルト７１を介して第２支持ローラ７３に対向する位置において無端ベルト７１に近接するように設けられ、無端ベルト７１が第２支持ローラ７３と接している無端ベルト７１の部分の温度である第２温度を検知する。

サーミスタ７８は、無端ベルト７１を介して第１支持ローラ７２に対向する位置において無端ベルト７１に近接するように設けられ、無端ベルト７１が第１支持ローラ７２と接している無端ベルト７１の部分の温度である第２温度を検知する。

サーモスタット７７は、無端ベルト７１を介して第２支持ローラ７３に対向しかつサーミスタ７６よりも無端ベルト７１の回転方向下流側の位置において、無端ベルト７１に近接するように設けられ、無端ベルト７１の異常昇温を検知する。

本実施形態では、外部加熱部材をベルト状のものとしているが、外部から加熱ローラ５０の表面を効果的に加熱する構成であればよく、たとえばローラ状の外部加熱部材でもよい。

定着部６は、上述したように、制御部９の定着部制御回路６ａにより制御される。すなわち、定着ローラ５０と加圧ローラ６０と外部加熱手段７０とを含む定着機構は、定着部制御回路６ａによってその動作が制御される。

ＣＰＵ９ａは、画像形成指示の入力を受けると、加熱ローラ５０、加圧ローラ６０、および、第１、第２支持ローラ７２，７３の内部にそれぞれ設けられる熱源５４，６４，７４，７５に電力を供給する電源に制御信号を送る。画像形成指示は、画像形成装置１の上面に設けられる操作部７ｂ又は画像形成装置１にＬＡＮを介して接続されるコンピュータ等の外部機器から入力される。制御信号を受けた電源は電力を供給して熱源５４，６４，７４，７５を起動させる。熱源５４，６４，７４，７５は、加熱ローラ５０、加圧ローラ６０、および、無端ベルト７１、表面がそれぞれの設定温度になるように加熱する。

加熱ローラ５０、および、加圧ローラ６０の近傍に設けられる図示しない温度検知センサが設定温度に到達したことを検知し、その検知結果がＣＰＵ９ａに入力されると、ＣＰＵ９ａは加熱ローラ５０を回転駆動させる図示しない駆動手段に制御信号を送り、加熱ローラ５０を矢符５６の方向に回転駆動させる。加熱ローラ５０の駆動に伴って加圧ローラ６０、および、無端ベルト７１、が従動回転する。この状態で、未定着トナー像を担持する記録用紙８が２次転写部４から定着ニップ部５５に搬送される。この記録用紙８が定着ニップ部５５を通過する間に、トナー像を構成するトナーが加熱加圧され、記録用紙８に定着され、画像が形成される。

次に、本発明のウォーミングアップ動作について説明する。ウォーミングアップ動作は、制御部９の定着部制御回路６ａにより制御される。

図６は、本発明のウォーミングアップ動作を示すグラフである。縦軸は温度（℃）を示し、横軸は時間（秒）を示す。

グラフＡは、ベルト７１の温度を示し、グラフＢは、加熱ローラ５０の温度を示し、グラフＣは、加圧ローラ６０の温度を示す。また、グラフＤは、外部加熱手段７０の熱源７４、７５の電力投入タイミングを示し、グラフＥは、加熱ローラ５０の熱源５４の電力投入タイミングを示す。

図７は、定着装置６の加熱制御を示すフローチャートである。
画像形成装置本体の電源がオンされた起動直後、スリープモードからの復帰の際、加熱ローラ５０、ベルト７１が所定の温度（本実施形態では７０℃）以下となっている場合がある。その場合まず、図４に示す定着装置６の外部加熱手段７０の熱源７４、７５に電力を投入する（ステップＳ１）。外部加熱手段７０の無端ベルト７１を第一温度Ｔ１まで加熱した後に、加熱ローラ５０の駆動モータの回転を開始する（ステップＳ２，Ｓ３）。外部加熱手段７０として、本実施形態のようなベルト方式を使用した場合、ベルト７１が低温の時には、第１、第２支持ローラ７２，７３によって型がついて回転しづらくなっている。そのため、ベルト７１が十分柔らかくなる温度Ｔ１までベルト７１を昇温させてから、加熱ローラ５０の駆動モータを回転させる。加熱ローラ５０の表面を効果的に加熱するため、駆動モータの回転開始後も外部加熱手段７０の熱源７４、７５には電力を投入し続ける。

ベルト７１のターゲット温度であるＴ３よりも低い温度Ｔ２に達するか、電力投入開始から時間ｔ２経過後、外部加熱手段７０の熱源７４、７５に投入していた電力を加熱ローラ５０の熱源５４への投入に切り替える（ステップＳ４，Ｓ５）。これにより、これまで外部加熱手段７０の熱源７４，７５やベルト７１に蓄積していた熱量で、電力の投入先を加熱ローラ５０の熱源５４へ切り替えた後も加熱ローラ５０を加熱し続けることができる。

また、電力の投入先を加熱ローラ５０の熱源５４に切り替えているので、加熱ローラ５０を内部から加熱することも可能である。

電力の投入先を加熱ローラ５０の熱源５４に切り替えてからｔ３秒後（たとえば５秒後）、再び電力の投入先を外部加熱手段７０の熱源７４，７５に切り替える（ステップＳ６，Ｓ７）。外部加熱手段７０の熱源７４，７５に切り替えてから温度Ｔ３に到達せず、ｔ４秒後経過すると電力の投入先を加熱ローラ５０の熱源５４に切り替える（ステップＳ８，Ｓ９）。

ベルト７１がターゲット温度Ｔ３に到達した後は、電力の投入先を加熱ローラ５０の熱源５４に切り替え（ステップＳ１０）、ベルトの温度をＴ３に維持するよう熱源７４、７５のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う（ステップＳ１２，Ｓ１３）。外部加熱手段７０の熱源７４、７５への電力供給がＯＦＦのときには、加熱ローラ５０の熱源５４に電力を切り替えて投入する。このような加熱制御を繰り返すことで加熱ローラ５０の温度をターゲット温度Ｔ４（＜Ｔ３）まで加熱を続ける（ステップＳ１１）。加熱ローラ５０の温度がターゲット温度に達するとウォーミングアップ動作を終了する。

加熱ローラ５０の熱源５４であるハロゲンランプの点灯時間を、外部加熱手段７０による加熱を優先する外部優先時間に比べて長くし過ぎると、加熱ローラ５０の表面を効率的に加熱することができないため、昇温時間が延びてしまい、ウォーミングアップに長時間を要してしまう。

そのため、ハロゲンランプ５４の点灯時間を、以下のように制限する。
外部加熱手段を優先する外部優先制御において、所定の温度以下から加熱ローラ５０を加熱するために昇温動作を行った場合の、加熱ローラ５０の熱源５４が点灯した合計時間を測定し、この測定を１０回繰り返す。得られた１０回分の合計時間の平均値を算出し、ハロゲンランプ５４の点灯時間を、算出した平均値の±１０秒以内に制限する。

これにより、ウォーミングアップ時間を短くしてユーザーに不快感を与えることなく、また、異常停止の際にも外部加熱手段の異常な昇温を防ぐことが可能となる。

さらに、外部加熱手段７０の熱源７４，７５の５ｍｍ当りの発光量が、７Ｗ以上の場合は、装置の異常停止の際、オーバーシュートが大きなものとなるので、本発明の加熱制御を用いるのが好ましい。一方、７Ｗ未満では、第１支持ローラ７２、および第２支持ローラ７３に与える熱量が少ないため、後述する従来の外部優先制御でのオーバーシュートと本発明でのオーバーシュートとの差がほとんど見られない。そのため、単純な外部優先制御でウォーミングアップ時間の短い従来の加熱制御を用いる方が良い。

上記のように、電源を投入する熱源を外部加熱手段７０の熱源７４，７５から加熱ローラ５０の熱源５４に切り替えることで、外部加熱手段７０の熱源７４，７５やベルト７１に蓄積していた熱量を放出するので、加熱ローラ５０の駆動モータが異常停止した場合においてもオーバーシュートを抑えることができる。

特に外部加熱手段７０に、単位長さ当たりに投入する電力が大きい場合、効果が顕著に現れる。たとえば、幅の小さい用紙を大量に出力した際に問題となる加熱ローラ５０の端部の過剰昇温対策のために、それぞれ外部加熱手段７０の熱源のハロゲンランプ７４，７５の配光を変更している場合、単一の外部加熱手段７０に大電力のハロゲンランプを挿入している場合などである。

なお、本発明は、上記のような定着装置６の加熱制御を行うための制御プログラムで実現してもよい。

すなわち、画像形成装置の定着装置６が、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行する加熱制御用のＣＰＵ（central processing unit）、上記制御プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記制御プログラムを展開するＲＡＭ（random access
memory）、上記制御プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備える加熱制御装置によって制御される。

そして、上記のような加熱制御を実現するソフトウェアである加熱制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記加熱制御装置に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、実現可能である。

加熱制御プログラムを記録する記録媒体としては、たとえば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などの記録媒体を用いることができる。

また、加熱制御装置を通信ネットワークと接続してデータ通信可能に構成し、上記プログラムコードを、通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、たとえば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。

また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、たとえば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡなどの赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１規格無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星通信回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。

（実施例１）
上記の定着装置６を用いて、ウォーミングアップ動作における加熱制御を行った。図８は、実施例１で用いたランプの配光分布を示す分布図である。

縦軸は、５ｍｍ当たりの発光量（Ｗ／５ｍｍ）を示し、横軸は、中心からの距離（ｍｍ）を示す。ハロゲンランプの配光分布は、中心から両端に向かって一定の発光量（１４Ｗ／５ｍｍ）とした。

Ａ４Ｒ用紙対応の定着装置６において、ベルト７１の温度が１５０℃（Ｔ１）に到達した時点で定着ローラ５０を回転させる。次に、ウォーミングアップ動作開始から１００秒（ｔ２）経過した時点で、電力の投入先を、外部加熱手段７０の熱源７４，７５から加熱ローラ５０の熱源５４に切り替えた。５秒（ｔ３）後、電力の投入先を、加熱ローラ５０の熱源５４から外部加熱手段７０の熱源７４，７５に切り替えた。

外部加熱手段７０の熱源７４，７５に２０秒（ｔ４）電力投入した後に、加熱ローラ５０の熱源５４に電力投入先を切り替えるという制御をベルト７１が２１５℃（Ｔ３）に到達するまで繰り返した。

ベルト７１が２１５℃に到達した後は、ベルト７１を２１５℃に維持するようにＯＮ／ＯＦＦ制御を行った。その後、加熱ローラ５０がターゲット温度に到達した時点でウォーミングアップを終了した。この時のウォーミングアップ時間は１６８秒であった。

同様に室温の状態からウォーミングアップ動作を行い、ウォーミングアップ動作開始から１００秒経過した時点から、上記と同様の電力投入先の切替制御を行い、ベルト７１が２１５℃に到達した時に、熱源への電力投入および加熱ローラ５０の駆動モータをＯＦＦする異常停止状態とした場合、オーバーシュートは２４５℃であった。

（比較例１）
上記の定着装置６において、ベルト７１の温度が１５０℃（Ｔ１）に到達した時点で定着ローラ５０を回転させる。次に、ベルト７１の温度が２１５℃（Ｔ３）になるまで優先的に外部加熱手段７０の熱源７４，７５に電力投入し、ベルト７１が２１５℃に到達した以降は、ベルト７１が２１５℃を維持するようＯＮ／ＯＦＦ制御を行った。その後、加熱ローラ５０がターゲット温度に到達した時点でウォーミングアップを終了した。この時のウォーミングアップ時間は１６１．５秒であった。

同様に室温の状態からウォーミングアップ動作を行い、ベルト７１の温度が２１５℃になるまで優先的に外部加熱手段７０の熱源７４，７５に電力投入する制御を行い、ベルト７１が２１５℃に到達した時に、熱源への電力投入および加熱ローラ５０の駆動モータをＯＦＦする異常停止状態とした場合、オーバーシュートは２７３℃にまで上昇した。

次に加熱ローラ５０の熱源５４に電力投入した時間の合計時間を制御する検討を行った。加熱ローラ５０の熱源５４に電力投入した時間の合計時間が、優先的に外部加熱手段７０の熱源７４，７５に電力投入する優先制御によって、所定の温度以下から加熱した場合の加熱ローラ５０の熱源５４への電力投入時間の合計時間の１０回平均値の±１０秒となるように制御した。

（比較例２）
比較例２では、図５に示す配光分布を有するランプを熱源として用いたこと以外は実施例１と同様にした。

定着装置６において、ベルト７１の温度が１５０℃（Ｔ１）に到達した時点で定着ローラ５０を回転させる。次に、ベルト７１の温度が２２０℃（Ｔ３）になるまで優先的に外部加熱手段７０の熱源７４，７５に電力投入し、ベルト７１が２２０℃に到達した以降は、ベルト７１が２２０℃を維持するようにＯＮ／ＯＦＦ制御を行った。その後、加熱ローラ５０がターゲット温度に到達した時点でウォーミングアップを終了した。この時のウォーミングアップ時間は９６．３秒であり、定着ローラ５０の熱源５４への電力投入時間は、１２．１秒であった。以後、同様の検討を９回行い、加熱ローラ５０の熱源５４への電力投入時間の平均は、１２．５秒であった。

上記と同様に室温の状態からウォーミングアップ動作を行い、ベルト７１の温度が２２０℃になるまで優先的に外部加熱手段７０の熱源７４，７５に電力投入する制御を行い、ベルト７１が２２０℃に到達した時に、熱源への電力投入および加熱ローラ５０の駆動モータをＯＦＦする異常停止状態とした場合、オーバーシュートは２６９℃にまで上昇した。

（実施例２）
定着装置６において、ベルト７１の温度が１５０℃（Ｔ１）に到達した時点で定着ローラ５０を回転させる。次に、ベルト７１が２００℃（Ｔ２）に到達した時点で、電力投入先を、外部加熱手段７０の熱源７４，７５から定着ローラ５０の熱源５４に切り替えた。３秒（ｔ３）後、電力の投入先を、加熱ローラ５０の熱源５４から外部加熱手段７０の熱源７４，７５に切り替えた。

外部加熱手段７０の熱源７４，７５に１０秒（ｔ４）電力投入した後に、加熱ローラ５０の熱源５４に電力投入先を切り替えるという制御をベルト７１が２２０℃（Ｔ３）に到達するまで繰り返した。ベルト７１が２２０℃に到達した後は、ベルト７１を２２０℃に維持するようにＯＮ／ＯＦＦ制御を行った。その後、加熱ローラ５０がターゲット温度に到達した時点でウォーミングアップを終了した。この時のウォーミングアップ時間は１００．９秒であった。

同様に室温の状態からウォーミングアップ動作を行い、ベルト７１が２００℃に到達した時点から、上記と同様の電力投入先の切替制御を行い、ベルト７１が２２０℃に到達した時に、熱源への電力投入および加熱ローラ５０の駆動モータをＯＦＦする異常停止状態とした場合、オーバーシュートが２５１℃であった。

次にＡ３用紙対応の定着装置６を用いて検討を行った。
外部加熱手段７０の熱源７４，７５は、それぞれ配光分布の異なるハロゲンランプを使用した。

図９は、実施例３および比較例３で用いたランプの配光分布を示す分布図である。
縦軸は、５ｍｍ当たりの発光量（Ｗ／５ｍｍ）を示し、横軸は、中心からの距離（ｍｍ）を示す。熱源７５のハロゲンランプの配光分布は、中心から両端に向かって９０ｍｍの位置まで一定の発光量（１４Ｗ／５ｍｍ）とした。熱源７４のハロゲンランプの配光分布は、中心から両端に向かっておよそ９０ｍｍの位置までは発光量がほぼ０であり、１００ｍｍを超える端部において約１０Ｗ／５ｍｍの発光量とした。

実施例３は、このような配光分布のランプを用いたこと以外は、実施例１と同様とした。また、比較例３は、このような配光分布のランプを用いたこと以外は、比較例１と同様とした。

（実施例３）
ベルト７１の温度が１５０℃（Ｔ１）に到達した時点で定着ローラ５０を回転させる。次に、ウォーミングアップ動作開始から１００秒（ｔ２）経過した時点で、電力の投入先を、外部加熱手段７０の熱源７４，７５から加熱ローラ５０の熱源５４に切り替えた。５秒（ｔ３）後、電力の投入先を、加熱ローラ５０の熱源５４から外部加熱手段７０の熱源７４，７５に切り替えた。

外部加熱手段７０の熱源７４，７５に２０秒（ｔ４）電力投入した後に、加熱ローラ５０の熱源５４に電力投入先を切り替えるという制御をベルト７１が２１５℃（Ｔ３）に到達するまで繰り返した。

ベルト７１が２１５℃に到達した後は、ベルト７１を２１５℃に維持するようにＯＮ／ＯＦＦ制御を行った。その後、加熱ローラ５０がターゲット温度に到達した時点でウォーミングアップを終了した。この時のウォーミングアップ時間は１９５秒であった。

同様に室温の状態からウォーミングアップ動作を行い、ウォーミングアップ動作開始から１００秒経過した時点から、上記と同様の電力投入先の切替制御を行い、ベルト７１が２１５℃に到達した時に、熱源への電力投入および加熱ローラ５０の駆動モータをＯＦＦする異常停止状態とした場合、オーバーシュートは２４７℃であった。

（比較例３）
Ａ３用紙対応の定着装置６において、ベルト７１の温度が１５０℃（Ｔ１）に到達した時点で定着ローラ５０を回転させる。次に、ベルト７１の温度が２１５℃（Ｔ３）になるまで優先的に外部加熱手段７０の熱源７４，７５に電力投入し、ベルト７１が２１５℃に到達した以降は、ベルト７１が２１５℃を維持するようＯＮ／ＯＦＦ制御を行った。その後、加熱ローラ５０がターゲット温度に到達した時点でウォーミングアップを終了した。この時のウォーミングアップ時間は１９０．５秒であった。

同様に室温の状態からウォーミングアップ動作を行い、ベルト７１の温度が２１５℃になるまで優先的に外部加熱手段７０の熱源７４，７５に電力投入する制御を行い、ベルト７１が２１５℃に到達した時に、熱源への電力投入および加熱ローラ５０の駆動モータをＯＦＦする異常停止状態とした場合、オーバーシュートは２７５℃にまで上昇した。

画像形成装置１の構成を示す概略図である。 画像形成装置１の制御部９の構成を示すブロック図である。 作像ユニット１０ｙの構成を示す概略図である。 定着部６の構成を示す概略図である。 ランプの配光分布の一例を示す分布図である。 本発明のウォーミングアップ動作を示すグラフである。 定着装置６の加熱制御を示すフローチャートである。 実施例１で用いたランプの配光分布を示す分布図である。 実施例３および比較例３で用いたランプの配光分布を示す分布図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 画像形成部
３ 中間転写部
４ ２次転写部
５ 記録媒体供給部
６ 定着部
５０ 加熱ローラ
５４ ハロゲンランプ
６０ 加圧ローラ
７０ 外部加熱手段
７４，７５ ハロゲンランプ

Claims (8)

1. 軸線回りに回転駆動可能に設けられて、内部に備える内部熱源によって未定着トナー像を担持する記録媒体を加熱し、該未定着トナー像を構成するトナーを溶融させて記録媒体に定着させる加熱手段と、
   加熱手段に圧接して加熱手段との間に圧接部を形成するように設けられて、圧接部に搬送される未定着トナー像を担持する記録媒体を加圧する加圧手段と、
   加熱手段の外方からその外周面に接するように設けられて、加熱手段を加熱する外部加熱手段とを備え、
   ウォーミングアップ動作中に、所定の温度以下から加熱手段を加熱するときに、外部加熱手段の表面温度が、ウォーミングアップ動作における目標温度よりも低い所定の温度となるか、または加熱時間が、ウォーミングアップ動作における目標温度よりも低い所定の温度となる所定の時間に到達した時点で、外部加熱手段を加熱する熱源への電力の投入をオフにし、加熱手段の内部熱源への電力の投入をオンにするよう加熱制御することを特徴とする定着装置。
2. 加熱手段の内部熱源への電力投入時間の合計時間を、外部加熱手段が一定温度を維持するように外部加熱手段の熱源に優先的に電力を投入し、所定の温度以下から加熱手段をウォーミングアップ動作における目標温度に到達させる場合に、加熱手段の内部熱源への電力投入時間の１０回平均値の±１０秒以内として前記加熱制御を行うことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 前記外部加熱手段は、
   前記加熱手段に熱を伝導する加熱ベルトと、
   加熱ベルトを加熱する熱源を内部に備え、該熱源により加熱されるとともに、前記加熱ベルトを回転可能に懸架して支持する２以上の支持ローラとを有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. 前記外部加熱手段の備える熱源は、５ｍｍ当たりの発光量が７Ｗ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の定着装置。
5. 前記外部加熱手段の備える２以上の熱源は、配光分布が異なるように構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の定着装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の定着装置を備えた画像形成装置。
7. コンピュータに請求項１〜５のいずれか１つに記載の定着装置の前記加熱制御を実現させるための温度制御プログラム。
8. コンピュータに請求項１〜５のいずれか１つに記載の定着装置の前記加熱制御を実現させるための温度制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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