JP7058965B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザビームプリンタや複写機などの電子写真方式の画像形成装置で用いられる、画像を記録材に定着する定着装置に関する。

レーザビームプリンタや複写機などの電子写真方式の画像形成装置に搭載される定着装置として、回転可能に構成された筒状のフィルムと、フィルムの回転方向の一部を加熱する加熱手段と、を有するものが知られている。フィルムは駆動源から伝達された駆動力によって回転しながら加熱手段によって加熱されることでフィルム全体が温まる。この定着装置は、低熱容量のフィルムを用いているため、省エネルギー性能が高い、ウォームアップ時間が短い等の特徴がある。

ところで、定着装置のウォームアップ期間にヒータに供給される電力は、ウォームアップ時間を短くするためにヒータに供給可能な最大電力もしくはそれに準ずる電力である場合が多い。従って、何等かの原因によってフィルムの回転開始が遅れた場合、フィルムの回転が停止した状態でヒータに大電力が供給され、フィルムのヒータで加熱されている領域と、加熱されていない領域と、の温度差が多くなり、熱応力が発生する。この熱応力によってフィルムが変形する場合がある。特に、低温環境に定着装置に放置された状態でウォームアップを行った時は上記温度差が大きくなりやすい。

そこで、特許文献１には、定着ベルトと共に回転するローラ軸に固定された回転検知板と、回転検知板の回転を検知するセンサと、を有し、回転検知板の回転が検知されたことを条件に定着ベルトの加熱が開始されるものが開示されている。

特許４３０２４６５

しかしながら、特許文献１の構成は、定着ベルトの回転を検知するために新たな部品及びセンサを設ける必要があり、装置の大型化やコストアップになる可能性がある。本発明の目的は、定着フィルムの回転を簡易な構成で検知し、定着フィルムが熱的ダメージを受けることを回避することができる定着装置を提供することである。

上述の課題を解決するための本発明は、回転可能に構成された筒状のフィルムと、前記フィルムの回転方向における前記フィルムの内面の一部に接触するヒータと、前記フィルムを介し前記ヒータと共に記録材を搬送するニップ部を形成するローラと、前記フィルムの回転方向において前記ヒータが設けられている位置と異なる位置で前記フィルムの内面の温度を検知する温度検知部材と、前記ローラを駆動する駆動源と、前記駆動源に送信する駆動信号の制御と、前記ヒータへ供給する電力の制御と、を行う制御部と、を有し、前記フィルムは前記ローラとの摩擦により前記ローラに従動して回転し、前記フィルムを介した前記ヒータの熱で記録材に形成された画像を記録材に定着する定着装置において、前記装置のウォームアップ期間において、前記制御部は、前記駆動源に駆動信号を発信する前に前記ヒータに第１の電力を供給し、その後、前記駆動源に前記駆動信号を発信した後に前記第１の電力よりも大きな第２の電力を供給し、前記第２の電力の供給開始タイミングが、前記駆動源に駆動信号を発信する前に前記ニップ部で前記第１の電力により温められた前記フィルムの領域が前記温度検知部材の位置を通過するタイミングにおける前記温度検知部材の検知温度の上昇具合に応じて決定されることを特徴とする。

定着装置のウォームアップ時において、定着フィルムの回転を簡易な構成で検知し、定着フィルムが熱的ダメージを受けることを回避することができる。

実施例１に係る、画像形成装置の概略断面図である。 （ａ）は実施例１に係る、定着装置の概略断面図である。（ｂ）は実施例１に係る、ヒータに対するサーミスタの位置を示す図である。 実施例１に係る、ウォームアップ初期制御のフローチャートである。 実施例１に係る、ウォームアップ初期制御時におけるモータ駆動信号、ヒータへの供給電力、サーミスタの検知温度の時間変化を示す図である。 比較例１に係る、ウォームアップ初期制御時におけるモータ駆動信号、ヒータへの供給電力、サーミスタの検知温度の時間変化を示す図である。 実施例２に係る、ウォームアップ初期制御のフローチャートである。 実施例２に係る、ウォームアップ初期制御時におけるモータ駆動信号、ヒータへの供給電力、サーミスタの検知温度の時間変化を示す図である。 実施例３に係る、ウォームアップ初期制御時におけるモータ駆動信号、ヒータへの供給電力、サーミスタの検知温度の時間変化を示す図である。 実施例１に係る、制御ブロック図である。

［実施例１］
（１）画像形成装置例
図１は、本実施例に係る画像形成装置の概略断面図である。この画像形成装置は、電子写真方式を用いて、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のトナー像を重ね合わせることでフルカラー画像を形成する、フルカラーレーザープリンタである。

本実施例に示す画像形成装置２５は、記録材Ｐの搬送ガイド３０と、略直線状に水平方向へ配列されている４つの画像形成ステーション３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋと、定着装置２０と、制御部５０と、ビデオコントローラ５１と、を有する。ビデオコントローラ５１は、画像形成装置２５に接続された不図示のホストコンピュータやイメージスキャナより送信される画像データから、画像形成用の画像信号を形成する。制御部５０は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリとＣＰＵとからなる。メモリには、記録材Ｐ上に画像を形成するための画像形成制御シーケンスや、定着装置２０の定着温度制御などが記憶されている。

４つの画像形成ステーション３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋのうち、３１Ｙはイエロー（以下Ｙと略記）色の画像を形成するイエロー画像形成ステーションである。３１Ｃはシアン（以下Ｃと略記）色の画像を形成するシアン画像形成ステーションである。３１Ｍはマゼンタ（以下Ｍと略記）色の画像を形成するマゼンタ画像形成ステーションである。３１Ｋはブラック（以下Ｋと略記）色の画像を形成するブラック画像形成ステーションである。

各画像形成ステーション３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋは、像担持体としての電子写真感光体（以下、感光体ドラムと記す）１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと、帯電ローラ３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋを有している。また、各画像形成ステーション３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋは、現像装置２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと、クリーニング手段としてのクリーニング器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋを有している。

感光体ドラム１Ｙと帯電ローラ３Ｙと現像装置２Ｙとクリーニング器４Ｙは１つのフレーム（枠体）に収納されてイエローカートリッジＹとして構成されている。また、感光体ドラム１Ｍと帯電ローラ３Ｍと現像装置２Ｍとクリーニング器４Ｍも１つのフレーム（枠体）に収納されてマゼンタカートリッジＭとして構成されている。また、感光体ドラム１Ｃと帯電ローラ３Ｃと現像装置２Ｃとクリーニング器４Ｃも１つのフレーム（枠体）に収納されてシアンカートリッジＣとして構成されている。また、感光体ドラム１Ｋと帯電ローラ３Ｋと現像装置２Ｋとクリーニング器４Ｋも１つのフレーム（枠体）に収納されてブラックカートリッジＫとして構成されている。そして、イエローカートリッジＹの現像装置２Ｙにはイエロートナーが、マゼンタカートリッジＭの現像装置２Ｍにはマゼンタトナーが、それぞれ収納されている。また、シアンカートリッジＣの現像装置２Ｃにはシアントナーが、ブラックカートリッジＫの現像装置２Ｋにはブラックトナーが、それぞれ収納されている。

５は露光手段としてのレーザー走査露光装置（以下、露光装置と記す）である。この露光装置５は、各カートリッジＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋと対応して設けられ、対応する各カートリッジＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに露光を行なうことによって静電潜像を形成する。

６はエンドレスベルト状の中間転写ベルト（中間転写体）である。中間転写ベルト６は、画像形成ステーション３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋの配列方向に沿って設けられている。この中間転写ベルト６は、対向駆動ローラ７とテンションローラ８と２次転写対向ローラ１４の３つのローラに張架されている。そしてその中間転写ベルト６は、対向駆動ローラ７の駆動により各画像形成ステーション３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋの感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに沿って矢印方向に周回移動する。

中間転写ベルト６の外周面（表面）に感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ表面のトナー像を転写する１次転写手段としては、１次転写ローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋを用いている。１次転写ローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋは、中間転写ベルト６を挟んで感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと対向するように配設されている。

１５は中間転写ベルト６用のクリーニング手段としてのベルトクリーニングブレードである。ベルトクリーニングブレード１５は対向駆動ローラ７に対向するように設けられている。

記録材Ｐの搬送手段としては、給紙ローラ６１と、搬送ローラ１７と、レジストローラ１２と、排出ローラ２４などを有する。また、本実施例の画像形成装置２５は、記録材供給部としての記録材カセット６０を備え、記録材カセット６０には記録材Ｐを画像形成装置２５内に導入するための給紙ローラ６１を備えている。記録材Ｐは搬送ローラ１７によってレジストローラ１２に向けて搬送される。

ビデオコントローラ５１は、ホストコンピュータ等の外部装置（不図示）から画像データを受信すると、制御手段５０にプリント信号を送信するとともに受信した画像データをビットマップデータに変換する。尚、画像形成装置２５の画素数は６００ｄｐｉであり、ビデオコントローラ５１はそれに応じたビットマップデータを作成する。プリント信号を受信した制御手段５０は画像形成制御シーケンスを実行する。画像形成制御シーケンスが実行されると、まず感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋを矢印方向に回転する。そしてその感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの外周面（表面）を帯電ローラ３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋにより所定の極性・電位に一様に帯電する。本実施例では感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ表面は負極性に帯電される。そしてその感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ表面の帯電面に対し露光装置５よりビットマップデータ由来の画像信号に応じたレーザー光を走査露光する。これにより感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ表面の帯電面に画像データに応じた静電潜像が形成される。現像装置２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋは、それぞれ現像バイアス電源（不図示）より現像ローラ２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋに印加される現像バイアスを、帯電電位と潜像（露光部）電位の間の適切な値に設定することで、負極性に帯電されたトナーを得る。そしてその負極性に帯電されたトナーが現像ローラ２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋから感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ表面の静電潜像に選択的に付着されることにより、その静電潜像の現像が行われる。

各現像装置２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋによって感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ表面に現像された単色トナー画像は、感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの回転と同期して、略等速で回転する中間転写ベルト６の外周面（表面）へ転写される。即ち、感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと対応する１次転写ローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋに対して、第１の転写バイアス電源Ｖ１Ｙ，Ｖ１Ｍ，Ｖ１Ｃ，Ｖ１Ｋより、トナーと逆極性の正極性の転写バイアスが印加される。これにより感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ表面から各色のトナー画像が中間転写ベルト６表面に重なるように１次転写される。これによって中間転写ベルト６表面にカラートナー画像が担持される。

トナー画像の１次転写後に感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ表面に残った転写残トナーは、クリーニング器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋに設けられているクリーニング部材４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋにより除去される。そしてそのクリーニング部材４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋによって除去された転写残トナーは、クリーニング器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの有する廃トナー容器に回収される。本実施例においてはクリーニング部材として、ウレタンブレードにより作製したクリーニングブレードを用いている。

上記のように、帯電ローラによる帯電工程と、露光装置による露光工程と、現像器による現像工程と、一次転写ローラ９による一次転写工程を中間転写ベルト６の回転に同調して、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対して行う。これによって、中間転写ベルト６表面に各色のトナー画像を順次重ねて形成していく。即ち中間転写ベルト６は、記録材Ｐに形成すべきカラー画像の未定着トナー像を担持する。

一方、記録材カセット６０にセットされている記録材Ｐは、給紙ローラ６１により給紙され、搬送ローラ１７によりレジストローラ１２に搬送される。

レジストローラ１２に搬送された記録材Ｐは、レジストローラ１２の直後に設けられているトップセンサＴＳにより先端が検知される。レジストローラ１２は、トップセンサＴＳによる記録材Ｐ先端の検知に応じて中間転写ベルト６表面の画像位置とタイミングを合わせ、記録材Ｐを中間転写ベルト６と２次転写手段としての２次転写ローラ１３との間の転写ニップ部Ｔｎに搬送する。転写ニップ部Ｔｎは、２次転写ローラ１３を２次転写対向ローラ１４と対向する位置で中間転写ベルト６表面に接触させるように配置することによって、中間転写ベルト６と２次転写ローラ１３との間に形成されている。本実施例の画像形成装置２５における記録材Ｐの搬送速度は２００ｍｍ／秒である。

中間転写ベルト６表面上に担持されたトナー画像は、２次転写ローラ１３に、第２の転写バイアス電源Ｖ２より、トナーと逆極性のバイアスが印加されることによって記録材Ｐ上に転写される。

記録材Ｐ上に転写されたカラートナー画像は、定着手段としての定着装置２０の定着ニップ部Ｎに導入され熱と圧力を受けることによって記録材Ｐ上に定着される。定着装置２０のニップ部Ｎを出た記録材Ｐは排紙ローラ対２４により排出トレイ２５上に排出される。

トナー画像の転写後に中間転写ベルト６表面に残った転写残トナーは、ベルトクリーニング部材１５により除去される。そのベルトクリーニング部材１５でクリーニングされた転写残トナーは、廃トナー容器１６に回収される。本実施例においてはクリーニング部材として、ウレタンブレードにより作製したクリーニングブレードを用いている。

（２）定着装置
図２（ａ）は、定着装置２０の概略断面図である。以下の説明において、定着装置及びこの定着装置を構成する部材に関し、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向である。短手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向である。定着装置２０は、回転可能に構成された筒状の定着フィルム２２と、定着フィルム２２の回転方向に関し定着フィルム２２の一部を加熱する加熱手段としてのヒータ２１と、定着フィルム２２と接触しニップ部を形成する加圧ローラ２３と、を有する。定着フィルム２２と、ヒータ２１と、加圧ローラ２３と、は何れも長手方向に細長い部材である。

加圧ローラ２３は、定着フィルム２２を介してヒータ２１と共に定着ニップ部Ｎを形成し、定着ニップ部Ｎでトナー像が形成された記録材を搬送しながら加熱してトナー像を記録材に定着する。

定着装置２０は、更に、定着フィルム２２の内面に接触するように設けられ、ヒータ２１を支持する支持部材としてのヒータホルダ２６を有する。ヒータホルダ２６は、半円状の形状をした液晶ポリマーなどの耐熱性樹脂であり、定着フィルム２２の回転をガイドする機能も有する。

定着フィルム２２の内面には、定着フィルム２２の回転方向においてヒータ２１によって加熱される定着フィルム２２の領域（定着ニップＮ）と異なる定着フィルム２２の領域を検知するサーミスタＴｈ１が設けられている。本実施例においてサーミスタＴｈ１は、後述するヒータ２１に供給する電力を制御するためと、定着フィルム２２の回転を検知するために、用いられる。

サーミスタＴｈ１の位置について説明する。サーミスタＴｈ１の位置は、定着ニップ部Ｎに近すぎると後述する停止加熱の影響を受けて、定着フィルム２２の回転検知精度が悪化するので好ましくない。逆に、サーミスタＴｈ１の位置が定着ニップ部Ｎから遠すぎる場合は、定着フィルム２２の回転検知に要する時間が長くなり、定着装置のウォームアップ時間が長くなるので好ましくない。ここで、サーミスタＴｈ１の好ましい位置について説明する。図２（ａ）に示すように、定着フィルム２２の長手方向に対し垂直である断面において、ニップ部の記録材搬送方向の中央を通り且つ記録材搬送方向に垂直な方向に延びる仮想線を第１の仮想線ｖｌ１とする。更に、定着フィルム２２の記録材搬送方向の幅が最も広い部分を通り且つ第１の仮想線ｖｌ１と垂直である仮想線を第２の仮想線ｖｌ２とし、第１の仮想線ｖｌ１と第２の仮想線ｖｌ２の交点をＯとする。サーミスタＴｈ１は、第１の仮想線ｖｌ１よりも記録材搬送方向の下流側の領域に設けられていることが好ましい。更に、サーミスタＴｈ１は、交点Ｏから記録材搬送方向の下流側に延びる第２の仮想線ｖｌ２を、交点Ｏを中心に±θ（＝４５度）回転させたときに第２の仮想線ｖｌ２が通過する定着フィルム２２の領域の温度を検知するように設けられることが好ましい。

図２（ｂ）は、ヒータ２１の定着フィルム２２の内面に接触する面と反対側の面に接触するように設けられたサーミスタＴｈ２及びＴｈ３のヒータ２１における位置を示す図である。また、図２（ｂ）に示す記録材Ｐは、画像形成装置２５（定着装置２０）で使用可能である最大幅を有する最大サイズ記録材よりも幅の狭い小サイズ記録材である。本実施例においては、図３（ｂ）に示すように、サーミスタＴｈ２及びＴｈ３はそれぞれ、ヒータ２１の小サイズ記録材が通過する通紙領域及び通過しない非通紙領域の温度を検知する。サーミスタＴｈ２は、後述する定着装置２０の温まり具合を検知するために用いられる。

定着フィルム２２は、筒状の基層２２ａを有しており、ポリイミド等の樹脂系材料、もしくはＳＵＳ等の金属系材料が用いられる。本実施例の基層２２ａはＳＵＳ３０４で形成され、３０μｍの厚みを有する。また定着フィルム２２の内径はφ２４である。基層２２ａの外周面上にはシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性ゴムを薄肉に形成した弾性層２２ｂが形成されており、弾性層２２ｂはシリコーンゴムで形成され３００μｍの厚みを有する。更に、その弾性層２２ｂの外周面上には離型性に優れた性能を示すポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシテトラフルオロエチレン共重合体（ＰＦＡ）からなる離型層２２ｃが２０μｍの厚みで形成されている。

ヒータ２１は、アルミナや窒化アルミなどの基材上に銀ペーストなどからなる発熱抵抗体（不図示）を備える。

ヒータ２１の定着フィルム２２との摺擦面には、図２（ａ）に示すように、摩擦力低下を目的として耐熱性潤滑剤Ｇが塗布されており、またヒータ２１に密着する定着フィルム２２内面にも回転駆動動作により耐熱性潤滑剤Ｇが塗布されている。本実施例の耐熱性潤滑剤はフッ素系オイルにＰＦＡなど分散させたグリースである。本実施例ではヒータ２１が定着フィルム２２への摺動部材と発熱部材を兼ねている。

尚、加熱手段は、本実施例のようなヒータに限らず、定着フィルム２２の回転方向に関し定着フィルム２２の一部を加熱するものであれば良い。例えば、電磁コイルを搭載し金属等の導電部材を加熱する電磁誘導加熱方式がある。電磁コイルに電流を流して発生した磁束によって定着フィルム２２の基層の一部を発熱させる構成でも良い。本実施例のようなヒータを用いる構成においても、ヒータとは別の部材（摺動部材やローラ）が加圧ローラと共に定着ニップ部を形成する構成であっても良い。

次に、加圧ローラ２３は、アルミニウムやステンレス製の丸軸状の芯金２３ａを有する。この芯金２３ａの外周面上にはシリコーンゴムや発泡シリコーンゴム等を厚肉に形成した弾性層２３ｂが形成されている。さらにその弾性層２３ｂの外周面上には最外層としてＰＴＦＥやＰＦＡよりなる離型層２３ｃが形成されている。尚、加圧ローラ２３の外径はφ２６．５である。この加圧ローラ２３は、定着フィルム２２に対して略並行になるようにも設けられた芯金２３ａの長手両端部を装置フレームに回転自在に保持させている。定着フィルム２２、ヒータホルダ２６、ヒータ２１等で構成されるフィルムユニットの長手両端部を、加圧バネなどの加圧手段（不図示）により加圧ローラ２３側に付勢して、定着フィルム２２の外周面（表面）を加圧ローラ２３の表面に接触させている。加圧ローラ２３は、弾性層２３ｂのフィルムユニットで押圧された部分が定着フィルム２２の長手方向に沿って弾性変形し加圧ローラ２３表面と定着フィルム２２表面との間に所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。

（３）定着処理動作
定着装置の定着処理動作について図９の制御ブロック図を用いて説明する。

制御部５０は、プリント信号の入力に応じて加圧ローラ２３の芯金２３ａの一端部に設けられている駆動ギア（不図示）を駆動源としてのモータＭにより回転駆動して加圧ローラ２３を矢印方向へ回転する。この加圧ローラ２３の回転によりニップ部Ｎにおいて加圧ローラ２３表面と定着フィルム２２表面との摩擦力により定着フィルム２２に回転力が作用する。その回転力により定着フィルム２２は矢印方向へ加圧ローラ２３と略同じ周速度で従動回転する。

また、制御部５０は、通電制御手段としてのトライアック３００をオンする。これにより電源からヒータ２１に対し電力供給される。本実施例において、ヒータ２１へ供給可能な最大電力は１０００Ｗである。ヒータ２１は電力供給されて発熱し、ヒータ２１の熱で定着フィルム２２が加熱される。定着フィルム２２の温度は、サーミスタＴｈ１により検知される。制御部５０はサーミスタＴｈ１からの出力信号（温度検知信号）を取り込み、その出力信号に基づいてトライアック３００によってヒータ２１に供給する電力を制御し、定着フィルム２２の温度が所定の定着温度（目標温度）Ｔになるようにする。

サーミスタＴｈ１の検知温度ＮＴが定着温度（目標温度）Ｔに到達し且つ加圧ローラ２３の回転による定着フィルム２２の回転速度が定常化した状態において、未定着のトナー画像Ｚを担持する記録材Ｐがニップ部Ｎに導入される。その記録材Ｐがニップ部Ｎで定着フィルム２２表面と加圧ローラ２３表面とにより挟持搬送され、定着フィルム２２表面の熱とニップ部Ｎの圧力を受けることによって、トナー画像Ｚを記録材Ｐ上に加熱定着する定着処理が行われる。また、小サイズ記録材を連続的に定着処理する場合に、サーミスタＴｈ２の検知温度と、サーミスタＴｈ３の検知温度と、の差分温度に応じて、先行する記録材と後続する記録材の間の距離を変更して非通紙部昇温抑制を行う。

（４）定着装置のウォームアップ初期制御
以下に本実施例の定着装置２０のウォームアップ初期制御について図３のフローチャートを用いて説明する。

画像形成装置２５がプリント信号を受信すると、定着装置２０のウォームアップ初期制御がスタートする（Ｅ１）。始めに、サーミスタＴｈ２によってヒータ２１の温度を検知する（Ｅ２）。これは、定着装置２０の温まり具合を検知するためである。ヒータ２１は、ヒータホルダ２６等の熱容量が大きい部材に接触しているため、定着装置２０の温まり具合を検知するのに適している。また、サーミスタＴｈ２の位置は、図２（ｂ）に示すように、サーミスタＴｈ３よりもヒータ２１の長手中央に近い位置に設けられているので、定着装置２０の外部の環境の影響を受け難い点で定着装置２０の温まり具合を検知するのに適している。尚、定着装置２０の温まり具合を検知するためにサーミスタＴｈ３を用いても良い。

サーミスタＴｈ２の温度が閾値温度（本実施例においては、７０℃）より低い場合は、定着フィルム２２を停止させた状態で２００Ｗ（第１の電力）をヒータ２１に供給して定着フィルム２２を加熱する停止加熱を行う（Ｅ３）。この停止加熱のステップにより、定着フィルム２２の回転方向において、定着フィルム２２に加熱領域と非加熱領域が形成され、それらの間に温度差が生じる。また、この停止加熱でヒータ２１に塗布されているグリースＧの粘度が低下することにより、ヒータ２１と定着フィルム２２の間の摩擦力が低減され、定着フィルム２２を回転駆動する際の定着モータＭの駆動トルクが低下する。この停止加熱時に供給する電力（第１の電力）は、上記温度差によって定着フィルム２２の凹凸変形が起きないようにヒータ２１に供給可能な最大電力よりも十分に小さくすることが望ましい。ヒータ２１に２００Ｗの電力が供給されてから所定時間が経過した後（本実施例では０．５秒）、制御部５０は定着モータＭに対してモータ駆動信号を出す（Ｅ４）。この時、モータ駆動信号を発信するタイミングと、実際に定着モータＭが駆動して加圧ローラ２３が回転し定着フィルム２２が回転を開始するまでに遅れ時間が生じる。この遅れ時間は、モータＭの状態や、モータＭの駆動力を加圧ローラ２３に伝達するギア（不図示）のガタや摩耗、定着ニップＮ間での摩擦力等によって変化するため、予測するのは難しい。故に、定着フィルム２２自体の回転を検知することが必要とされる。本実施例の定着フィルム２２の回転検知の方法は、まず、駆動信号を発信した後にサーミスタＴｈ１を用いて定着フィルム２２の温度を検知する（Ｅ５）。このサーミスタＴｈ１の検知温度ＮＴは、定着フィルム２２が回転していない状態ではほとんど変化しない。一方、定着フィルム２２の回転が開始されると、ヒータ２１で加熱された定着フィルム２２の加熱領域がサーミスタＴｈ１の検知位置まで回転移動するため、検知温度ＮＴの値は上昇する。定着モータＭに駆動信号を出した後のサーミスタＴｈ１の検知温度ＮＴの温度上昇量ΔＮＴ（温度上昇具合）が、閾値以上であるかどうかを判定する（Ｅ６）。本実施例では、閾値を１０℃に設定している。温度上昇量ΔＮＴが閾値より低い場合、定着フィルム２２は回転していないと考えられるので、Ｅ５へと戻る。温度上昇量ΔＮＴが閾値以上の場合、定着フィルム２２は回転していると考えられるので、ヒータ２１に１０００Ｗ（第２の電力）が供給を開始（Ｅ８）してウォームアップ初期制御は終了（Ｅ９）する。つまり、本実施例においては、温度上昇量ΔＮＴに応じてヒータ２１への第２の電力の供給開始タイミングが決定されるのである。この後、サーミスタ検知温度Ｔｈ１の検知温度ＮＴが目標温度（所定温度）Ｔ（１７０℃）に達するまで１０００Ｗを供給してウォームアップを終了する。本実施例においては、ウォームアップ時間を短縮するために、第２の電力をヒータ２１に最大電力（１０００Ｗ）に設定しているものの、最大電力に準じる電力でも良い。

一方、定着装置２０のウォームアップ初期制御は、画像形成装置２５がプリント信号を受信したタイミングでスタートする（Ｅ１）。サーミスタＴｈ２によってヒータ２１の温度を検知（Ｅ２）したときに、サーミスタＴｈ２の検知温度が閾値温度よりも高い場合は、定着モータＭに対して駆動信号を送信する（Ｅ７）。そして、駆動信号を出した後もしくは同時に、ヒータ２１に１０００Ｗの電力を供給する（Ｅ８）。サーミスタＴｈ２の検知温度が閾値温度よりも高い場合は、定着フィルム２２も全周に亘って温度が高い状態である。従って、定着フィルム２２の回転が停止した状態でヒータ２１に１０００Ｗの電力が供給されたとしても、ヒータ２１による加熱領域と非加熱領域との間の温度差はそれほど大きくならならず、定着フィルム２２の熱応力による変形は生じにくい。また、駆動信号を出した後もしくは同時に、ヒータ２１に１０００Ｗの電力を供給する（Ｅ８）場合は、停止加熱（Ｅ３）及び定着フィルム２２の回転検知（Ｅ６）を行う場合よりも、ヒータ２１に１０００Ｗの電力を供給するタイミングが早い。従って、サーミスタＴｈ１の検知温度が目標温度Ｔに達するまでの時間が短く、定着装置２０のウォームアップ時間を短縮できるというメリットがある。

（５）効果検証
図３に示した本実施例のウォームアップ初期制御の効果について、図４及び５に示した本実施例及び比較例の時間変化を比較して説明する。

図４は、低温環境（１０℃）で長時間放置された定着装置２０を用いて、図３に示したウォームアップ初期制御時におけるモータ駆動信号と、ヒータ２１への供給電力と、サーミスタＴｈ１の検知温度ＮＴと、の時間的変化を示したグラフである。

定着装置２０が動作を開始したタイミングを０秒とすると、そのタイミングとほぼ同時にヒータ２１へ２００Ｗが供給されて定着フィルム２２の停止加熱が開始される。その０．５秒後にモータ駆動信号がＯＮになり、１．０秒を経過したあたりで検知温度ＮＴが上昇し始めた。経過時間が１．５秒の時点で検知温度ＮＴの上昇温度量ΔＮＴが１０℃以上になったため、ヒータ２１への供給電力が１０００Ｗに変更されている。

比較例１は、本実施例と同じ定着装置２０を用いるものの、定着装置２０のウォームアップ初期制御が異なる。比較例１では、定着装置２０のウォームアップ初期制御において、図３に示したフローチャートのＥ５およびＥ６で示されるステップがない。つまり、定着フィルム２２の回転検知を行っていない。その比較例１のウォームアップ初期制御時におけるモータ駆動信号と、ヒータ２１への供給電力と、サーミスタＴｈ１の検知温度ＮＴと、の時間変化を表したグラフを図５に示す。図４と同様に定着装置２０が起動したタイミングを０秒とすると、それとほぼ同時にヒータ２１に２００Ｗが供給されて停止加熱が始まる。その０．５秒後にモータ駆動信号がＯＮとなり、それと時を同じくしてヒータ２１への供給電力を１０００Ｗに変更している。

しかしながら、実際に検知温度ＮＴが上昇し始めるのは１秒を経過した辺りからであり、定着フィルム２２が回転していない状態で１０００Ｗが供給される時間が０．５秒間生じている。この場合、定着フィルム２２の加熱領域と非加熱領域で温度差が大きくなりすぎて、定着フィルム２２に過度な熱応力が発生し凹凸状の変形が生じる場合がある。一方で、この様な定着フィルム２２の変形を抑制するため、ヒータ２１への供給電力を上昇させるタイミングを所定の時間だけ常に遅らせる遅延時間を設定する方法も考えられる。しかしながら、この遅延時間は、耐久や部材公差等でギア等の駆動部材が最も摩耗した状況における長い時間に設定する必要があるため、ウォームアップ時間を短縮することと逆行するので現実的ではない。

以上説明したように、本実施例の定着装置は、簡易な構成で定着フィルム２２の回転を検知してヒータの電力制御を行うことで、ウォームアップ時間を短縮しつつ定着フィルム２２の熱応力による変形を抑制することができるという効果を奏する。

尚、本実施例においては、図３のサーミスタＴｈ２の検知温度が７０℃以上の場合（Ｅ２）は、停止加熱（Ｅ３）及び定着フィルムの回転検知（Ｅ６）を行わない制御としたものの、これに限定されない。定着装置２０が温まっている場合において、サーミスタＴｈ２の検知温度によらず停止加熱（Ｅ３）及び定着フィルムの回転検知（Ｅ６）を行っても良い。

［実施例２］
実施例２の画像形成装置２５及び定着装置２０の構成は実施例１と同じであり、ウォームアップ初期制御が異なる。

実施例２の定着装置２０のウォームアップ初期制御を図６のフローチャートに基づいて説明する。図６のＦ１～Ｆ５及びＦ１２～Ｆ１４のステップはそれぞれ、実施例１のウォームアップ初期制御を示す図３のＥ１～Ｅ５及びＦ７～９のステップと同じであるので説明を省略する。本実施例の特徴であるＦ６～Ｆ１１のステップについて説明する。これらのステップは、サーミスタＴｈ１の検知温度ＮＴの温度上昇量ΔＮＴに応じてヒータ２１への供給電力を決定するステップである。温度上昇量ΔＮＴが３℃未満の場合（Ｆ６）、ヒータ２１への供給電力は２００Ｗを維持（Ｆ７）して、Ｆ５に戻る。温度上昇量ΔＮＴが３℃以上６℃未満の場合（Ｆ８）、ヒータ２１への供給電力を５００Ｗに変更（Ｆ９）して、Ｆ５に戻る。温度上昇量ΔＮＴが６℃以上１０℃未満の場合（Ｆ１０）は、ヒータ２１への供給電力を８００Ｗに変更（Ｆ１１）して、Ｆ５に戻る。温度上昇度ΔＮＴが１０℃以上の場合（Ｆ１０）は、ヒータ２１への供給電力を１０００Ｗに変更する（Ｆ１３）。

以上述べたように、本実施例においては、温度上昇量ΔＮＴに応じて段階的にヒータ２１への供給電力を上昇させることで、ウォームアップ時間の短縮を図っている。１０００Ｗ（最大電力）を供給して（Ｆ１３）、ウォームアップ初期制御は終了（Ｆ１４）する。この後、サーミスタＴｈ１の検知温度ＴＮが目標温度（１７０℃）に達するまで１０００Ｗを供給し続けてウォームアップを終了し、定着処理可能な状態になる。ヒータ２１への供給電力が１０００Ｗに到達していない場合はＦ５へ戻る。

図７は、定着装置２０のウォームアップ初期制御時におけるモータ駆動信号と、ヒータ２１への供給電力と、サーミスタＴｈ１の検知温度ＮＴと、の時間的変化を示したグラフである。定着装置２０が動作をスタートしたタイミング（プリント信号を受信したタイミング）を０秒とすると、それと同時に２００Ｗの供給電力で停止加熱が始まり、その０．５秒後にモータ駆動信号がＯＮとなる。１．０秒を経過した時点でサーミスタＴｈ１の検知温度ＮＴが上昇し始め、その温度上昇量ΔＮＴが３℃になった時点で、ヒータ２１への供給電力を５００Ｗに上昇させている。同様に、ヒータ２１への供給電力を温度上昇量ΔＮＴが６℃になった時点で８００Ｗまで上昇させて、温度上昇量ΔＮＴが１０℃になった時点で１０００Ｗまで上昇させる。実施例２では、停止加熱による定着フィルム２２で段階的にヒータ２１への供給電力を上昇させていることから、実施例１のウォームアップ初期制御よりも１０００Ｗ（第２の電力）を供給するタイミングを０．２秒早くすることができる。結果的に、サーミスタＴｈ１の検知温度ＴＮが目標温度（１７０℃）に到達するまでの時間は、実施例１では５．０秒であるのに対し、本実施例においては４．８秒となり、ウォームアップ時間を０．２秒短縮することができた。

本実施例は、簡易な構成で定着フィルム２２の回転を検知してヒータの電力制御を行うことで、ウォームアップ時間を短縮しつつ定着フィルム２２の熱応力による変形を抑制することができるという効果を奏する。

［実施例３］
実施例３の画像形成装置２５及び定着装置２０の構成は実施例１と同じであり、定着装置２０のウォームアップ初期制御のみが異なる。

実施例３のウォームアップ初期制御について図８のフローチャートを用いて説明する。尚、図８のＧ１、２、Ｇ７～Ｇ１２は、実施例１のフローチャート（図３）のＥ１、２、Ｅ４～Ｅ９と同じであるので説明を省略する。本実施例の特徴は、図８のＧ３～６である。

定着モータＭにモータ駆動信号を出す前に、サーミスタＴｈ１で定着フィルム２２の温度を検知（Ｇ３）する。そして、定着フィルム２２が回転停止した状態で２００Ｗの電力をヒータ２１に供給する停止加熱を行う時間を、次のように決定する。サーミスタＴｈ１の検知温度ＮＴが２５℃より低い場合（Ｇ４）は、０．５秒（Ｇ５）とし、検知温度ＮＴが２５℃よりも高い場合（Ｇ４）は、０．２秒（Ｇ６）とする。このように、定着フィルム２２が加熱されず回転もしていないウォーミングアップの初期のタイミングにおける定着フィルム２２の温度に応じて停止加熱時間を変更することを特徴としている。定着フィルム２２の初期温度が高い場合は、ヒータ２１と定着フィルム２２との間に介在するグリースの粘度はそれほど大きくないと考えられる。そこで、定着フィルム２２の回転が検知できる程度（本実施例では０．２秒）まで停止加熱の時間を短くすることで、ウォームアップ時間を短縮（本実施例では０．３秒）することができる。

本実施例は、簡易な構成で定着フィルム２２の回転を検知してヒータの電力制御を行うことで、ウォームアップ時間を短縮しつつ定着フィルム２２の熱応力による変形を抑制することができるという効果を奏する。

尚、本実施例においては、図８のＧ３においてサーミスタＴｈ１を用いたが、グリースの粘度が予測できる温度検知部材であれば他の温度検知部材を用いることもできる。例えば、ヒータ２１の温度を検知するためのサーミスタＴｈ２を用いても良い。

２１ ヒータ
２２ 定着フィルム
２３ 加圧ローラ
５０ 制御部
Ｍ モータ
Ｎ 定着ニップ
Ｔｈ１ フィルムの温度を検知するサーミスタ
Ｔｈ２ ヒータの温度を検知するサーミスタ

Claims (4)

1. 回転可能に構成された筒状のフィルムと、
   前記フィルムの回転方向における前記フィルムの内面の一部に接触するヒータと、
   前記フィルムを介し前記ヒータと共に記録材を搬送するニップ部を形成するローラと、
   前記フィルムの回転方向において前記ヒータが設けられている位置と異なる位置で前記フィルムの内面の温度を検知する温度検知部材と、
   前記ローラを駆動する駆動源と、
   前記駆動源に送信する駆動信号の制御と、前記ヒータへ供給する電力の制御と、を行う制御部と、
   を有し、前記フィルムは前記ローラとの摩擦により前記ローラに従動して回転し、前記フィルムを介した前記ヒータの熱で記録材に形成された画像を記録材に定着する定着装置において、
   前記装置のウォームアップ期間において、前記制御部は、前記駆動源に駆動信号を発信する前に前記ヒータに第１の電力を供給し、その後、前記駆動源に前記駆動信号を発信した後に前記第１の電力よりも大きな第２の電力を供給し、
   前記第２の電力の供給開始タイミングが、前記駆動源に駆動信号を発信する前に前記ニップ部で前記第１の電力により温められた前記フィルムの領域が前記温度検知部材の位置を通過するタイミングにおける前記温度検知部材の検知温度の上昇具合に応じて決定されることを特徴とする定着装置。
2. 前記画像を記録材に定着する定着処理をしている間、前記制御部は、前記温度検知部材の検知温度が所定温度になるように前記ヒータに供給する電力を制御することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記温度検知部材を第１の温度検知部材とした場合に、前記ヒータの温度を検知する第２の温度検知部材を有し、
   前記ウォームアップ期間において、
   前記ヒータに電力が供給される前の前記第２の温度検知部材の検知温度が閾値温度よりも低い場合、前記制御部は、前記駆動源に駆動信号を発信する前に前記ヒータに第１の電力を供給し、その後、前記駆動源に前記駆動信号を発信した後に前記第１の電力よりも大きな第２の電力を供給し、前記第２の電力の供給開始タイミングが、前記駆動源に駆動信号を発信する前に前記ニップ部で前記第１の電力により温められた前記フィルムの領域が前記第１の温度検知部材の位置を通過するタイミングにおける前記第１の温度検知部材の検知温度の上昇具合に応じて決定され、
   前記ヒータに電力が供給される前における前記第２の温度検知部材の検知温度が前記閾値温度より高い場合、前記駆動源への電力供給と同時もしくはその直後に前記ヒータに前記第２の電力を供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記第２の温度検知部材は、小サイズ記録材が通過する領域に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。

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