JP2004287414A - 像加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 短時間で画像形成可能となる温度に立ち上げる。また、立ち上げ動作終了後のオーバーシュート量を少なくする。
【解決手段】 中央部の発熱量が端部の発熱量よりも大きいヒータＡと端部の発熱量が中央部の発熱量よりも大きいヒータＢとを有し記録材上の画像を加熱する加熱ローラと、加熱ローラ２の温度を検知するサーミスタと、加熱ローラの温度が目標温度になるようにヒータＡとヒータＢへの通電を制御する通電制御手段と、加熱ローラの温度が画像形成可能となる目標温度まで立ち上げる際に、予め設定した設定温度に達したらヒータＡへの通電を停止して立ち上げる第一の立ち上げモードと、目標温度までヒータＡとヒータＢとを用いて立ち上げる第二の立ち上げモードと、を有する像加熱装置において、立ち上げ動作開始時の検知温度に応じて立ち上げモードを選択する選択手段を有する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、定着装置等の像加熱装置及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。

電子写真方式を用いた画像形成装置は、通常記録材と静電的に該記録材に担持された樹脂、磁性体、着色料等からなるトナーとを、互いに圧接・回転している加熱手段（ローラ、エンドレスベルト体等）と加圧手段（ローラ、エンドレスベルト体等）の圧接部（ニップ部）で挟持搬送しながら熱と圧力を加えることなどで、溶融定着せしめる定着装置を有している。

一般に、電子写真記録方式により記録材上に形成したトナー画像を記録材に加熱定着させるために像加熱装置としての定着装置が用いられる。

定着装置は、発熱するヒータを備えた加熱ローラと、加熱ローラに圧接し、記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧ローラとを有し、記録材上のトナー像を熱と圧によって記録材に定着させるものである。

トナー画像が転写された記録材がガイドに案内されて加熱ローラ及び加圧ローラ間に搬入され、記録材が加熱、加圧されることによってトナー画像のトナーが記録材に溶融定着され記録材上のトナー画像が記録材へ定着される。

このように定着に必要な条件は、記録材上のトナー層を溶融させるローラ温度、トナー層が加熱ローラ及び加圧ローラ間を通過する時間並びに加熱ローラと加圧ローラとの圧力で与えられ、記録材が加熱ローラ及び加圧ローラ間を通過する時間は加熱ローラ及び加圧ローラの周速と加熱ローラ及び加圧ローラ間のニップ幅で決められる。

また、ヒータは小サイズの記録材を通紙したときに生ずる非通紙部昇温を防止するため、図５のようにヒータＡ４、ヒータＢ５の長手方向の発熱量分布を二種類に異ならせて分けて設け、それらの発熱量分布による発熱量のピーク位置が概略重ならないように構成する。

即ち、通常の画像形成時の幅の狭い小サイズの記録材の場合には、ヒータＢの点灯比率を下げて温度制御を行う。また、幅の広い記録材の場合には、両ヒータを時間分割で順次発熱させて制御する。図５におけるヒータＡ４、ヒータＢ５のそれぞれの出力は、ヒータＡの出力が８００Ｗ程度、ヒータＢの出力が４００〜６００Ｗ程度である。この値は、ウォームアップ時などのヒータＡ４、ヒータＢ５を同時にＯＮした時でも、画像形成装置の許容電力を超えない範囲であることと、小サイズ記録材の時でもヒータＡ４のみで十分定着できるような条件からそれぞれの出力が決まっている。

一方、複数の色トナーを混色させてカラー画像を形成するカラー画像形成装置においては、記録材上のトナー像に接触する加熱ローラの硬度が高いと、ニップ部で未定着トナー像が広がってしまい、鮮明なカラー画像を得ることができない。そのため、加熱ローラの芯金上に弾性層を設けて、弾性層によりトナー像が広がることを防止して、鮮明なカラー画像を得るようにしている。

このような構成の定着装置の立ち上げ動作では、ヒータＡ及びヒータＢをそれぞれ最大
電力でフル点灯させることで、加熱ローラを予め設定した立ち上げ終了温度まで短時間で到達させることができる。

ところが、弾性層を有する加熱ローラを加熱させると、以下の問題が生ずる。弾性層の熱伝導率が低いために熱が芯金に与えられてから弾性層を経由して表面に至るまでに時間を有するため、表面の温度が目標温度に達した後に、ヒータの通電を終了しても遅れて内部の熱が表面に伝わるオーバーシュートが生ずる。オーバーシュートを小さくするために、発熱量を小さくする方法があるが、その場合には立ち上げ時間が長くなる。

そのため、立ち上げ時間を極端に長くすることなく、オーバーシュートを防止する方法として、特許文献１に記載されているように、加熱ローラの表面温度が所定温度になったらメインヒータを強制的にＯＦＦして、サブヒータのみを動作させて、サブヒータのみの動作時に中央部のオーバーシュートを生じさせて、温度分布を均一に保つ方法がある。
特開昭６２−１２４５８１号公報

しかし、オーバーシュート量は、加熱ローラに供給した熱量に大きく依存する。即ち、ヒータの点灯時間が長ければ加熱ローラ内に蓄積される熱量も多くなり、オーバーシュート量も大きくなる。逆に、ヒータの点灯時間が短ければ、オーバーシュート量は小さくなる。したがって、ジャム処理後のリカバリ動作時のような加熱ローラの温度が高いような場合には、加熱ローラの表面温度が目標温度に至るまでの時間は短時間ですむため、メインヒータを連続してＯＮしてもオーバーシュート量は小さくなる。そのため、加熱ローラの表面温度によらずに、一律に上記所定温度に至ったときにメインヒータを強制的にＯＦＦにする制御を行うと、メインヒータを点灯してもオーバーシュート量が小さいにもかかわらず、サブヒータのみで立ち上げ動作を行う結果、リカバリに時間を要する問題が生ずる。

本発明は、短時間で画像形成可能となる温度に立ち上げることを目的とする。

本発明の他の目的は、立ち上げ動作終了後のオーバーシュート量を少なくすることを目的とする。

本発明の更なる目的は、中央部の発熱量が端部の発熱量よりも大きい第一発熱体と端部の発熱量が中央部の発熱量よりも大きい第二発熱体とを有し、記録材上の画像を加熱する加熱体と、加熱体の温度を検知する温度検知体と、加熱体の温度が目標温度になるように第一発熱体と第二発熱体への通電を制御する通電制御手段と、加熱体の温度が画像形成可能となる目標温度まで立ち上げる際に、予め設定した設定温度に達したら第一発熱体への通電を停止して立ち上げる第一の立ち上げモードと、前記目標温度まで第一発熱体と第二発熱体とを用いて立ち上げる第二の立ち上げモードと、立ち上げ動作開始時の検知温度に応じて立ち上げモードを選択する選択手段と、を有する像加熱装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の像加熱装置にあっては、中央部の発熱量が端部の発熱量よりも大きい第一発熱体と端部の発熱量が中央部の発熱量よりも大きい第二発熱体とを有し記録材上の画像を加熱する加熱体と、加熱体の温度を検知する温度検知体と、加熱体の温度が目標温度になるように第一発熱体と第二発熱体への通電を制御する通電制御手段と、加熱体の温度が画像形成可能となる目標温度まで立ち上げる際に、予め設定した設定温度に達したら第一発熱体への通電を停止して立ち上げる第一の立ち上げモードと、目
標温度まで第一発熱体と第二発熱体とを用いて立ち上げる第二の立ち上げモードと、を有する像加熱装置において、立ち上げ動作開始時の検知温度に応じて立ち上げモードを選択する選択手段を有することを特徴とする。

また、磁界による渦電流により発熱する導電層を有し、記録材上の画像を加熱する加熱体と、磁界を生じ、加熱体の端部よりも中央部の発熱量を多くする第一のコイルと、磁界を生じ、加熱体の中央部よりも端部の発熱量を多くする第二のコイルと、加熱体の温度を検知する温度検知体と、加熱体の温度が目標温度になるように第一のコイルと第二のコイルへの通電を制御する通電制御手段と、加熱体の温度が画像形成可能となる目標温度まで立ち上げる際に、予め設定した設定温度に達したら第一のコイルへの通電を停止して立ち上げる第一の立ち上げモードと、目標温度まで第一のコイルと第二のコイルとを用いて立ち上げる第二の立ち上げモードと、を有する像加熱装置において、立ち上げ動作開始時の検知温度に応じて立ち上げモードを選択する選択手段を有することを特徴とする。

さらに、本発明の画像形成装置にあっては、画像を形成する画像形成手段を有する画像形成装置において、画像形成装置は上記の像加熱装置を備えることを特徴とする。

本発明は、短時間で画像形成可能となる温度に立ち上げることができる。

また、立ち上げ動作終了後のオーバーシュート量を少なくすることができる。

以下に図面を参照して、この発明の最良な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（第一の実施の形態）
図１は実施の形態に係る定着装置１の断面構成を示す断面図である。図１において、定着装置１は、加熱体である加熱ローラ２と加熱ローラ２に圧接する加圧体である加圧ローラ３とを有している。定着装置１は、加熱ローラ２内の複数の発熱体である２本のヒータ（ヒータＡ４、ヒータＢ５）で加熱ローラ２の表面を所定温度に加熱した状態で加熱ローラ２と加圧ローラ３との間（ニップ）にトナー像を担持した記録材を通す（挟持搬送する）ことにより、記録材のトナー像側（上面側）を加熱及び加圧してトナーを溶融定着させてシート上にトナー画像を定着させるようになっている。

加熱ローラ２は、中空円筒体であり、内部中空の肉厚３．０ｍｍ以下の金属芯金を用いており、その表面上にＰＴＦＥ等の離型性樹脂層を設けている。そして、金属芯金内にヒータＡ４、ヒータＢ５を配置している。また、加熱ローラ２の表面の軸方向中心部付近には温度検知体としてのサーミスタ６が接触しており、加熱ローラ２の表面の温度を測定している。

第一発熱体であるヒータＡ４、第二発熱体であるヒータＢ５の軸方向における発熱量分布（以下、配熱分布という）は、図５に示した従来と同じものを使用する。なお、本実施の形態では、ハロゲンヒータを用いた。

すなわち、ヒータＡ４は最大幅に対して６０〜８５％の小サイズ記録材に対応する中央部分に発熱量のピーク位置（以下、配熱ピーク）を有する。以下ではこのヒータＡ４の配熱分布を中央配熱高という。ヒータＢ５はヒータＡ４の配熱ピーク以外の軸方向両端部に
配熱ピークを有する。以下ではこのヒータＢ５の配熱分布を端部配熱高という。これらヒータＡ４、ヒータＢ５の配熱分布は配熱ピークが概略重ならないように構成される。ヒータＡ４、ヒータＢ５は、それぞれのヒータへの通電を制御する通電制御手段により制御されている。

そして、ウォームアップ時及びスリープモードからのリカバリ時にはヒータＡ４、ヒータＢ５を同時に発熱させる。

また、通常の画像形成時に幅の狭い小サイズ記録材に画像形成する場合には、ヒータＡ４のみ使用して温度制御を行うことにより加熱ローラ２の表面の軸方向端部における昇温の発生を防止する。

一方、通常の画像形成時に幅の広い記録材に画像形成する場合には、ヒータＡ４、ヒータＢ５を両方使用し、時間分割で順次発熱させて制御している。

本実施の形態におけるヒータ出力は従来と同じであり、ヒータＡ４の出力が８００Ｗであり、ヒータＢ５の出力が４００Ｗである。

本実施の形態におけるウォームアップ時、スリープモードからのリカバリ時、スタンバイから画像形成への移行時（総称を画像形成可能状態までの間という）に用いられているヒータシーケンスと、その時の加熱ローラ２の温度分布、加熱ローラ２のローラ形状を図２で示す。

本実施の形態では、ウォームアップ時やスリープモード、スタンバイ状態からのリカバリ時では、４種類の設定温度を設けている。

コピー開始可能状態である定着温度を第１設定温度ＴＴ、第２設定温度Ｔ１、第３設定温度Ｔ２、第４設定温度Ｔ３であり、Ｔ３＜Ｔ１＜ＴＴ＜Ｔ２の関係を持つ。例えば本実施の形態では、第１設定温度ＴＴ＝１９０℃、第２設定温度Ｔ１＝１８５℃、第３設定温度Ｔ２＝１９５℃、第４設定温度Ｔ３＝１７０℃と設定している。本実施の形態では、定着時の温調温度を１９０℃で温調され、また、スタンバイ時には１９０℃で温調される。

本実施の形態では、電源投入やスリープモードからのリカバリ時、加熱ローラ２の温度が十分に下がっている状態（例えば装置が夜間に冷えきった早朝（以下朝一という））の時と、ジャム処理後や、電源ＯＦＦ後すぐに電源ＯＮした時のような加熱ローラ２の温度がある程度熱い状態の時とで、ヒータシーケンスを変えている。このヒータシーケンスの変更は、第４設定温度Ｔ３より加熱ローラ２の温度が高いか低いかで区別して行われている。

先ず、朝一での電源投入やスリープモードからのリカバリのようなサーミスタ６で測定した加熱ローラ２の温度が第４設定温度Ｔ３よりも低い状態であるときは以下のヒータシーケンスを用いる。

図２（ａ）のように、ヒータＡ４、ヒータＢ５の両方ともＯＮする。その後、加熱ローラ２の温度が、第２設定温度Ｔ１に到達した時に、中央配熱高のヒータＡ４を通電停止手段としての通電停止部により強制的にＯＦＦし、その直後から端部配熱高のヒータＢ５のみで第３設定温度Ｔ２を保つように温調が始められる。

この時、Ｔ１＜ＴＴ＜Ｔ２の関係があるため、第２設定温度Ｔ１に到達後は、ヒータＢ５はＯＮしたままで加熱ローラ２の温度を第３設定温度Ｔ２まで上昇させていく。その上
昇途中に、コピー開始可能状態である第１設定温度ＴＴに到達し、第１設定温度ＴＴに到達後からコピーやプリントの画像形成をいつでも開始できるようになっている。

この時の加熱ローラ２の温度分布は図２（ｂ）にあるように経時変化する。つまり、第２設定温度Ｔ１に到達した時点では、温度分布１に示すように、加熱ローラ２の温度が前奥で均一あるいは端部温度ダレ状態になっている。

第１設定温度ＴＴ到達時においては、温度分布２に示すように、ヒータＢ５の端部配熱高により、加熱ローラ２の軸方向端部の温度が加熱ローラ２の軸方向中央部の温度よりも相対的に高くなっている。

その第１設定温度ＴＴ到達時の加熱ローラ２のローラ形状は図２（ｃ）のローラ形状２に示すように、加熱ローラ２の軸方向端部の芯金が加熱膨張されて、加熱ローラ２の両端部の直径が増大し、結果的に逆クラウン形状が適度に形成されている。

この加熱膨張からできる逆クラウン増加量は、軸方向端部と軸方向中央部の温度差条件により、加工による逆クラウン形成よりも微調整ができるため、ウォームアップ時等の２本のヒータＡ４、ヒータＢ５を同時にＯＮした時にだけ適用できる最適な逆クラウン形状を形成することができる。本実施の形態では、軸方向端部と軸方向中央部の温度差を１０℃程度にすることにより、約５０μｍのクラウン量形成が可能となっている。

仮に本実施の形態のヒータシーケンスを用いないで、ウォームアップ時等の２本のヒータＡ４、ヒータＢ５を同時にＯＮした時における定着しわ対策のためだけに加工による逆クラウン形状を形成したならば、ウォームアップ時の逆クラウン量の減少を考慮し、最初から過剰に大きい逆クラウン形状を形成しなければならなくなり、逆クラウン量増加による弊害の後端はねや端部波打ちじわと、逆クラウン量低下による弊害の定着しわの両方を防止するクラウン量がなくなってしまうと考えられる。

よって、本実施の形態のヒータシーケンスを用いることにより、ウォームアップやリカバリ等の２本のヒータＡ４、ヒータＢ５を同時にＯＮした時に、加熱ローラ２の逆クラウン量を加工により増加させることなく最適な逆クラウン形状を形成でき、後端ハネ等の弊害なく、定着しわを防止することができた。

第１設定温度ＴＴ到達後は所定時間ｔ１が経過するまでの間、ヒータＢ５のみで第３設定温度Ｔ２に基づく温調が行われる。この時の制御では、第３設定温度Ｔ２に到達するまではヒータＢ５はＯＮし続け、またヒータＢ５は端部配熱高のため、加熱ローラ２の軸方向中央部の温度上昇速度は、ヒータＡ４のＯＮ時よりも緩やかになる。

これにより、第３設定温度Ｔ２に到達するまでは、加熱ローラ２の端部温度が中央部温度より高い状態で維持されたままであるため、図２（ｃ）のローラ形状３のように、逆クラウン形状を維持したままでいることができる。

同様に、加熱ローラ２の表面温度が、第３設定温度Ｔ２に到達した後もヒータＢ５のＯＮ／ＯＦＦ制御だけが行われ、端部配熱高のヒータＢ５で温調されるため、加熱ローラ２の端部温度が中央部温度より高い状態で維持され、逆クラウン形状を維持したままでいることができる。

よって、コピー開始可能な第１設定温度ＴＴ到達から所定時間ｔ１が経過するまでは、加熱ローラ２のローラ形状として常時逆クラウン形状を利用することができ、朝一ウォームアップ時やスリープモードからのリカバリ時等によるクラウン形状消失や正クラウン形
状の形成による定着しわを抑制することができる。ここで所定時間ｔ１は、本実施の形態では３〜５分である。

また、本実施の形態のヒータシーケンスを用いることにより、中央配熱高のヒータＡ４をウォームアップ及びリカバリ時に、従来のように間引くことなく比較的長時間ＯＮすることができるため、加熱ローラ２のローラ形状を逆クラウン形状に保ちながら、ウォームアップ及びリカバリ時間を大幅に短縮することができた。

また、立ち上げ動作が開始するときの加熱ローラ２の表面温度が低い場合には、立ち上げ終了温度までに加熱ローラ２を加熱する時間が長いため、加熱ローラ２に供給する熱量が極めて大きくなる。したがって、メインヒータをＯＦＦしても内部の熱が外部に遅れて現れるようなオーバーシュート量が大きいため、このようなシーケンスを用いることで、立ち上げ動作が終了してもその後のオーバーシュート量を小さくでき、その結果、加熱ローラ２の長手方向の温度むらを均一にすることができる。

次に、ジャム処理後や、電源ＯＦＦ後すぐにＯＮした時のような加熱ローラ２の温度が第４設定温度Ｔ３より高い場合は、以下のシーケンスを用いる。

ヒータＡ４、ヒータＢ５を両方ともＯＮする。その後、加熱ローラ２の温度が第１設定温度ＴＴに到達したらコピーやプリントをいつでも開始できるようにする。コピー開始可能後のシーケンスは上述した加熱ローラ２の温度が第４設定温度Ｔ３より低い時のヒータシーケンスと同様である。即ち、メインヒータを強制的にＯＦＦする温度Ｔ１に達しても、メインヒータへの通電を継続して、メインヒータを強制的にＯＦＦする温度をＴ１よりも高い温度ＴＴに温度変更手段により変更するものである。

このシーケンスを行うのは、加熱ローラ２がある程度熱い状態から上述した加熱ローラ２の温度が第４設定温度Ｔ３より低い時のヒータシーケンスを行うと、ウォームアップ時間が遅くなってしまうという弊害があるからである。

つまり、加熱ローラ２がある程度熱い状態からヒータＡ４、ヒータＢ５を同時にＯＮしても、すぐに第２設定温度Ｔ１に達するため、メインヒータの点灯時間が短く、オーバーシュート量が少ない。また、画像形成可能状態になっても、ヒータＢのみで立ち上げ動作を継続するため、オーバーシュートによる加熱ローラの温度むらを防止できる。

また、加熱ローラ２がある程度熱い状態の時は、加熱ローラ２の温度はすぐに第１設定温度ＴＴに達してしまい、その後ヒータＢ５で温調するので、放熱等による加熱ローラ２の端部温度ダレは起こりにくく、加熱ローラ２の逆クラウン量が減ることもないので、十分に定着しわを抑制することができる。

ウォームアップ時、スリープモードからのリカバリ時、スタンバイから画像形成への移行時に用いられているヒータシーケンスを図３のフローチャートで説明する。

図３において、立ち上げ動作開始時の検知温度ＴＨをサーミスタ６で検知した加熱ローラ２の表面温度とする。

まず、Ｓ１１で加熱ローラ２の検知温度ＴＨをサーミスタ６で検知してＳ１２に進む。

Ｓ１２で検知温度ＴＨ＜第４設定温度Ｔ３であるかチェックし、スタート時の加熱ローラ２の温度が熱いかどうか判断する。Ｓ１２で検知温度ＴＨ＜第４設定温度Ｔ３であったならば第一の立ち上げモードであるＳ１３に進み、ヒータＡ４、ヒータＢ５の両方ともＯ
Ｎして加熱ローラ２を加熱させ、Ｓ１４に進む。Ｓ１２で検知温度ＴＨ＜第４設定温度Ｔ３でなければ、第二の立ち上げモードのＳ１１１に進むが、Ｓ１１１、Ｓ１１２については後述する。

Ｓ１４で加熱ローラ２の温度が第２設定温度Ｔ１に到達したかどうかチェックする。加熱ローラ２の温度が第２設定温度Ｔ１に到達していなければＳ１３に戻ってヒータＡ４、ヒータＢ５の両方ともＯＮして加熱ローラ２を加熱させる。加熱ローラ２の温度が第２設定温度Ｔ１に到達していればＳ１５に進み、ヒータＡ４をＯＦＦし、ヒータＢ５のみで加熱ローラ２の温度を第３設定温度Ｔ２に保持するように温調を行い、Ｓ１６に進む。

Ｓ１６で検知温度ＴＨ≧第１設定温度ＴＴをチェックし、加熱ローラ２の温度が第１設定温度ＴＴに到達したかを判断する。加熱ローラ２の温度が第１設定温度ＴＴに到達したならば、Ｓ１７に進みコピー開始可能信号をＯＮし、Ｓ１８に進み、続けてヒータＢ５のみで第３設定温度Ｔ２で温調し、Ｓ１９に進む。第１設定温度ＴＴに到達していなければ、またＳ１５に戻り、ヒータＢ５で第３設定温度Ｔ２で温調を進める。

Ｓ１９でコピー開始信号が入力されたかどうかチェックし、入力された場合は、本実施の形態のヒータシーケンスは終了する。入力されない場合にはＳ１１０に進み、第１設定温度ＴＴから所定時間ｔ１経過したかどうかチェックし、経過してない場合は、Ｓ１８に戻り再びヒータＢ５で第３設定温度Ｔ２で温調し、経過した場合、本実施の形態のヒータシーケンスは終了する。

上述の中で、Ｓ１２で検知温度ＴＨ＜第４設定温度Ｔ３ではなかった時に進むＳ１１１は、スタート時の加熱ローラ２の温度が比較的高かった場合のヒータシーケンスである。Ｓ１２で検知温度ＴＨ＜第４設定温度Ｔ３ではなかったら、Ｓ１１１に進み、ヒータＡ４、ヒータＢ５の両方ともＯＮし、Ｓ１１２に進む。

Ｓ１１２において、加熱ローラ２の温度が第１設定温度ＴＴに達していれば、Ｓ１７に進み、コピー開始信号をＯＮし、Ｓ１８に進む。Ｓ１１２で加熱ローラ２の温度が第１設定温度ＴＴに達していなければ、Ｓ１１１に戻り、再びヒータＡ４、ヒータＢ５の両方をＯＮする。

検知温度ＴＨ＜第４設定温度Ｔ３ではなかった時でも、Ｓ１７以降は、スタート時の加熱ローラ２の温度が比較的低かった場合のヒータシーケンスと同様である。

（画像形成装置概要）
図４を用いて本実施の形態の定着装置１が用いられる画像形成装置の全体構成及び動作を説明する。図４は画像形成装置の概略構成断面図を示す。

画像形成装置４０の上面には、自動原稿読み取り部４１が位置している。自動原稿読み取り部４１は、原稿の両面を反転し、プラテンガラス上に自動給送し、ＣＣＤ等の受光素子によってプラテンガラス上の原稿の画像情報を読み取り、画像信号として出力する。

次に、不図示の画像処理部で自動原稿読み取り部４１より出力する画像信号を、レーザ記録に適した記録信号に変換、処理を行う。

レーザ光学系４２は、記録信号によって発光し、回転する感光体ドラム４３上に光走査を行い、一次帯電器４５によって帯電された感光体ドラム４３上に潜像を形成する。

ここで、感光体ドラム４３とその周辺部に設けた一次帯電器４５、表面電位計５０、現
像器４６、ポスト帯電器４７、転写帯電器５１、分離帯電器５２、クリーナ４８、前露光ランプ４９とから画像形成部４４が構成されている。

画像形成部４４は、感光体ドラム４３上の潜像を現像してトナー像とする。その後、トナー像は、感光体ドラム４３上から給紙部９ａ〜９ｄのいずれかから同期して給紙される記録材Ｐ上に転写される。これによって、記録材Ｐにトナー像が担持されることとなる。

片面画像形成モード時は、転写後のトナー像Ｔを担持した記録材Ｐは搬送ベルト５３で搬送され定着装置１で定着された後、排紙部５６より排出される。

なお、排紙部５６には、図示されていないが、ステープル等の仕上げを可能とするフィニッシャが設けられていて、排紙された複数枚の記録材Ｐ毎にステープル処理がなされる。

両面画像形成モード時は、定着装置１によって記録材Ｐの片面への画像定着を終了した片面画像形成済みの記録材Ｐは、反転搬送部６０へ搬送され、反転部３１で反転された後、反転された記録材Ｐを搬送する反転搬送路を通過して画像形成部４４へ再送され、記録材Ｐの裏面へのトナー像Ｔの転写が行われる。

反転搬送部６０は、片面画像形成済みの記録材Ｐをスタック内に集積してこの集積後に排出する方式と異なり、スタックを設けない片面画像形成済みの記録材Ｐを直ちに画像形成部４４へ搬送する“ノンスタック方式”の反転搬送部である。この種のノンスタック方式の反転搬送部は、スタック部分でのロスをなくす効果を有している。

また、スタック方式の反転搬送部では、記録材Ｐをスタック内に集積して一次載置を行うため、記録材Ｐがどのローラにもニップされない状態が生じ、定着直後の片面画像形成済みの記録材Ｐに必ず発生するカールによりスタック等の載置部でのジャムや重送等の発生が非常に多かった。しかし、ノンスタック方式の反転搬送部では、常に記録材Ｐはローラにニップされているため、スタック方式での給送信頼性低下の要因は大幅に低減される。

なお、この画像形成装置４０では、ノンスタック方式の両面画像形成の生産性を向上させるために、記録材Ｐの１面目の画像形成と２面目の画像形成とを交互に行う方法を採用している。

このように、本実施の形態によると、立ち上げ動作の途中で強制的にメインヒータへの通電を停止する構成で、加熱ローラ２の温度が高い場合には、オーバーシュートを防止しつつ、短時間で立ち上げることができる。

（第二の実施の形態）
更なる実施の形態を図６を用いて説明する。本実施の形態の定着装置の構成は、第一の実施の形態と同様である。

本実施の形態での設定温度は、第１設定温度ＴＴ＝１９０℃、第２設定温度Ｔ１＝１８０℃、第３設定温度Ｔ２＝１９５℃、第４設定温度Ｔ３＝１００℃、第５設定温度Ｔ４＝１７０℃、第６設定温度Ｔ５＝１８５℃とし、画像形成可能温度は１９０℃で、定着動作時には１９０℃の温度で温調される。また、スタンバイ時には１９０℃の温度で温調される。

図６において、立ち上げ動作開始時の検知温度ＴＨをサーミスタ６で検知した加熱ロー
ラ２の表面温度とする。

まず、Ｓ２１で加熱ローラ２の検知温度ＴＨをサーミスタ６で検知してＳ２２に進む。

Ｓ２２で検知温度ＴＨ＜第４設定温度Ｔ３であるかチェックし、スタート時の加熱ローラ２の温度が熱いかどうか判断する。Ｓ２２で検知温度ＴＨ＜第４設定温度Ｔ３であったならば第一の立ち上げモードのＳ２３に進み、ヒータＡ４、ヒータＢ５の両方ともＯＮして加熱ローラ２を加熱させ、Ｓ２４に進む。Ｓ２４で検知温度ＴＨ＜第４設定温度Ｔ３でなければ、Ｓ２３に進み、検知温度ＴＨ＜第４設定温度Ｔ３となるまで、ヒータＡとヒータＢへの通電を継続する。そして、この条件を満たしたら、Ｓ２５に進み、ヒータＡを強制的にＯＦＦする。そして、Ｓ２６の条件を満たすまで、Ｓ２５を継続して、検知温度がＴ１になったら、画像形成可能状態に移行する。なお、Ｓ２７、Ｓ２８、Ｓ２９、Ｓ２１０のフローは、第一の実施の形態のＳ１７、Ｓ１８、Ｓ１９、Ｓ１１０のフローと同様である。ただし、本実施の形態では、Ｔ１到達から所定時間ｔ２は、ｔ１よりも短い時間である、例えば１分である。

Ｓ２２で加熱ローラ２の温度が第４設定温度Ｔ３に到達したかどうかチェックする。加熱ローラ２の温度が第４設定温度Ｔ３に達していると、Ｓ２１３に移行し、検知温度とＴ３よりも低い温度であるＴ４との大小関係を比較する。検知温度ＴＨがＴ４よりも高い場合には、第二の立ち上げモードのＳ２１１に移行し、Ｓ２１２で検知温度ＴＨがＴＴより高くなると、Ｓ２７に移行する。また、Ｓ２１３で検知温度ＴＨがＴ４よりも低い場合には、加熱ローラ２がやや暖まっている状態と判断する。

即ち、この状態でヒータＡ及びヒータＢともにＳ２７まで通電を継続すると、オーバーシュート量が大きくなり、加熱ローラ２の温度を均一にするために、ＴＴに到達してからの所定時間を長くしなければならい。それに対して、本実施の形態のように、段階を更に増やすことで、この所定時間を短く設定しても、加熱ローラの温度の均一化を図ることができる。

本実施の形態では、更に第三の立ち上げモードを設けた。このモードは、第一の立ち上げモードよりもヒータＡを強制的にＯＦＦする設定温度を、第一の立ち上げモードの設定温度よりも高い温度にしたものである。そこで、Ｓ２１５で新たにＴ５を設けて、Ｔ５に達したらＳ２１６でメインヒータを強制的にＯＦＦして、ヒータＢでのみ温調する制御を行うことで、この間にオーバーシュートを生じさせ、ＴＴに到達してからの所定時間を短くしても、加熱ローラ２の温度の均一化を図ることができる。

本実施の形態によると、立ち上げ動作の途中で強制的にメインヒータへの通電を停止する構成で、加熱ローラ２の温度が高い場合には、オーバーシュートを防止しつつ、立ち上げ終了までの時間をより短くすることができる。

（第三の実施の形態）
更なる実施の形態を図７を用いて説明する。本実施の形態の定着装置の構成は、第一の実施の形態と同様である。

第一の実施の形態及び第二の実施の形態では、立ち上げ動作時のサーミスタの検知温度に基づいて、メインヒータであるヒータＡを強制的にＯＦＦにする温度を切換えたが、本実施の形態では、温度上昇比率を用いてヒータＡを強制的にＯＦＦにする温度を切換えるものである。

ここで、本実施の形態に用いられる設定温度の説明をする。コピー開始可能状態である
定着温度を第１設定温度ＴＴ、第２設定温度Ｔ１、第３設定温度Ｔ２、第４設定温度Ｔ３であり、Ｔ３＜Ｔ１＜ＴＴ＜Ｔ２の関係を持つ。例えば本実施の形態では、第１設定温度ＴＴ＝１９０℃、第２設定温度Ｔ１＝１８５℃、第３設定温度Ｔ２＝１９５℃、第４設定温度Ｔ３＝１７０℃と設定している。本実施の形態では、定着時の温調温度を１９０℃で温調され、また、スタンバイ時には１９０℃で温調される。

図７において、立ち上げ動作開始時の検知温度ＴＨをサーミスタ６で検知した加熱ローラ２の表面温度とする。

まず、Ｓ３１で加熱ローラ２の検知温度ＴＨをサーミスタ６で検知してＳ３２に進む。

Ｓ３２で検知温度ＴＨ＜１００℃であるかチェックし、スタート時の加熱ローラ２の温度が熱いかどうか判断する。加熱ローラ２の温度が１００℃よりも高いときには、第二の立ち上げモードのＳ３１２に移行し、検知温度がＴＴに至るまで、ヒータＡ及びヒータＢの点灯を継続する（Ｓ３１３）。そして、検知温度ＴＨがＴＴに至ったら、Ｓ３８に移行し、画像形成可能状態に移行し、その後Ｓ３９に移行する。本実施の形態では、Ｓ３８以降のフローであるＳ３８、Ｓ３９，Ｓ３１０、Ｓ３１１は、第一の実施の形態のＳ１７、Ｓ１８，Ｓ１９、Ｓ１１０と同様である。

一方、Ｓ３２でＴＨが１００℃よりも低かったら、今度はＳ３３で立ち上げ動作開始から所定温度、本実施の形態では２０℃上昇するまでに要する時間を確認する。即ち、この上昇時間が短い場合には、加熱ローラ２の表面の温度が下がっていても、加熱ローラ２の内部が十分暖まっていると考えられる。そのため、ヒータＡとヒータＢとを点灯する時間が長くても、短時間で画像形成可能温度にまで至るため、オーバーシュート量が少なく、短い時間で立ち上げることができると考えられる。このように、本実施の形態では、温度上昇率に応じてヒータＡを強制的にＯＦＦにする温度を切換えるものである。

このように、Ｓ３３でヒータの温度上昇率が大きい場合には、立ち上げ時間は短くてすむと判断して、第二の立ち上げモードのＳ３１２に移行して、前記と同様のフローを経過する。また、逆に、Ｓ３３で、３０秒以上時間がかかるような温度上昇率が小さい場合には、ヒータＡの点灯時間が長くなると考えられ、ヒータＡを強制的にＯＦＦにする温度を低くして、オーバーシュートの生じる時間を長く取る。このように、第一の立ち上げモードのＳ３４で検知温度ＴＨがＴ１に至るまで、ヒータＡとヒータＢとを点灯させ、検知温度ＴＨがＴ１に至ると、ヒータＡを強制的にＯＦＦして（Ｓ３６）にして、Ｓ３７に移行する。その後、検知温度ＴＨがＴＴに達するまで、ヒータＢのみの加熱を継続して、検知温度ＴＨがＴＴに至ったら、Ｓ３８に移行する。

このように、検知温度だけでなく、温度上昇率で判断しても、立ち上げ動作の途中で強制的にメインヒータへの通電を停止する構成で、加熱ローラ２の温度が高い場合には、オーバーシュートを防止しつつ、立ち上げ終了までの時間をより短くすることができる。

また、実施の形態の設定温度及びＴＴ到達から所定時間ｔ１，ｔ２は実施の形態の値に限られず、適宜他の値を用いても、問題はない。

また、実施の形態では、発熱体として、ハロゲンヒータを用いた構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、磁界を生ずるコイルを用いて、磁界により加熱体の導電層に生ずる渦電流により加熱体自体が発熱する誘導加熱方式の構成に本発明を用いても問題はない。図８は本発明の加熱装置を熱源として用いた加熱定着装置１１０６の横断面模型図である。本例の加
熱定着装置１１０６は誘導加熱される加熱体としての定着ローラ１１と、加圧部材としての加圧ローラ１２との圧接部である定着ニップ部Ｎに、未定着トナー画像ｔを担持している記録材Ｐを導入して挟持搬送させて、定着ニップ部Ｎにおいて定着ローラ１１の熱とニップ圧によって未定着トナー画像ｔを記録材Ｐ面に熱圧定着させるヒートローラタイプの装置である。

定着ローラ１１は、外径４０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍの、磁性金属部材である鉄製の芯金シリンダであり、その表面には離型性を高めるために、例えばＰＴＦＥやＰＦＡ等のフッ素樹脂の１０〜５０μｍ厚の層を外周面に設けてもよい。

定着ローラ１１はその両端部を定着ユニットフレームに回転自在に軸受けさせて取り付け支持させてあり、図示しない駆動系により矢印の時計方向に所定の周速度にて回転駆動される。

加圧ローラ１２は、中空芯金１２ａと、その外周面に形成される表面離型性耐熱ゴム層である弾性層１２ｂとからなる。この加圧ローラ１２は、上記の定着ローラ１１の下側において該定着ローラ１１に並行に配列して、中空芯金１２ａの両端部を図示しない定着ユニットフレームに回転自在に軸受けさせて支持させるとともに、バネなどを用いた図示しない付勢機構によって定着ローラ１１の回転軸方向に押し上げ付勢させて、定着ローラ１１の下面に対して所定の押圧力で加圧させてある。

この定着ローラ１１に対する加圧ローラ１２の圧接により、弾性層１２ｂが定着ローラ１１との圧接部で弾性変形して、定着ローラ１１との間に被加熱材加熱部としての所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。本例では加圧ローラ１２は総圧約３０４Ｎ（約３０Ｋｇ重）で荷重されており、その場合の定着ニップ部Ｎのニップ幅は約６ｍｍになる。加圧ローラ１２は定着ローラ１１の回転駆動に伴い、定着ニップ部Ｎでの圧接摩擦力にて従動回転する。ただし、これらの総圧、ニップ幅は一例にすぎず、他の値であっても問題ない。

１９は磁束発生手段としての誘導コイルアセンブリであり、誘導コイル１３と、磁性コア１４と、コイルホルダー１５等からなる。誘導コイル１３はポリイミド、ポリアミドイミド等の耐熱性材料からなる被覆体により覆われている。このコイルホルダー１５は、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、フェノール樹脂等の耐熱性樹脂からなる、横断面半円樋型の部材であり、このコイルホルダー１５の内側に舟形に巻いた誘導コイル１３と、厚み４ｍｍの平板フェライトをＴ型に組み合わせた磁性コア１４を納めて誘導コイルアセンブリ１９としてある。このコイルホルダー１５の外面は、定着ローラ１１の内面に対向するように配置されている。また、誘導コイル１３は、誘導コイルアセンブリ１９に密着している。

この誘導コイルアセンブリ１９をステー１６に保持させて定着ローラ１１の中空部に挿入し、コイルホルダー１５の半円弧面側を下向きの姿勢にして、ステー１６の両端部を図示しない定着ユニットフレームに固定して支持させてある。この誘導コイルアセンブリ１９と定着ローラ１１との間には間隙が設けられるように誘導コイルアセンブリ１９は配置される。

次に加熱動作について説明する。定着ローラ１１が回転駆動され、加圧ローラ１２が従動回転し、励磁回路１１１から誘導コイル１３に１０〜１００ｋＨｚの交流電流が印加される。交流電流によって誘導された磁界は導電層である定着ローラ１１の内面に渦電流を流し、ジュール熱を発生させる。即ち定着ローラ１１が誘導加熱される。

この定着ローラ１１の温度が定着ローラ１１表面に当接するように配置されたサーミスタ等の温度センサー１７により検出され、その検出温度情報（検出信号）が制御回路１１
２に入力する。この制御回路１１２はその入力する検出温度情報をもとに、定着ローラ１１の表面温度が所定の一定温度になるように、即ち定着ニップ部Ｎの温度が所定の定着温度に自動温調されるように、励磁回路１１１から誘導コイル１３への電力供給を増減させる。

而して、定着ローラ１１・加圧ローラ１２が回転され、定着ローラ１１が誘導加熱されて所定に温度に温調された状態において、未定着トナー画像ｔを担持している記録材Ｐが搬送ガイド１８にガイドされて定着ニップ部Ｎに導入されて挟持搬送され、定着ローラ１１の熱とニップ圧によって未定着トナー画像ｔが記録材Ｐ面に熱圧定着される。定着ニップ部Ｎを出た記録材Ｐは定着ローラ１１の面から分離して排出搬送される。１１０は定着ニップ部Ｎの記録材出口側に定着ローラ１１の表面に当接または近接して配置した記録材分離爪である。

この場合には、コイルが、加熱体の中央部の発熱量が端部の発熱量をよりも大きくなる第一のコイルと加熱体の端部の発熱量が中央部の発熱量よりも大きくなる第二のコイルの構成となる。この構成にすると、前述の実施例のヒータＡが第一のコイルに相当し、ヒータＢが第二のコイルに相当するものであり、前述のフローチャートを用いて、第一のコイルへの通電を強制的にＯＦＦにする温度を設定し、立ち上げ動作時の加熱体の温度が高くなると、第一のコイルへの通電を強制的にＯＦＦにする温度をより高くする。このような構成により、誘導加熱方式を用いた加熱装置においても、本発明をもちいることで、立ち上げ動作の途中で強制的にメインヒータへの通電を停止する構成であっても、定着ローラ１１の温度が高い場合には、オーバーシュートを防止しつつ、短時間で立ち上げることができる。

このように、本発明によると、立ち上げ動作の途中で強制的にメインヒータへの通電を停止する構成で、定着回転体の温度が高い場合には、オーバーシュートを防止しつつ、短時間で立ち上げることができる。

以上本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術思想内であらゆる変形が可能である。

第一の実施の形態に係る定着装置を示す断面図である。 第一の実施の形態に係るヒータシーケンス、加熱ローラ温度分布及び加熱ローラローラ形状を表した図である。 第一の実施の形態に係るヒータシーケンスを説明するフローチャートである。 第一の実施の形態に係る定着装置を適用する画像形成装置を示す断面図である。 加熱ローラ内に配置されるヒータの概略構成と発熱量分布とを説明する図である。 第二の実施の形態に係るヒータシーケンスを説明するフローチャートである。 第三の実施の形態に係るヒータシーケンスを説明するフローチャートである。 誘導加熱方式を用いた定着装置を示す断面図である。

符号の説明

１ 定着装置
２ 加熱ローラ
３ 加圧ローラ
４ ヒータＡ
５ ヒータＢ
６ サーミスタ
１１ 定着ローラ
１２ 加圧ローラ
１３ 誘導コイル
１４ 磁性コア
１５ コイルホルダー
１６ ステー
１７ 温度センサー
１８ 搬送ガイド
１９ 誘導コイルアセンブリ
４０ 画像形成装置
４４ 画像形成部
１１１ 励磁回路
１１２ 制御回路
１１０６ 加熱定着装置

Claims (22)

1. 中央部の発熱量が端部の発熱量よりも大きい第一発熱体と端部の発熱量が中央部の発熱量よりも大きい第二発熱体とを有し記録材上の画像を加熱する加熱体と、
   加熱体の温度を検知する温度検知体と、
   加熱体の温度が目標温度になるように第一発熱体と第二発熱体への通電を制御する通電制御手段と、
   加熱体の温度が画像形成可能となる目標温度まで立ち上げる際に、予め設定した設定温度に達したら第一発熱体への通電を停止して立ち上げる第一の立ち上げモードと、
   目標温度まで第一発熱体と第二発熱体とを用いて立ち上げる第二の立ち上げモードと、を有する像加熱装置において、
   立ち上げ動作開始時の検知温度に応じて立ち上げモードを選択する選択手段を有することを特徴とする像加熱装置。
2. 立ち上げ動作開始時の検知温度が高いと、選択手段は第二の立ち上げモードを選択することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
3. 目標温度に達した後に、第一発熱体への通電を停止して第二発熱体で加熱体の温度制御を継続して行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の像加熱装置。
4. 前記設定温度を立ち上げ動作開始時の検知温度に基づいて変更する設定温度変更手段を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の像加熱装置。
5. 立ち上げ動作開始時の検知温度が高いと設定温度変更手段は温度の高い設定温度に変更することを特徴とする請求項４に記載の像加熱装置。
6. 前記設定温度は目標温度よりも低い温度であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の像加熱装置。
7. 加熱体は弾性層を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の像加熱装置。
8. 温度検知体は第一発熱体の発熱量が大きい領域内の温度を検知することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の像加熱装置。
9. 加熱体と圧接し、記録材を挟持搬送する加圧体を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の像加熱装置。
10. 加圧体は両端部の径が中央部の径よりも大きい形状であることを特徴とする請求項９に記載の像加熱装置。
11. 画像を形成する画像形成手段を有する画像形成装置において、画像形成装置は請求項１〜１０のいずれかに記載の像加熱装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
12. 磁界による渦電流により発熱する導電層を有し、記録材上の画像を加熱する加熱体と、
    磁界を生じ、加熱体の端部よりも中央部の発熱量を多くする第一のコイルと、
    磁界を生じ、加熱体の中央部よりも端部の発熱量を多くする第二のコイルと、
    加熱体の温度を検知する温度検知体と、
    加熱体の温度が目標温度になるように第一のコイルと第二のコイルへの通電を制御する通電制御手段と、
    加熱体の温度が画像形成可能となる目標温度まで立ち上げる際に、予め設定した設定温度に達したら第一のコイルへの通電を停止して立ち上げる第一の立ち上げモードと、
    目標温度まで第一のコイルと第二のコイルとを用いて立ち上げる第二の立ち上げモードと、
    を有する像加熱装置において、
    立ち上げ動作開始時の検知温度に応じて立ち上げモードを選択する選択手段を有することを特徴とする像加熱装置。
13. 立ち上げ動作開始時の検知温度が高いと、選択手段は第二の立ち上げモードを選択することを特徴とする請求項１２に記載の像加熱装置。
14. 前記目標温度に達した後に、第一のコイルへの通電を停止して第二のコイルで加熱体の温度制御を継続して行うことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の像加熱装置。
15. 前記設定温度を立ち上げ動作開始時の検知温度に基づいて変更する設定温度変更手段を有することを特徴とする請求項１２〜１４のいずれかに記載の像加熱装置。
16. 立ち上げ動作開始時の検知温度が高いと設定温度変更手段は温度の高い設定温度に変更することを特徴とする請求項１５に記載の像加熱装置。
17. 前記設定温度は目標温度よりも低い温度であることを特徴とする請求項１２〜１６のいずれかに記載の像加熱装置。
18. 加熱体は弾性層を有することを特徴とする請求項１２〜１７のいずれかに記載の像加熱装置。
19. 温度検知体は第一のコイルの発熱量が大きい領域内の温度を検知することを特徴とする請求項１２〜１８のいずれかに記載の像加熱装置。
20. 加熱体と圧接し、記録材を挟持搬送する加圧体を有することを特徴とする請求項１２〜１９のいずれかに記載の像加熱装置。
21. 加圧体は両端部の径が中央部の径よりも大きい形状であることを特徴とする請求項２０に記載の像加熱装置。
22. 画像を形成する画像形成手段を有する画像形成装置において、画像形成装置は請求項１２〜２１のいずれかに記載の像加熱装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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