(57)【要約】【課題】定着加圧部材が熱膨張しその径が変化しても定着部材の回転数の変動を抑制することができ、形成される画像に乱れが生じにくい画像形成装置等を提供する。【解決手段】トナー像を形成する画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋと、この画像形成ユニットによって形成されたトナー像を用紙Ｐ上に転写する転写手段と、導電層が電磁誘導加熱されることで用紙Ｐにトナーを定着する定着ベルト、交流磁界を生成するＩＨヒータ、定着ベルトの外周面に圧接して定着加圧部を形成する加圧ロール、加圧ロールを回転させる駆動部、定着ベルトの温度と回転数をそれぞれ検知する温度センサ、回転検知計を備える定着ユニット６０と、定着ベルトの温度および回転数に基づき加圧ロールの回転数を段階的に増加させ定着ベルトの回転数が規定回転数に達するように制御する回転制御部と、を備えることを特徴とする画像形成装置１。【選択図】図１
2010231105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記トナー像形成手段によって形成された前記トナー像を記録材上に転写する転写手段と、
導電層を有し当該導電層が電磁誘導加熱されることで記録材にトナーを定着する定着部材と、当該定着部材の当該導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成部材と、当該定着部材の外周面に圧接することで当該定着部材との間に未定着画像を保持した記録材を挿通するための定着加圧部を形成する定着加圧部材と、当該定着加圧部材を回転させることで当該定着部材を従動して回転させる駆動部と、当該定着部材の温度を検知する温度検知部と、当該定着部材の回転数を検知する回転検知部と、を備える定着手段と、
前記定着手段の前記温度検知部により検知した前記定着部材の温度および前記回転検知部により検知した当該定着部材の回転数に基づき前記定着加圧部材の回転数を段階的に増加させ、当該定着部材の回転数が予め定められた規定回転数に達するように制御する回転制御部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記回転制御部は、前記温度検知部により検知した前記定着部材の温度から前記定着加圧部材の第１の設定回転数を決定し、予め定められた時間後に前記回転検知部により検知した当該定着部材の回転数と当該第１の設定回転数に対応する定着部材の目標回転数との差分から当該定着部材を前記規定回転数で回転させる当該定着加圧部材の第２の設定回転数を決定することで当該定着加圧部材の回転数を段階的に増加させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記回転制御部は、前記定着部材の回転数が前記規定回転数に達した後において、前記回転検知部により検知した当該定着部材の回転数から当該回転数の移動平均を算出し、当該移動平均から当該定着部材を前記規定回転数で回転させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記回転制御部は、前記移動平均を算出するために使用する回転数の要素数を段階的に増加させることで、当該定着部材を前記規定回転数で回転させることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記回転制御部は、前記移動平均を算出するために使用する回転数を取得する時間間隔を段階的に増加させることで、前記定着部材を前記規定回転数で回転させることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項６】
導電層を有し、当該導電層が電磁誘導加熱されることで記録材にトナーを定着する定着部材と、
前記定着部材の前記導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成部材と、
前記定着部材の外周面に圧接することで当該定着部材との間に未定着画像を保持した記録材を挿通するための定着加圧部を形成する定着加圧部材と、
前記定着加圧部材を回転させることで前記定着部材を従動して回転させる駆動部と、
前記定着部材の温度を検知する温度検知部と、
前記定着部材の回転数を検知する回転検知部と、
前記温度検知部により検知した当該定着部材の温度および前記回転検知部により検知した前記定着部材の回転数を出力する出力部と、
前記出力部により出力した前記定着部材の回転数および温度を基にして決定され、前記定着加圧部材の設定回転数を受け付ける受付部と、
を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
前記受付部は、前記出力部により出力した前記定着部材の温度から算出された前記定着加圧部材の第１の設定回転数を受け取り、予め定められた時間後に前記出力部により出力した当該定着部材の回転数と当該第１の設定回転数に対応する定着部材の目標回転数との差分から算出された当該定着部材を規定回転数で回転させる当該定着加圧部材の第２の設定回転数を受け付けることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
【請求項８】
コンピュータに、
温度検知部により検知した定着部材の温度から定着加圧部材の第１の設定回転数を算出する機能と、
予め定められた時間後に回転検知部により検知した前記定着部材の回転数と前記第１の設定回転数に対応する定着部材の目標回転数との差分を算出する機能と、
前記差分から前記定着部材を規定回転数で回転させるための前記定着加圧部材の第２の設定回転数を算出する機能と、
を実現するためのプログラム。
【請求項９】
前記定着部材の回転数が前記規定回転数に達した後において、前記回転検知部により検知した当該定着部材の回転数から当該回転数の移動平均を算出する機能と、
前記移動平均から当該定着部材を前記規定回転数で回転させるための前記定着加圧部材の設定回転数を算出する機能と、
を更に備えることを特徴とする請求項８に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置、定着装置、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置に搭載する定着装置として、電磁誘導加熱方式を用いたものが知られている。
例えば特許文献１には、発熱層を有する定着ベルトを介して磁界発生装置と対向して配置して、キュリー点を持つ感温磁性金属材料を含んで構成される発熱制御部材を設け、この発熱制御部材を構成する感温磁性金属材料のキュリー点を境とする磁性・非磁性化を利用し、発熱層の発熱を制御する定着装置が記載されている。
また特許文献２には、定着ベルトの内周側に、磁界の作用により発熱する発熱体であって、磁界発生装置に対し定着ベルトを介して対向すると共に定着ベルトの内周面に接触して発熱体を設け、この発熱体を厚みが表皮深さを超え且つ磁性金属材料を含んで構成させる定着装置が記載されている。
更に特許文献３には、フィルムの速度を検知する手段と、装置の駆動速度を可変できる手段を持ち、一の被加熱材が圧接ニップ部を通過するときのフィルムの速度を用いて、次の被加熱材のための装置の駆動速度を決定する加熱装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１５２２４７号公報
【特許文献２】特開２００８−１２９５１７号公報
【特許文献３】特開２０００−３１５０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで一般に、電磁誘導コイルにより加熱される定着部材を熱容量の小さいベルト部材で構成することにより、定着部材を定着可能温度まで上昇させる時間（ウォームアップタイム）が短縮される。ところが、記録材を定着部材に圧接しつつ回転駆動することにより定着を行なう定着加圧部材を備える定着装置においては、定着加圧部材の熱膨張によりその径が変化することがある。そのため定着加圧部材の回転周速度に変化が生じるので、定着部材の回転数に変動が生じる。その結果、記録材に定着される定着画像に乱れが生じ、良好な画像を形成できないことがあった。
本発明は、定着加圧部材が熱膨張しその径が変化しても、定着部材の回転数の変動を抑制することができ、形成される画像に乱れが生じにくい画像形成装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、トナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像形成手段によって形成された前記トナー像を記録材上に転写する転写手段と、導電層を有し当該導電層が電磁誘導加熱されることで記録材にトナーを定着する定着部材と、当該定着部材の当該導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成部材と、当該定着部材の外周面に圧接することで当該定着部材との間に未定着画像を保持した記録材を挿通するための定着加圧部を形成する定着加圧部材と、当該定着加圧部材を回転させることで当該定着部材を従動して回転させる駆動部と、当該定着部材の温度を検知する温度検知部と、当該定着部材の回転数を検知する回転検知部と、を備える定着手段と、前記定着手段の前記温度検知部により検知した前記定着部材の温度および前記回転検知部により検知した当該定着部材の回転数に基づき前記定着加圧部材の回転数を段階的に増加させ、当該定着部材の回転数が予め定められた規定回転数に達するように制御する回転制御部と、を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、前記回転制御部は、前記温度検知部により検知した前記定着部材の温度から前記定着加圧部材の第１の設定回転数を決定し、予め定められた時間後に前記回転検知部により検知した当該定着部材の回転数と当該第１の設定回転数に対応する定着部材の目標回転数との差分から当該定着部材を前記規定回転数で回転させる当該定着加圧部材の第２の設定回転数を決定することで当該定着加圧部材の回転数を段階的に増加させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。
請求項３に記載の発明は、前記回転制御部は、前記定着部材の回転数が前記規定回転数に達した後において、前記回転検知部により検知した当該定着部材の回転数から当該回転数の移動平均を算出し、当該移動平均から当該定着部材を前記規定回転数で回転させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。
請求項４に記載の発明は、前記回転制御部は、前記移動平均を算出するために使用する回転数の要素数を段階的に増加させることで、当該定着部材を前記規定回転数で回転させることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置である。
請求項５に記載の発明は、前記回転制御部は、前記移動平均を算出するために使用する回転数を取得する時間間隔を段階的に増加させることで、前記定着部材を前記規定回転数で回転させることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置である。
【０００７】
請求項６に記載の発明は、導電層を有し、当該導電層が電磁誘導加熱されることで記録材にトナーを定着する定着部材と、前記定着部材の前記導電層と交差する交流磁界を生成する磁界生成部材と、前記定着部材の外周面に圧接することで当該定着部材との間に未定着画像を保持した記録材を挿通するための定着加圧部を形成する定着加圧部材と、前記定着加圧部材を回転させることで前記定着部材を従動して回転させる駆動部と、前記定着部材の温度を検知する温度検知部と、前記定着部材の回転数を検知する回転検知部と、前記温度検知部により検知した当該定着部材の温度および前記回転検知部により検知した前記定着部材の回転数を出力する出力部と、前記出力部により出力した前記定着部材の回転数および温度を基にして決定され、前記定着加圧部材の設定回転数を受け付ける受付部と、を備えることを特徴とする定着装置である。
請求項７に記載の発明は、前記受付部は、前記出力部により出力した前記定着部材の温度から算出された前記定着加圧部材の第１の設定回転数を受け取り、予め定められた時間後に前記出力部により出力した当該定着部材の回転数と当該第１の設定回転数に対応する定着部材の目標回転数との差分から算出された当該定着部材を規定回転数で回転させる当該定着加圧部材の第２の設定回転数を受け付けることを特徴とする請求項６に記載の定着装置である。
【０００８】
請求項８に記載の発明は、コンピュータに、温度検知部により検知した定着部材の温度から定着加圧部材の第１の設定回転数を算出する機能と、予め定められた時間後に回転検知部により検知した前記定着部材の回転数と前記第１の設定回転数に対応する定着部材の目標回転数との差分を算出する機能と、前記差分から前記定着部材を規定回転数で回転させるための前記定着加圧部材の第２の設定回転数を算出する機能と、を実現するためのプログラムである。
請求項９に記載の発明は、前記定着部材の回転数が前記規定回転数に達した後において、前記回転検知部により検知した当該定着部材の回転数から当該回転数の移動平均を算出する機能と、前記移動平均から当該定着部材を前記規定回転数で回転させるための前記定着加圧部材の設定回転数を算出する機能と、を更に備えることを特徴とする請求項８に記載のプログラムである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、定着部材の回転数の変動を抑制でき、形成される画像に乱れが生じにくい画像形成装置を提供できる。
請求項２の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、定着手段に備えられている定着部材の回転数をより迅速に規定回転数にすることができる。
請求項３の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、定着手段に備えられている定着加圧部材が熱膨張しその径が変化しても、それによる定着部材の回転数の変動を抑制することができる。
請求項４の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、定着部材の回転数の変動の大きさの幅をより小さくことができる。
請求項５の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、定着部材の回転数の変動周期をより長くすることができる。
請求項６の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、定着部材の回転数の変動を抑制でき、形成される画像の乱れを抑制できる。
請求項７の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、定着部材の回転数をより迅速に規定回転数にすることができる。
請求項８の発明によれば、定着部材の回転数をより迅速に規定回転数にすることができる機能をコンピュータにより実現できる。
請求項９の発明によれば、定着加圧部材が熱膨張しその径が変化しても、それによる定着部材の回転数の変動を抑制することができる機能をコンピュータにより実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態の定着装置が適用される画像形成装置の構成例を示した図である。
【図２】本実施の形態の定着ユニットの構成を示す正面図である。
【図３】図２における定着装置のＸＸ断面図である。
【図４】定着ベルトの断面層構成図である。
【図５】ＩＨヒータの構成を説明する断面図である。
【図６】定着ベルトの温度が透磁率変化開始温度以下の温度範囲にある場合の磁力線の状態を説明する図である。
【図７】移動機構により加圧ロールを定着ベルトから離間させた状態を説明した図である。
【図８】加圧ロールの温度変化によりその径に変化が生じていても、定着ベルトを規定回転数で回転させる制御を行なう回転制御部について説明した図である。
【図９】定着開始までに回転制御部が行なう動作の流れを説明したフローチャートである。
【図１０】定着開始後に回転制御部が行なう動作の流れを説明したフローチャートである。
【図１１】回転制御部がこの制御を行なう際に、定着ベルトの回転数の状態等を説明した図である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態が適用される移動平均について説明を行なった概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜画像形成装置の説明＞
図１は本実施の形態の定着装置が適用される画像形成装置の構成例を示した図である。図１に示す画像形成装置１は、所謂タンデム型のカラープリンタであり、画像データに基づき画像形成を行う画像形成部１０、画像形成装置１全体の動作を制御する制御部３１を備えている。さらには、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３や画像読取装置（スキャナ）４等との通信を行って画像データを受信する通信部３２、通信部３２にて受信された画像データに対し予め定めた画像処理を施す画像処理部３３を備えている。
【００１２】
画像形成部１０は、一定の間隔を置いて並列的に配置されるトナー像形成手段の一例である４つの画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋ（「画像形成ユニット１１」とも総称する）を備えている。各画像形成ユニット１１は、静電潜像を形成してトナー像を保持する像保持体の一例としての感光体ドラム１２、感光体ドラム１２の表面を予め定めた電位で一様に帯電する帯電器１３、帯電器１３によって帯電された感光体ドラム１２を各色画像データに基づき露光するＬＥＤ（Light Emitting Diode）プリントヘッド１４、感光体ドラム１２上に形成された静電潜像を現像する現像器１５、転写後の感光体ドラム１２表面を清掃するドラムクリーナ１６を備えている。
画像形成ユニット１１各々は、現像器１５に収納されるトナーを除いて略同様に構成され、それぞれがイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像を形成する。
【００１３】
また、画像形成部１０は、各画像形成ユニット１１の感光体ドラム１２にて形成された各色トナー像が多重転写される中間転写ベルト２０、各画像形成ユニット１１にて形成された各色トナー像を中間転写ベルト２０に順次転写（一次転写）する一次転写ロール２１を備えている。さらに、中間転写ベルト２０上に重畳して転写された各色トナー像を記録材（記録紙）である用紙Ｐに一括転写（二次転写）する二次転写ロール２２、二次転写された各色トナー像を用紙Ｐ上に定着させる定着手段（定着装置）の一例としての定着ユニット６０を備えている。なお、本実施の形態の画像形成装置１では、中間転写ベルト２０、一次転写ロール２１、および二次転写ロール２２により転写手段が構成される。
【００１４】
本実施の形態の画像形成装置１では、制御部３１による動作制御の下で、次のようなプロセスによる画像形成処理が行われる。すなわち、ＰＣ３やスキャナ４からの画像データは通信部３２にて受信され、画像処理部３３により予め定めた画像処理が施された後、各色毎の画像データとなって各画像形成ユニット１１に送られる。そして、例えば黒（Ｋ）色トナー像を形成する画像形成ユニット１１Ｋでは、感光体ドラム１２が矢印Ａ方向に回転しながら帯電器１３により予め定めた電位で一様に帯電され、画像処理部３３から送信されたＫ色画像データに基づきＬＥＤプリントヘッド１４が感光体ドラム１２を走査露光する。それにより、感光体ドラム１２上にはＫ色画像に関する静電潜像が形成される。感光体ドラム１２上に形成されたＫ色静電潜像は現像器１５により現像され、感光体ドラム１２上にＫ色トナー像が形成される。同様に、画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃにおいても、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色トナー像が形成される。
【００１５】
各画像形成ユニット１１の感光体ドラム１２に形成された各色トナー像は、一次転写ロール２１により矢印Ｂ方向に移動する中間転写ベルト２０上に順次静電転写（一次転写）され、各色トナーが重畳された重畳トナー像が形成される。中間転写ベルト２０上の重畳トナー像は、中間転写ベルト２０の移動に伴って二次転写ロール２２が配置された領域（二次転写部Ｔ）に搬送される。重畳トナー像が二次転写部Ｔに搬送されると、そのタイミングに合わせて用紙保持部４０から用紙Ｐが二次転写部Ｔに供給される。そして、重畳トナー像は、二次転写部Ｔにて二次転写ロール２２が形成する転写電界により、搬送されてきた用紙Ｐ上に一括して静電転写（二次転写）される。
【００１６】
その後、重畳トナー像が静電転写された用紙Ｐは、定着ユニット６０まで搬送される。定着ユニット６０に搬送された用紙Ｐ上のトナー像は、定着ユニット６０によって熱および圧力を受け、用紙Ｐ上に定着される。そして、定着画像が形成された用紙Ｐは、画像形成装置１の排出部に設けられた用紙積載部４５に搬送される。
一方、一次転写後に感光体ドラム１２に付着しているトナー（一次転写残トナー）、および二次転写後に中間転写ベルト２０に付着しているトナー（二次転写残トナー）は、それぞれドラムクリーナ１６、およびベルトクリーナ２５によって除去される。
このようにして、画像形成装置１での画像形成処理がプリント枚数分のサイクルだけ繰り返し実行される。
【００１７】
＜定着ユニットの構成の説明＞
次に、本実施の形態の定着ユニット６０について説明する。
図２および図３は本実施の形態の定着ユニット６０の構成を示す図であり、図２は正面図、図３は図２におけるＸＸ断面図である。
まず、断面図である図３に示すように、定着ユニット６０は、交流磁界を生成する磁界生成部材の一例としてのＩＨ（Induction Heating）ヒータ８０、ＩＨヒータ８０により電磁誘導加熱されてトナー像を定着する定着部材の一例としての定着ベルト６１、定着ベルト６１に対向するように配置された定着加圧部材の一例としての加圧ロール６２、定着ベルト６１を介して加圧ロール６２から押圧される押圧パッド６３を備えている。
さらに、定着ユニット６０は、押圧パッド６３等の構成部材を支持するホルダ６５、ＩＨヒータ８０にて生成された交流磁界を誘導して磁路を形成する感温磁性部材６４、感温磁性部材６４を通過した磁力線を誘導する誘導部材６６、定着ベルト６１からの用紙Ｐの剥離を補助する剥離補助部材７０を備えている。また詳しくは後述するが、加圧ロール６２は、定着を行なうときには定着ベルト６１の外周面に圧接することで定着ベルト６１との間に未定着画像を保持した用紙Ｐを挿通するためのニップ部Ｎ（定着加圧部）を形成し、定着を行なわないときには定着ベルト６１から離間するように移動する移動機構２００を備える。
【００１８】
＜定着ベルトの説明＞
定着ベルト６１は、原形が円筒形状の無端のベルト部材で構成され、例えば原形（円筒形状）時の直径が３０ｍｍ、幅方向長が３８０ｍｍに形成されている。また、図４（定着ベルト６１の断面層構成図）に示したように、定着ベルト６１は、基材層６１１、基材層６１１の上に積層された導電発熱層６１２、トナー像の定着性を向上させる弾性層６１３、最上層に被覆された表面離型層６１４からなる多層構造のベルト部材である。
【００１９】
基材層６１１は、薄層の導電発熱層６１２を支持するとともに、定着ベルト６１全体としての機械的強度を形成する耐熱性のシート状部材で構成される。また、基材層６１１は、ＩＨヒータ８０にて生成された交流磁界が感温磁性部材６４まで作用するように、磁界を通過させる物性（比透磁率、固有抵抗）を持った材質、厚さで形成される。一方、基材層６１１自身は、磁界の作用により発熱しないか、または発熱し難く構成される。
具体的には、基材層６１１として、例えば、厚さ３０〜２００μｍ（好ましくは５０〜１５０μｍ）の非磁性ステンレススチール等の非磁性金属や、厚さ６０〜２００μｍの樹脂材料等が用いられる。
【００２０】
導電発熱層６１２は、導電層の一例であって、ＩＨヒータ８０にて生成される交流磁界によって電磁誘導加熱される電磁誘導発熱体層である。すなわち、導電発熱層６１２は、ＩＨヒータ８０からの交流磁界が厚さ方向に通過することにより、渦電流を発生させる層である。
通常、ＩＨヒータ８０に交流電流を供給する励磁回路（後段の図５も参照）の電源として、安価に製造できる汎用電源が使用される。そのため、ＩＨヒータ８０により生成される交流磁界の周波数は、一般に、汎用電源による２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚとなる。それにより、導電発熱層６１２は、周波数２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの交流磁界が侵入し通過するように構成される。
【００２１】
導電発熱層６１２に交流磁界が侵入できる領域は、交流磁界が１/ｅに減衰する領域である「表皮深さ（δ）」として規定され、次の〔１〕式から導かれる。〔１〕式において、ｆは交流磁界の周波数（例えば、２０ｋＨｚ）、ρは固有抵抗値（Ω・ｍ）、μｒは比透磁率である。
そのため、導電発熱層６１２の厚さは、周波数２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの交流磁界が導電発熱層６１２を侵入し通過するように、〔１〕式で規定される導電発熱層６１２の表皮深さ（δ）よりも薄層に構成される。また、導電発熱層６１２を構成する材料として、例えば、Ａｕ,Ａｇ,Ａｌ,Ｃｕ,Ｚｎ,Ｓｎ,Ｐｂ,Ｂｉ,Ｂｅ,Ｓｂ等の金属や、これらの金属合金が用いられる。
【００２２】
【数１】
2010231105.tif 000003
【００２３】
具体的には、導電発熱層６１２として、厚さ２〜２０μｍ、固有抵抗２．７×１０−８Ω・ｍ以下の例えばＣｕ等の非磁性金属（比透磁率が概ね１の常磁性体）が用いられる。
また、定着ベルト６１が定着設定温度まで加熱されるまでに要する時間（以下、「ウォームアップタイム」）を短縮する観点からも、導電発熱層６１２は、薄層に構成するのが好ましい。
【００２４】
次に、弾性層６１３は、シリコーンゴム等の耐熱性の弾性体で構成される。定着対象となる用紙Ｐに保持されるトナー像は、粉体である各色トナーが積層して形成されている。そのため、ニップ部Ｎにおいてトナー像の全体に均一に熱を供給するには、用紙Ｐ上のトナー像の凹凸に倣って定着ベルト６１表面が変形することが好ましい。そこで、弾性層６１３には、例えば厚みが１００〜６００μｍ、硬度が１０°〜３０°（ＪＩＳ−Ａ）のシリコーンゴムが好適である。
表面離型層６１４は、用紙Ｐ上に保持された未定着トナー像と直接接触するため、離型性の高い材質が使用される。例えば、ＰＦＡ(テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル重合体)、ＰＴＦＥ(ポリテトラフルオロエチレン)、シリコーン共重合体、またはこれらの複合層等が用いられる。表面離型層６１４の厚さとしては、薄すぎると、耐摩耗性の面で充分でなく、定着ベルト６１の寿命を短くする。その一方で、厚すぎると、定着ベルト６１の熱容量が大きくなりすぎ、ウォームアップタイムが長くなる。そこで、表面離型層６１４の厚さとして、耐摩耗性と熱容量とのバランスを考慮し、１〜５０μｍが好適である。
【００２５】
＜押圧パッドの説明＞
押圧パッド６３は、シリコーンゴム等やフッ素ゴム等の弾性体で構成され、加圧ロール６２と対向する位置にてホルダ６５に支持される。そして、定着ベルト６１を介して加圧ロール６２から押圧される状態で配置され、加圧ロール６２との間でニップ部Ｎ（定着加圧部）を形成する。
また、押圧パッド６３は、ニップ部Ｎの入口側（用紙Ｐの搬送方向上流側）のプレニップ領域６３ａと、ニップ部Ｎの出口側（用紙Ｐの搬送方向下流側）の剥離ニップ領域６３ｂとで異なるニップ圧が設定されている。すなわち、プレニップ領域６３ａでは、加圧ロール６２側の面がほぼ加圧ロール６２の外周面に倣う円弧形状に形成され、均一で幅の広いニップ部Ｎを形成する。また、剥離ニップ領域６３ｂでは、剥離ニップ領域６３ｂを通過する定着ベルト６１の曲率半径が小さくなるように、加圧ロール６２表面から局所的に大きなニップ圧で押圧されるように形成される。それにより、剥離ニップ領域６３ｂを通過する用紙Ｐに定着ベルト６１表面から離れる方向のカール（ダウンカール）を形成して、用紙Ｐに対する定着ベルト６１表面からの剥離を促進させている。
【００２６】
なお、本実施の形態では、押圧パッド６３による剥離の補助手段として、ニップ部Ｎの下流側に、剥離補助部材７０を配置している。剥離補助部材７０は、剥離バッフル７１が定着ベルト６１の回転移動方向と対向する向き（所謂カウンタ方向）に定着ベルト６１と近接する状態でホルダ７２によって支持される。そして、押圧パッド６３の出口にて用紙Ｐに形成されたカール部分を剥離バッフル７１により支持することで、用紙Ｐが定着ベルト６１方向に向かうことを抑制する。
【００２７】
＜感温磁性部材の説明＞
次に、感温磁性部材６４は、定着ベルト６１の内周面に倣った円弧形状で形成され、定着ベルト６１の内周面とは予め定めた間隙（例えば、０．５〜１．５ｍｍ）を有するように近接させるが、非接触で配置される。感温磁性部材６４を定着ベルト６１と近接させて配置するのは、感温磁性部材６４の温度が定着ベルト６１の温度に対応して変化する、すなわち、感温磁性部材６４の温度が定着ベルト６１の温度と略同じ温度となるように構成するためである。また、感温磁性部材６４を定着ベルト６１と非接触で配置するのは、画像形成装置１のメインスイッチがオンされ、定着ベルト６１が定着設定温度まで加熱される際に、定着ベルト６１の熱が感温磁性部材６４に流入するのを抑制して、ウォームアップタイムの短縮を図るためである。
【００２８】
また、感温磁性部材６４は、その磁気特性の透磁率が急変する温度である「透磁率変化開始温度」（後段参照）が各色トナー像が溶融する定着設定温度以上であって、定着ベルト６１の弾性層６１３や表面離型層６１４の耐熱温度よりも低い温度範囲内に設定された材質で構成される。すなわち、感温磁性部材６４は、定着設定温度を含む温度領域において強磁性と非磁性（常磁性）との間を可逆的に変化する特性（「感温磁性」）を有する材質で構成される。そして、感温磁性部材６４は、強磁性を呈する透磁率変化開始温度以下の温度範囲において磁路形成部材として機能し、ＩＨヒータ８０にて生成され定着ベルト６１を透過した磁力線を内部に誘導して、感温磁性部材６４の内部を通過する交流磁界（磁力線）の磁路を形成する。それにより、感温磁性部材６４は、定着ベルト６１とＩＨヒータ８０の励磁コイル８２（後段の図５参照）とを内部に包み込むような閉磁路を形成する。一方、透磁率変化開始温度を超える温度範囲においては、感温磁性部材６４は、ＩＨヒータ８０にて生成され定着ベルト６１を透過した磁力線を、感温磁性部材６４の厚さ方向に横切るように透過させる。それにより、ＩＨヒータ８０にて生成され定着ベルト６１を透過した磁力線は、感温磁性部材６４を透過し、誘導部材６６の内部を通過してＩＨヒータ８０に戻る磁路を形成する。
なお、ここでの「透磁率変化開始温度」とは、透磁率（例えば、ＪＩＳ Ｃ２５３１で測定される透磁率）が連続的に低下を開始する温度であり、例えば感温磁性部材６４等の部材を透過する磁束量（磁力線の数）が変化し始める温度点をいう。したがって、透磁率変化開始温度は、物質の磁性が消失する温度であるキュリー点に近い温度となるが、キュリー点とは異なる概念を有するものである。
【００２９】
感温磁性部材６４に用いる材質としては、透磁率変化開始温度が例えば１４０（定着設定温度）〜２４０℃の範囲内に設定された例えばＦｅ−Ｎｉ合金（パーマロイ）等の二元系整磁鋼やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金等の三元系の整磁鋼等が用いられる。例えば、Ｆｅ−Ｎｉの二元系整磁鋼においては約Ｆｅ６４％、Ｎｉ３６％（原子数比）とすることで２２５℃前後に透磁率変化開始温度を設定することができる。このようなパーマロイや整磁鋼等の金属合金等は、成型性や加工性に優れ、熱伝導性も高く安価である等の理由から、感温磁性部材６４に適する。その他の材質としては、Ｆｅ,Ｎｉ,Ｓｉ,Ｂ,Ｎｂ,Ｃｕ,Ｚｒ,Ｃｏ,Ｃｒ,Ｖ,Ｍｎ,Ｍｏ等からなる金属合金が用いられる。
また、感温磁性部材６４は、ＩＨヒータ８０により生成された交流磁界（磁力線）に対する表皮深さδ（上記〔１〕式参照）よりも薄い厚さで形成される。具体的には、例えばＦｅ−Ｎｉ合金を用いた場合には５０〜３００μｍ程度に設定される。
【００３０】
＜ホルダの説明＞
押圧パッド６３を支持するホルダ６５は、押圧パッド６３が加圧ロール６２からの押圧力を受けた状態での撓み量が一定量以下となるように、剛性の高い材料で構成される。それにより、ニップ部Ｎにおける長手方向の圧力（ニップ圧）の均一性を維持している。さらに、本実施の形態の定着ユニット６０では、電磁誘導を用いて定着ベルト６１を加熱する構成を採用していることから、ホルダ６５は、誘導磁界に影響を与えないか、または与え難い材料であり、かつ、誘導磁界から影響を受けないか、または受け難い材料で構成される。例えば、ガラス混入ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の耐熱性樹脂や、例えばＡｌ,Ｃｕ,Ａｇ等の常磁性金属材料等が用いられる。
【００３１】
＜誘導部材の説明＞
誘導部材６６は、感温磁性部材６４の内周面に倣った円弧形状で形成され、感温磁性部材６４の内周面とは予め定めた間隙（例えば、１．０〜５．０ｍｍ）を有する非接触に配置される。また、誘導部材６６は、例えばＡｇ,Ｃｕ,Ａｌといった固有抵抗値が比較的小さい非磁性金属で構成される。そして、感温磁性部材６４が透磁率変化開始温度以上の温度に上昇した際に、ＩＨヒータ８０により生成された交流磁界（磁力線）を誘導して、定着ベルト６１の導電発熱層６１２よりも渦電流Ｉが発生し易い状態を形成する。それにより、誘導部材６６の厚さは、渦電流Ｉが流れ易いように、表皮深さδ（上記〔１〕式参照）よりも充分に厚い予め定められた厚さ（例えば、１．０ｍｍ）で形成される。
【００３２】
＜ＩＨヒータの説明＞
続いて、定着ベルト６１の導電発熱層６１２に交流磁界を作用させて電磁誘導加熱するＩＨヒータ８０について説明する。
図５は、本実施の形態のＩＨヒータ８０の構成を説明する断面図である。図５に示したように、ＩＨヒータ８０は、例えば耐熱性樹脂等の非磁性体から構成される支持体８１、交流磁界を生成する励磁コイル８２を備えている。また、励磁コイル８２を支持体８１上に固定する弾性体で構成された弾性支持部材８３、励磁コイル８２にて生成された交流磁界の磁路を形成する磁心８４を備えている。さらには、磁界を遮蔽するシールド８５、磁心８４を支持体８１側に加圧する加圧部材８６、励磁コイル８２に交流電流を供給する励磁回路８８を備えている。
【００３３】
支持体８１は、断面が定着ベルト６１の表面形状に沿って湾曲した形状で形成され、励磁コイル８２を支持する上部面（支持面）８１ａが定着ベルト６１表面と予め定めた間隙（例えば、０．５〜２ｍｍ）を保つように形成されている。また、支持体８１を構成する材質としては、例えば、耐熱ガラス、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の耐熱性樹脂、またはこれらにガラス繊維を混合した耐熱性樹脂等の耐熱性のある非磁性材料が用いられる。
励磁コイル８２は、相互に絶縁された例えば直径０．１７ｍｍの銅線材を例えば９０本束ねたリッツ線が長円形状や楕円形状、長方形状等の中空きの閉ループ状に巻かれて構成される。そして、励磁コイル８２に励磁回路８８から予め定めた周波数の交流電流が供給されることにより、励磁コイル８２の周囲には、閉ループ状に巻かれたリッツ線を中心とする交流磁界が生成される。励磁回路８８から励磁コイル８２に供給される交流電流の周波数は、一般に、上記した汎用電源により生成される２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚが用いられる。
【００３４】
磁心８４は、例えばソフトフェライト、フェライト樹脂、非晶質合金（アモルファス合金）、やパーマロイ、整磁鋼等の高透磁率の酸化物や合金材質で構成される強磁性体が用いられ、磁路形成手段として機能する。磁心８４は、励磁コイル８２にて生成された交流磁界による磁力線（磁束）を内部に誘導し、磁心８４から定着ベルト６１を横切って感温磁性部材６４方向に向かい、感温磁性部材６４の中を通過して磁心８４に戻るといった磁力線の通路（磁路）を形成する。すなわち、励磁コイル８２にて生成された交流磁界が磁心８４の内部と感温磁性部材６４の内部とを通過するように構成して、磁力線が定着ベルト６１と励磁コイル８２とを内部に包み込むような閉磁路を形成する。それにより、励磁コイル８２にて生成された交流磁界の磁力線が定着ベルト６１の磁心８４と対向する領域に集中される。
ここで、磁心８４は磁路形成による損失が小さい材料が望ましい。具体的には、磁心８４は渦電流損を小さくする形態（スリット等による電流経路遮断や分断化、薄板束ね等）での使用が望ましく、ヒステリシス損の小さい材料で形成されることが望ましい。
また、定着ベルト６１の回転方向に沿った磁心８４の長さは、感温磁性部材６４の定着ベルト６１の回転方向に沿った長さよりも小さく構成される。それにより、磁力線のＩＨヒータ８０周辺への漏洩が減り、力率が向上する。さらには、定着ユニット６０を構成する金属製部材への電磁誘導を抑え、定着ベルト６１（導電発熱層６１２）での発熱効率を高める。
【００３５】
＜定着ベルトが発熱する状態の説明＞
引き続いて、ＩＨヒータ８０により生成された交流磁界によって定着ベルト６１が発熱する状態を説明する。
まず、上記したように、感温磁性部材６４の透磁率変化開始温度は、各色トナー像を定着する定着設定温度以上であって定着ベルト６１の耐熱温度以下となる温度範囲内（例えば、１４０〜２４０℃）に設定されている。そして、定着ベルト６１の温度が透磁率変化開始温度以下の状態にある場合には、定着ベルト６１に近接する感温磁性部材６４の温度も定着ベルト６１の温度に対応して、透磁率変化開始温度以下となる。そのため、感温磁性部材６４は強磁性を呈するので、ＩＨヒータ８０により生成された交流磁界の磁力線Ｈは、定着ベルト６１を透過した後、感温磁性部材６４の内部を広がり方向に沿って通過する磁路を形成する。ここでの「広がり方向」とは、感温磁性部材６４の厚さ方向と直交する方向を意味する。
【００３６】
図６は、定着ベルト６１の温度が透磁率変化開始温度以下の温度範囲にある場合の磁力線（Ｈ）の状態を説明する図である。図６に示したように、定着ベルト６１の温度が透磁率変化開始温度以下の温度範囲にある場合には、ＩＨヒータ８０により生成された交流磁界の磁力線Ｈは、定着ベルト６１を交差して透過し、感温磁性部材６４の内部を広がり方向（厚さ方向と直交する方向）に沿って通過する磁路を形成する。そのため、定着ベルト６１の導電発熱層６１２を横切る領域での単位面積あたりの磁力線Ｈの数（磁束密度）は多くなる。
【００３７】
すなわち、ＩＨヒータ８０の磁心８４から磁力線Ｈが放射されて定着ベルト６１の導電発熱層６１２を横切る領域Ｒ１,Ｒ２を通過した後、磁力線Ｈは強磁性体である感温磁性部材６４の内部に誘導される。そのため、定着ベルト６１の導電発熱層６１２を厚さ方向に横切る磁力線Ｈは感温磁性部材６４の内部に進入するように集中し、領域Ｒ１,Ｒ２での磁束密度は高くなる。また、感温磁性部材６４の内部を広がり方向に沿って通過した磁力線Ｈが再び磁心８４に戻るに際しても、導電発熱層６１２を厚さ方向に横切る領域Ｒ３では、感温磁性部材６４内の磁位の低い部分から集中して磁心８４に向けて放射される。そのため、定着ベルト６１の導電発熱層６１２を厚さ方向に横切る磁力線Ｈは、感温磁性部材６４から集中して磁心８４に向かうこととなり、領域Ｒ３での磁束密度も高くなる。
【００３８】
磁力線Ｈが厚さ方向に横切る定着ベルト６１の導電発熱層６１２では、単位面積当たりの磁力線Ｈの数（磁束密度）の変化量に比例した渦電流Ｉが発生する。それにより、図６に示したように、磁束密度の変化量が大きい領域Ｒ１,Ｒ２および領域Ｒ３では、大きな渦電流Ｉが発生する。導電発熱層６１２に生じた渦電流Ｉは、導電発熱層６１２の固有抵抗値Ｒと渦電流Ｉの二乗の積であるジュール熱Ｗ（Ｗ＝Ｉ２Ｒ）を発生させる。それにより、大きな渦電流Ｉが発生した導電発熱層６１２では、大きなジュール熱Ｗが発生する。
このように、定着ベルト６１の温度が透磁率変化開始温度以下の温度範囲にある場合には、磁力線Ｈが導電発熱層６１２を横切る領域Ｒ１,Ｒ２や領域Ｒ３において大きな熱が発生する。それにより、定着ベルト６１は加熱される。
【００３９】
ところで、本実施の形態の定着ユニット６０では、定着ベルト６１の内周面側において定着ベルト６１に近接させて感温磁性部材６４を配置している。それにより、励磁コイル８２にて生成された磁力線Ｈを内部に誘導する磁心８４と、定着ベルト６１を厚さ方向に横切って透過した磁力線Ｈを内部に誘導する感温磁性部材６４とが近接した構成を実現している。そのため、ＩＨヒータ８０（励磁コイル８２）により生成された交流磁界は、磁路が短いループを形成するので、磁路内での磁束密度や磁気結合度は高まる。それにより、定着ベルト６１の温度が透磁率変化開始温度以下の温度範囲にある場合、定着ベルト６１にはさらに効率的に熱が発生する。
【００４０】
＜加圧ロールの説明＞
加圧ロール６２は、定着ベルト６１に対向するように配置され、定着ベルト６１に従動して図３の矢印Ｄ方向に、例えば１４０ｍｍ／ｓのプロセススピードで回転する。そして、加圧ロール６２と押圧パッド６３とにより定着ベルト６１を挟持した状態でニップ部Ｎを形成し、このニップ部Ｎに未定着トナー像を保持した用紙Ｐを通過させることで、熱および圧力を加えて未定着トナー像を用紙Ｐに定着する。
加圧ロール６２は、例えば直径１８ｍｍの中実のアルミニウム製コア（円柱状芯金）６２１と、コア６２１の外周面に被覆された例えば厚さ５ｍｍのシリコーンスポンジ等の耐熱性弾性体層６２２と、さらに例えば厚さ５０μｍのカーボン配合のＰＦＡ等の耐熱性樹脂被覆または耐熱性ゴム被覆による離型層６２３とが積層されて構成される。そして、例えば２０ｋｇｆの荷重で定着ベルト６１を介して押圧パッド６３を押圧している。
【００４１】
このように、加圧ロール６２の表面を構成する耐熱性弾性体層６２２と離型層６２３は、比較的柔らかい素材により形成されている。そのため、定着時以外においても加圧ロール６２を定着ベルト６１を介して押圧パッド６３に圧接する状態のまま放置すると、元の形状に復元することができなくなるおそれがある。即ち、加圧ロール６２は、ニップ部Ｎ（定着加圧部）により形成される形状のまま変形してしまう。その場合、ニップ部Ｎに押圧する圧力が設計通りとはならないため、定着を規定通りに行なうことができなくなり、定着ユニット６０そのものの性能を損なうことになる。
【００４２】
よって、加圧ロール６２に移動機構２００を設け、定着時以外の時間帯は、加圧ロール６２を、定着ベルト６１から離間させる動作を行なう。即ち、加圧ロール６２は、定着を行なうときには定着ベルト６１の外周面に圧接することで定着ベルト６１との間に未定着画像を保持した用紙Ｐを挿通するためのニップ部Ｎを形成し、定着を行なわないときには定着ベルト６１から離間するように移動する。
【００４３】
図７は移動機構２００により加圧ロール６２を定着ベルト６１から離間させた状態を説明した図である。
図７に示すように加圧ロール６２と定着ベルト６１とは離間した状態にある。その結果、加圧ロール６２は、元の円形形状に形状復元がなされるため、加圧ロール６２が変形し元の形状に戻らなくなるおそれが少なくなる。
なお定着を行なう際には、移動機構２００により再び加圧ロール６２を図３で説明したように定着ベルト６１と接触し、ニップ部Ｎを形成する位置に戻すことが可能である。
【００４４】
＜加圧ロールと定着ベルトの駆動機構の説明＞
続いて図２、図３、図７を使用して本実施の形態の定着ユニット６０において、加圧ロール６２と定着ベルト６１の駆動機構について説明する。
【００４５】
ここで、まず定着ユニット６０は、図７に示すような、定着動作前の離間状態に設定されているものとする。定着動作前の待機時では、移動機構２００によって、加圧ロール６２は定着ベルト６１から離れたウォームアップ位置に置かれる。このウォームアップ位置は、ウォームアップ時における加圧ロール６２の配置位置であり、加圧ロール６２が定着ベルト６１とは物理的に接触しない所謂ラッチＯＦＦ状態になる。
【００４６】
図２に示すように、定着ユニット６０では、駆動部の一例としての駆動モータ９０からの回転駆動力が、回転軸９１に固定された伝達ギヤ９２と、伝達ギヤ９３，９４，９５，９６を介してシャフト９７に伝達される。それにより、加圧ロール６２に回転駆動力が伝わり加圧ロール６２が回転駆動される。
【００４７】
次に、駆動モータ９０からの回転駆動力は、回転軸９１に伝達ギヤ９２と同軸に固定された伝達ギヤ１０１と、回転伝達制限部材の一例としてのワンウェイクラッチ１０２を介してシャフト１０３に伝達され、シャフト１０３に結合された伝達ギヤ１０４,１０５から定着ベルト６１の両側に配されたエンドキャップ部材６７のギヤ部６７ｂに伝達される。それによって、エンドキャップ部材６７から定着ベルト６１に回転駆動力が伝わり、エンドキャップ部材６７と定着ベルト６１とが一体となって回転駆動される。このとき、定着ベルト６１が定着ベルト６１の両端部から駆動力を直接受けて回転する。
【００４８】
次に、定着ユニット６０は、図３に示すような定着動作時には、移動機構２００によって、加圧ロール６２は定着ベルト６１に圧接した所謂ラッチＯＮ状態に置かれる。このとき、ワンウェイクラッチ１０２が作動し、駆動モータ９０からシャフト９７への回転駆動力の伝達が停止する。そして、定着ベルト６１は加圧ロール６２を回転駆動させることで従動して回転する。即ち、このとき駆動モータ９０の回転駆動力は、伝達ギヤ９２，９３，９４，９５，９６を介してシャフト９７に伝達される。それにより、加圧ロール６２に回転駆動力が伝わり加圧ロール６２が回転駆動される。そして加圧ロール６２を回転させることで定着ベルト６１が従動して回転する。
【００４９】
なお、本実施の形態の定着ユニット６０は、温度検知部の一例である温度センサ１１０を備え、定着ベルト６１の温度を検知する。また回転検知部の一例である回転検知計１０７を備え、定着ベルト６１の回転数を検知する。そして温度センサ１１０により検知した定着ベルト６１の温度および回転検知計１０７により検知した定着ベルト６１の回転数を出力する出力部の一例としての温度・回転数出力部９０１を有する。この温度・回転数出力部９０１は、定着ベルト６１の温度と回転数を制御部３１（図１参照）に備えられた回転制御部（図示せず）に出力する。
【００５０】
また詳しくは詳述するが、本実施の形態の定着ユニット６０は、制御部３１に備えられた回転制御部から、温度・回転数出力部９０１により出力した定着ベルト６１の回転数および定着ベルト６１の温度を基にして決定され、定着ベルト６１の設定回転数を受け付ける受付部の一例としての加圧ロール６２の設定回転数取得部９０２を備える。
そして、加圧ロール６２の設定回転数は、モータドライバ９１０に送られ、モータドライバ９１０により駆動モータ９０の回転が制御されている。
【００５１】
また、移動機構２００（図３参照）は、位置決め駆動源としてのラッチモータ２０１と、回転軸２０２、伝達ギヤ２０３，２０４，シャフト２０５及びシャフト２０５に扁心カム２０６を備えている。そしてこの扁心カム２０６の回転により加圧ロール６２が図２で見て上下方向に移動し、定着ベルト６１との間で圧接、離間の動作を行なう。また移動機構２００は、制御部３１から圧接（離間）指示を受け取る圧接（離間）指示取得部２０７を備える。そして、制御部３１から圧接（離間）指示を受け取ると、圧接（離間）指示取得部２０７は、その指示をモータドライバ２１０に送り、モータドライバ２１０によりラッチモータ２０１の動作が制御されている。
【００５２】
ここで、加圧ロール６２の表面は、上述したようにシリコーンスポンジ等の耐熱性弾性体層６２２（図３参照）や、カーボン配合のＰＦＡ等の耐熱性樹脂被覆または耐熱性ゴム被覆による離型層６２３（図３参照）にて積層されて構成されているため、熱膨張率が比較的大きい。そのため加圧ロール６２の温度変化によりその径が変化しやすいという特性を有する。この場合、加圧ロール６２の回転数が同じ場合、径の変化に対応して加圧ロール６２の外周の回転の線速度が変化することになる。その結果、定着ベルト６１は、上述の通り加圧ロール６２を回転駆動させることで従動して回転するので、加圧ロール６２の径が変化すると定着ベルト６１の回転速度、つまり回転数に変化を及ぼす。例えば、熱膨張により加圧ロール６２の径が増加すると、加圧ロール６２の回転の線速度は速くなる。そうなると定着ベルト６１の回転数が増加する。即ち、加圧ロール６２が熱膨張を起こすと、定着ベルト６１の回転数が設計通りとならないことがある。
【００５３】
本実施の形態の定着ユニット６０はウォームアップタイムが短くできるという特性を有するが、これは、即ち定着ベルト６１の回転数もその短いウォームアップタイム内に予め定められた規定回転数にしなければならないということを意味する。この時間は画像形成装置１（図１参照）の設計や、画像形成装置１内部の温度によって変動するため一概には言えないが、例えば約５秒である。しかしながら熱膨張により加圧ロール６２の径の変化が生じていると、定着ベルト６１を規定回転数にするための制御に時間がかかるという問題が生じる。また定着ユニット６０の運転中においても、定着ユニット６０内の温度が変化すると、加圧ロール６２の温度も変化し、それに対応して加圧ロール６２の径も変化する。そのため定着ベルト６１の回転数が不安定となり、用紙Ｐに定着される画像に乱れが生じる等の現象が生じる。そのため加圧ロール６２の径が変化しても定着ベルト６１を予め定められた回転数で安定して回転させることが求められる。
【００５４】
本実施の形態では、まず、定着ユニット６０のウォームアップタイム内で定着ベルト６１を予め定められた規定回転数にするための制御として、以下の制御を行なう。即ち、温度センサ１１０により検知した定着ベルト６１の温度および回転検知計１０７により検知した定着ベルト６１の回転数に基づき加圧ロール６２の回転数を段階的に増加させ、定着ベルト６１の回転数が予め定められた規定回転数に達するように制御を行なう。
また定着ユニット６０の運転中において、加圧ロール６２の温度変化により、加圧ロール６２の径が変化し、定着ベルト６１の回転数が不安定となるのを解決するための制御としては以下の制御を行なう。即ち、定着ベルト６１の回転数が規定回転数に達した後において、回転検知計１０７により検知した定着ベルト６１の回転数から回転数の移動平均を算出し、この移動平均から定着ベルト６１を規定回転数で回転させる制御を行なう。
【００５５】
以下、これらの制御について詳細に説明を行なう。
図８は、加圧ロール６２の温度変化によりその径に変化が生じていても、定着ベルト６１を規定回転数で回転させる制御を行なう回転制御部３１０について説明した図である。そして図９および図１０は、この回転制御部３１０が上述の制御を行なうための動作の流れを説明したフローチャートである。このうち、図９は、定着開始までに回転制御部３１０が行なう動作の流れを説明したフローチャートである。そして、図１０は、定着開始後に回転制御部３１０が行なう動作の流れを説明したフローチャートである。更に、図１１は、回転制御部３１０がこの制御を行なう際に、定着ベルト６１の回転数の状態等を説明した図である。
【００５６】
本実施の形態において回転制御部３１０は、画像形成装置１（図１参照）全体の制御を行なう制御部３１の一部として把握している。
そして、回転制御部３１０は、図２および図３で説明した定着ユニット６０に備えられた温度・回転数出力部９０１から定着ベルト６１の温度および回転数を取得する温度・回転数取得部３１１と、温度・回転数取得部３１１により取得された定着ベルト６１の温度および回転数から定着ベルト６１の回転数を予め定められた規定回転数にするための加圧ロール６２の設定回転数を算出する演算部３１２と、演算部３１２がこの制御を行なうために必要なデータを記憶するメモリ等の記憶部３１３と、記憶部３１３が記憶するデータを取得するデータ取得部３１４と、回転制御部３１０が予め定められた制御を行なうタイミングを計測するための時間計測部３１５と、演算部３１２により算出された加圧ロール６２の設定回転数を定着ユニット６０の設定回転数取得部９０２に出力する回転数出力部３１６とを備える。また制御部３１は回転制御部３１０以外に画像形成の開始や停止の指示を取得する画像形成開始（停止）指示取得部３１７と、加圧ロール６２の移動機構２００（図３参照）を制御し加圧ロール６２の圧接または離間の指示を定着ユニット６０の圧接（離間）指示取得部２０７に出力する移動機構制御部３１８とを備える。
【００５７】
ここでは、まず回転制御部３１０が定着開始までに行なう動作について図８、図９、図１１を参照して説明を行なう。即ち、回転制御部３１０が、定着ユニット６０のウォームアップ時において、定着ベルト６１の回転数を予め定められた規定回転数にするための制御を行なうときの動作について説明を行なう。
【００５８】
まず、図１１の時間ｔ０において、定着ユニット６０は停止中であり、定着ベルト６１の回転数は０である。またその他の制御も行なっていない。
【００５９】
次に時間ｔ１において制御部３１の画像形成開始（停止）指示取得部３１７が画像形成開始指示を受け取る。その指示は演算部３１２に送られる。そして演算部３１２が回転数出力部３１６を通して定着ベルト６１を予め定められた回転数Ｒｂ０で初期駆動させるための加圧ロール６２の設定回転数Ｒｐ０を出力する。これにより定着ベルト６１は時間ｔ１からｔ２までの間、初期駆動を行ない回転する（ステップ１１１）。
【００６０】
次に時間ｔ２において温度・回転数取得部３１１が、定着ユニット６０の温度・回転数出力部９０１から定着ベルト６１の温度を取得する（ステップ１１２）。そして、演算部３１２は、データ取得部３１４を介して、記憶部３１３から定着ベルト６１の温度に対応した加圧ロール６２の設定回転数のデータを取得する。そしてこの設定回転数を加圧ロール６２の第１の設定回転数Ｒｐ１として回転数出力部３１６を介して出力する（ステップ１１３）。即ち、温度センサ１１０により検知した定着ベルト６１の温度から加圧ロール６２の第１の設定回転数Ｒｐ１を決定する。
【００６１】
また画像形成開始（停止）指示取得部３１７は画像形成開始指示を移動機構制御部３１８にも送る。そして画像形成開始指示を受け取った移動機構制御部３１８は、定着ユニット６０の圧接（離間）指示取得部２０７に加圧ロール６２の圧接指示を出力し、加圧ロール６２の圧接動作が開始される（ステップ１１４）。ここで定着ベルト６１の温度と加圧ロール６２の設定回転数Ｒｐ１との対応関係は、定着ベルト６１の温度から加圧ロール６２の温度を予測し、そして加圧ロール６２の温度に対応した加圧ロール６２の径を予測することで決定される予測値である。なおここで加圧ロール６２の設定回転数とは、加圧ロール６２をどのような回転数で回転させるか設定回転数取得部９０２、モータドライバ９１０を介し駆動モータ９０に送られる制御信号として出力されるものであり、実際の加圧ロール６２の回転数とは必ずしも一致するものではない。
【００６２】
そして予め定められた時間後である時間ｔ３において、温度・回転数取得部３１１が定着ユニット６０の温度・回転数出力部９０１から定着ベルト６１の回転数Ｒｂ１を取得する（ステップ１１５）。そして定着ベルト６１の回転数Ｒｂ１を受け取った演算部３１２は、ステップ１１３で出力した加圧ロール６２の第１の設定回転数Ｒｐ１に対応する定着ベルト６１の回転数である目標回転数を算出する。そして更に取得された定着ベルト６１の回転数Ｒｂ１と目標回転数との差分を算出する（ステップ１１６）。
そして、演算部３１２は、データ取得部３１４を介して、記憶部３１３からこの差分の値に対応した加圧ロール６２の設定回転数のデータを取得する。そしてこの設定回転数を加圧ロール６２の第２の設定回転数Ｒｐ２として回転数出力部３１６を介して出力する（ステップ１１７）。この加圧ロール６２第２の設定回転数Ｒｐ２は、この回転数で加圧ロール６２が回転すれば、定着ベルト６１が定着を開始できる回転数である規定回転数Ｒｂ２で回転すると推定される回転数である。即ち、ステップ１１６とステップ１１７において、予め定められた時間後に回転検知計１０７により検知した定着ベルト６１の回転数と第１の設定回転数Ｒｐ１に対応する定着ベルト６１の目標回転数との差分から、定着ベルト６１を規定回転数Ｒｂ２で回転させる加圧ロール６２の第２の設定回転数Ｒｐ２を決定する。よって図１１に示したように、この時間ｔ３より定着ベルト６１の回転数の実質的なフィールドバック制御が開始される。
【００６３】
そして、時間ｔ４において、演算部３１２は、定着ユニット６０の温度・回転数出力部９０１から温度・回転数取得部３１１を介して、定着ベルト６１の回転数を取得し、定着ベルト６１の回転数が定着を行なうのに支障が生じない回転数であるか否かを判断する。本実施の形態では、定着ベルト６１の回転数が規定回転数以上の回転数であるか否かを判断する（ステップ１１８）。そして、規定回転数以上の回転数でなかった場合は、ステップ１１６〜ステップ１１７に戻り、再び第２の設定回転数が決定される。
また定着ベルト６１の回転数が規定回転数以上だった場合は、制御部３１が加圧ロール６２の圧接が完了しているか否かを判断する（ステップ１１９）。そして加圧ロール６２の圧接が完了していれば、定着ユニット６０による定着が開始される（ステップ１２０）。なお加圧ロール６２の圧接が完了していなければ、圧接が完了するまで、回転制御部３１０は、ステップ１１６〜ステップ１１９の処理を行なう。
【００６４】
以上の一連の制御により、加圧ロール６２の径が熱膨張により変化している状態で、定着ユニット６０のウォームアップタイムが短くても、より迅速に定着ベルト６１を規定回転数Ｒｂ２で回転させる動作を行なわせることができる。なお、上述した例では、定着ベルト６１を規定回転数Ｒｂ２で回転させるのに、加圧ロール６２の回転数を段階的に増加させる制御を２段階で行なったが、３段階以上で加圧ロール６２の回転数を段階的に増加させる制御を行なってもよい。この場合、定着ベルト６１の回転数を規定回転数Ｒｂ２により正確に近づけやすくなる。ただしこの場合、制御に要する時間が多くなりやすくなる。
また記憶部３１３に記憶させるデータは、上述したような定着ベルト６１の温度と加圧ロール６２の設定回転数との対応関係や、定着ベルト６１の回転数と第１の設定回転数の差分と加圧ロール６２の設定回転数の対応関係である必要は必ずしもない。例えば、定着ベルト６１の温度や回転数の差分と分周比とを対応付けたようなデータでもよい。この場合は、演算部３１２が、この分周比から加圧ロール６２の設定回転数を算出する。
【００６５】
次に回転制御部３１０が定着開始後に行なう動作について図８、図１０、図１１を参照して説明を行なう。即ち、回転制御部３１０が、定着ユニット６０の運転中において、加圧ロール６２の温度変化により、加圧ロール６２の径が変化しても、定着ベルト６１の回転数が不安定となるのを抑制するための制御について説明を行なう。
この段階での制御は、概略的には定着ベルト６１の回転数の移動平均を演算部３１２が算出し、それにより予め定められた制御を行なっている。
【００６６】
まず、移動平均について、説明を行なう。移動平均とは、直近のｎ個のデータの単純な平均のことである。そして次の〔２〕式により算出できる。なおここでｎは移動平均を算出するための要素の数（要素数）を意味する。またＤ１〜Ｄｎは、直近のｎ個のデータである。
【００６７】
【数２】
2010231105.tif 000004
【００６８】
ここで図１２（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態が適用される移動平均について説明を行なった概念図である。
図１２（ａ）〜（ｃ）においては、一定間隔で取得された（１）〜（８）のデータが時系列的に並んでいる。本実施の形態では、このデータは定着ベルト６１の回転数である。そして、この定着ベルト６１の回転数は予め定められた回転数取得間隔で取得される。
【００６９】
図１２（ａ）は、移動平均を行なわない場合（または上述した要素数が１の場合とも言える）である。ここでは、一定の時間間隔である回転数取得間隔で取得された定着ベルト６１の回転数のデータは、上記の〔２〕式の計算を行なうことにより処理されることはない。
【００７０】
次に図１２（ｂ）は、要素数２で移動平均を算出する場合である。ここでは、まず、（１）と（２）のデータが取得され、移動平均が上記〔２〕式により算出される。この移動平均を（１）’とする。そして、回転数取得間隔で定められた時間の経過後、今度は（３）のデータが取得され、予め取得された（２）のデータとの移動平均が算出される。この移動平均を（２）’とする。そして以下、回転数取得間隔で定められた時間の経過毎にこれが繰り返される。ここでは、（１）’〜（８）’の移動平均を算出する場合について点線にて使用する要素を図示している。
【００７１】
次に図１２（ｃ）は、要素数４で移動平均を算出する場合である。ここでは、まず、（１）〜（４）のデータが取得され、移動平均が上記〔２〕式により算出される。この移動平均を（１）’とする。そして、回転数取得間隔で定められた時間の経過後、今度は（５）のデータが取得され、予め取得された（２）〜（４）のデータとの移動平均が算出される。この移動平均を（２）’とする。そして以下、回転数取得間隔で定められた時間の経過毎にこれが繰り返される。ここでは、（１）’〜（８）’の移動平均を算出する場合について点線にて使用する要素を図示している。
【００７２】
回転制御部３１０の動作の説明に戻ると、定着開始後において、まず演算部３１２は、時間計測部３１５から時間のデータを取得し、定着ベルト６１の回転数の移動平均算出の要素数の変更時間に達しているか否かを判断する（ステップ１２１）。そしてこの変更時間になっていた場合は、移動平均算出の要素数を変更する（ステップ１２２）。ここで、移動平均を算出しない場合は、取得された定着ベルト６１の回転数毎に、後述するステップ１２６〜ステップ１２７における回転ロール６２の設定回転数の変更を行なうことになるため迅速な制御が可能となる。ただし、取得した回転数にばらつきが生じる場合は、加圧ロール６２の設定回転数の変更の幅が大きくなりやすい。よってこの場合、定着ベルト６１の回転数もそれに対応して変動が激しくなる。そしてその結果、用紙Ｐに定着される定着画像が乱れやすくなる。
【００７３】
一方、移動平均を算出する場合は、取得しなければならない定着ベルト６１の回転数のデータが多くなるので迅速な制御は行ないにくくなるが、より平均的な制御が可能となる。即ち、上述したように取得した回転数にばらつきが生じる場合でも、定着ベルト６１の回転数に変動が生じにくい。そしてこれは、要素数が多くなった方がその効果は大きい。
【００７４】
そこで、本実施の形態では、定着ベルト６１の回転数を迅速に規定回転数にしなければならない制御が必要な前述の定着ユニット６０の定着開始までは、移動平均を算出する処理は行なっていない。一方、定着開始後は、安定した回転数で定着ベルト６１を回転させることが要求されるため、このように移動平均を算出する処理を入れている。そして、本実施の形態では、この要素数を最初は１とし（即ち、移動平均を算出しない場合）、段階的に時間ｔ５において要素数を１から２へ、また時間ｔ６において要素数を２から４へ変更する。つまり本実施の形態では、移動平均を算出するために使用する回転数の要素数を段階的に増加させることで、定着ベルト６１を規定回転数で回転させる制御を行なう。
加圧ロール６２の温度は、時間経過と共に安定し、それに対応して加圧ロール６２の径の変動も安定する。そのため、定着ベルト６１を安定して回転させるためには、このような要素数を増加させる変更は有効である。
【００７５】
次に、演算部３１２は、時間計測部３１５から再び時間のデータを取得し、定着ベルト６１の回転数取得間隔が変更時間に達しているか否かを判断する（ステップ１２３）。そしてこの変更時間になっていた場合は、回転数取得間隔を変更する（ステップ１２４）。回転数取得間隔の変更も上述した移動平均算出の要素数変更の場合と同様の理由で行なう。即ち、回転数取得間隔を短くしたときは、定着ベルト６１の回転数の迅速な制御が可能であるため、定着ベルト６１の回転数を迅速に規定回転数にしなければならない制御が必要な前述の定着ユニット６０の定着開始までは、回転数取得間隔を短く設定する。一方、定着開始後は、安定した回転数で定着ベルト６１を回転させることが要求されるため、回転数取得間隔を段階的に長くする。つまり本実施の形態では、移動平均を算出するために使用する回転数を取得する時間間隔（回転数取得間隔）を段階的に増加させることで、定着ベルト６１を規定回転数で回転させる制御を行なう。
本実施の形態では、例えば、定着開始後、時間ｔ６までは回転数取得間隔を１００ｍｓに設定し、その後は、回転数取得間隔を３００ｍｓになるように変更している。
【００７６】
次に、演算部３１２が温度・回転数取得部３１１を通し、定着ベルト６１の回転数を取得する。この取得のタイミングは、ステップ１２３〜ステップ１２４で設定された回転数取得間隔毎である。そしてステップ１２１〜ステップ１２２で設定された要素数にて、定着ベルト６１の回転数の移動平均を算出する（ステップ１２５）。
【００７７】
次に、演算部３１２は、定着ベルト６１の回転数の移動平均が許容範囲内であるか否かを判断する（ステップ１２６）。そして移動平均が許容範囲内でなかった場合は、加圧ロール６２の設定回転数の変更を行なう。この変更は、例えば、直前まで設定されていた加圧ロール６２の設定回転数に対し、予め定められた値だけ増減を行なうことで行なう。そして、演算部３１２は、この変更後の加圧ロール６２の設定回転数を回転数出力部３１６を通して、出力する（ステップ１２７）。本実施の形態では、時間ｔ７および時間ｔ８において加圧ロール６２の設定回転数をそれぞれＲｐ３およびＲｐ４に変更を行なっている。
【００７８】
即ち、この場合、加圧ロール６２は、定着ユニット６０が動作する時間の経過と共に温度が上昇している。その結果、加圧ロール６２が熱膨張を生じ、その径が増大する。そうなると加圧ロール６２の外周の回転周速度が速くなるため、定着ベルト６１の回転数も増加する。そして上記移動平均が許容範囲の上限を超えてしまう。そのため、加圧ロール６２の設定回転数をＲｐ２からＲｐ３、Ｒｐ４へ段階的に減少させ、上記移動平均が許容範囲内に収まるように制御を行なっている。
【００７９】
そして、画像形成処理が完了し、画像形成開始（停止）指示取得部３１７が画像形成停止指示を受けると、その指示は演算部３１２に送られる。演算部３１２は、この指示を受けた場合、定着動作終了であると判断し（ステップ１２８）、終了動作を行なう（ステップ１２９）。具体的には加圧ロール６２の設定回転数を段階的に減少させる。本実施の形態の場合は、時間ｔ９で加圧ロール６２の設定回転数Ｒｐ０を出力する。またこの時点で定着ベルト６１の回転数のフィールドバック制御は実質的に停止する。更に時間ｔ１１で設定回転数０を出力、即ち停止させる。なお定着動作終了でないと判断した場合は、ステップ１２１に戻り制御を続行する。
【００８０】
また、画像形成開始（停止）指示取得部３１７が画像形成停止指示を受けると、その指示は移動機構制御部３１８に送られ、予め定められた時間後に、定着ユニット６０の圧接（離間）指示取得部２０７に加圧ロール６２の離間指示を出力する。本実施の形態では、時間ｔ１０においてこの動作を行なう。
【００８１】
なお上述した説明において時間ｔ１〜ｔ１１のタイミングを判断する場合、特に説明をしなかった場合でも、演算部３１２が時間計測部３１５からその時々の時間を取得することで行なっている。
なお本実施の形態では、記憶部３１３は、回転制御部３１０の内部に配置されていたが、必ずしも回転制御部３１０の内部に配置する必要はなく、回転制御部３１０の外部であって、制御部３１の内部に配置してもよい。更に、画像形成装置１の外部に配置してもよい。この場合は、記憶部３１３に記憶されているデータは、予め定められた通信手段を介して、データ取得部３１４が取得することになる。
また本実施の形態では、移動機構２００を備えていたが、備えていない定着装置でも上述した制御手法により定着装置を動作させることは可能である。
【００８２】
なお本実施の形態の回転制御部３１０を含む制御部３１の動作は、制御部３１に組み込まれたコンピュータ用のプログラムにより実現することができる。よって、本実施の形態は、定着開始前においては、コンピュータに、温度センサ１１０により検知した定着ベルト６１の温度から加圧ロール６２の第１の設定回転数を決定する機能と、予め定められた時間後に回転検知計１０７により検知した定着ベルト６１の回転数と第１の設定回転数に対応する定着ベルト６１の目標回転数との差分を算出する機能と、差分から定着ベルト６１を規定回転数で回転させるための加圧ロール６２の第２の設定回転数を決定する機能と、を実現するためのプログラムとして捉えることもできる。
【００８３】
そして、定着開始後においては、定着ベルト６１の回転数が規定回転数に達した後において、回転検知計１０７により検知した定着ベルト６１の回転数から回転数の移動平均を算出する機能と、移動平均から定着ベルト６１を規定回転数で回転させるための加圧ロール６２の設定回転数を算出する機能と、を更に備えることを特徴とするプログラムとして捉えることもできる。
【実施例】
【００８４】
以下、本発明を実施例を用いてより詳細に説明するが、本発明は、その要旨を越えない限りこれらの実施例により限定されるものではない。
【００８５】
＜装置構成、定着条件＞
（実施例１〜３）
画像形成装置として図１に示した画像形成装置１を使用した。この画像形成装置１の制御部３１は、上述したような回転制御部３１０を備えている。また、定着装置として図２および図３に示した定着ユニット６０を使用した。この定着ユニット６０は、図８〜図１１で説明を行なったように移動機構２００、温度・回転数出力部９０１、設定回転数取得部９０２、圧接（離間）指示取得部２０７を備えている。そしてこの定着ユニット６０を使用してウォーミングアップおよび定着を行ない、用紙Ｐに画像形成を行なった。
【００８６】
ここで、実施例１として、定着ベルト６１および加圧ロール６２が常温の状態で、定着ユニット６０の動作を開始した。これは、しばらくの時間定着を行なっていなかった後に定着ユニット６０を動作開始させる場合に相当する。
また実施例２として、定着ベルト６１は定着可能温度であるが、加圧ロール６２は、常温の状態で、定着ユニット６０の動作を開始した。
更に実施例３として、定着ベルト６１は定着可能温度であり、加圧ロール６２もそれに対応して温度が上昇した状態で、定着ユニット６０の動作を開始した。これは、いったん定着ユニット６０は動作を停止したが、その後すぐにまた動作を開始させた場合に相当する。
【００８７】
（比較例１）
上述した構成の回転制御部３１０を備えていないことを除き、実施例１と同じ条件で定着ユニット６０を使用してウォーミングアップおよび定着を行なった。
【００８８】
＜結果＞
実施例１〜３、比較例１の条件において、定着ユニット６０を使用してウォーミングアップおよび定着を行なったところ、実施例１〜３の何れの場合もウォーミングアップタイム内に定着ベルト６１は規定回転数となったが、比較例１の場合は規定のウォーミングアップタイム内において定着ベルト６１は規定回転数とはならなかった。また、ここでは定着開始後の定着ベルト６１の回転数の変動量を測定した。その結果を表１に示す。
【００８９】
【表１】
2010231105.tif 000005
【００９０】
表１では定着ベルト６１の回転数が規定回転数より増加する場合を「＋変動」、規定回転数より減少する場合を「−変動」とし、変動量を単位を（％）として表示している。このとき＋変動、−変動とも、０．５％以内であれば許容範囲内であるとした。
表１からわかるように実施例１〜３の場合は何れも許容範囲内となっているが、比較例１の場合は許容範囲を大きく外れる結果となった。
【符号の説明】
【００９１】
１…画像形成装置、３１…制御部、６０…定着ユニット、６１…定着ベルト、６２…加圧ロール、６４…感温磁性部材、６６…誘導部材、８０…ＩＨヒータ、８２…励磁コイル、９０…駆動モータ、１０７…回転検知計、１１０…温度センサ、２００…移動機構、２０７…圧接（離間）指示取得部、３１０…回転制御部、６１２…導電発熱層、９０１…温度・回転数出力部、９０２…設定回転数取得部
【図１】
2010231105.tif 000006
【図２】
2010231105.tif 000007
【図３】
2010231105.tif 000008
【図４】
2010231105.tif 000009
【図５】
2010231105.tif 000010
【図６】
2010231105.tif 000011
【図７】
2010231105.tif 000012
【図８】
2010231105.tif 000013
【図９】
2010231105.tif 000014
【図１０】
2010231105.tif 000015
【図１１】
2010231105.tif 000016
【図１２】
2010231105.tif 000017