(57)【要約】 【課題】  ウォーミングアップ時間を長引かせることなく、加熱手段の表面温度のオーバーシュートを低減することができる定着装置、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を提供する。【解決手段】  待機モードにおいて、加熱ローラ５０の表面温度が目標温度以下の所定の温度となるか、または内部熱源であるハロゲンランプ５４の動作時間が所定の時間に到達した後に、ハロゲンランプ５４の動作を停止するように制御する。こうすることで、加熱ローラ５０が目標温度よりも低い温度の時点で加熱を停止するので、加熱ローラ５０の表面温度のオーバーシュートを低減することができる。【選択図】      図４
2010054747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転駆動可能に設けられて、内部に備える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、
加熱手段または加圧手段の外方からその外周面に接するように設けられて、加熱手段または加圧手段を加熱する外部加熱手段とを備え、
加熱手段が所定の温度にまで加熱され、所定の温度を維持する待機モードで、
加熱手段の熱源動作開始後、加熱手段の表面温度が目標温度以下の所定の温度となるか、または熱源の動作時間が所定の時間に到達した後に、熱源の動作を停止するよう加熱制御することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
軸線回りに回転駆動可能に設けられて、内部に備える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、
加熱手段または加圧手段の外方からその外周面に接するように設けられて、加熱手段または加圧手段を加熱する外部加熱手段とを備え、
加熱手段が所定の温度にまで加熱され、所定の温度を維持する待機モードで、
加熱手段の熱源動作開始後、加熱手段の表面温度が目標温度以下の所定の温度となるか、または熱源の動作時間が所定の時間に到達した後に、熱源の動作を停止し、さらに一定時間は、熱源の動作停止を継続するよう加熱制御することを特徴とする定着装置。
【請求項３】
待機モード以外の動作モードでは、前記加熱制御を行わないことを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記加熱手段は、芯金と、弾性体層と、表面層とを含むローラ状部材で構成され、
前記加熱制御では、前記芯金の温度が２４０℃以下となるように前記熱源の動作を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
請求項１〜４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。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の定着装置を動作させるためのプログラムであって、コンピュータに前記加熱制御を実現させるための温度制御プログラム。
【請求項７】
請求項６に記載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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、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に関する。
【背景技術】
【０００２】
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また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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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）。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
また、特許文献２では、加熱定着部材内部と外部加熱部材内部に設けられている加熱源が同時点灯しないように、各加熱源の点灯タイミングを調節し、限られた電力の範囲内において、加熱定着部材と外部加熱部材とを最も効率的に用いて、良好な定着性能を維持可能な定着装置が提案されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−２４１１４３号公報
【特許文献２】特開平１１−２４４８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
一般に特許文献１に記載されたウォーミングアップ制御を行う場合、外部加熱部材がターゲット温度Ｔ３に到達した後、図７に示す制御方式で、外部加熱部材をＴ３に維持するようＯＮ／ＯＦＦ制御し、外部加熱部材への電力供給がＯＦＦの場合に、加熱ローラを効率的に加熱するため、加熱ローラ内部の熱源に電力を供給し、加熱ローラを内部から加熱する。この場合、ウォーミングアップ時間を短縮するために加熱ローラ内部のランプの電力は大きいものとする必要がある。
【００１２】
また通常、待機モードにおいて、加熱ローラの温度制御は、特許文献２に記載された図７のフローチャートに示すような下記の方式で行う。
【００１３】
ステップＳ１１で、加熱ローラの表面温度が、目標温度よりも低い所定の温度Ｔａ以下であるかどうかを判断し、Ｔａ以下であればステップＳ１２でハロゲンランプに電力を供給する。Ｔａより高ければ待機する。
【００１４】
ステップＳ１２では、加熱ローラの表面温度が、目標温度であるＴｂに到達したかどうかを判断し、到達していればステップＳ１４で、ハロゲンランプへの電力供給を停止する。到達していなければ、ステップＳ１２に戻ってハロゲンランプによる加熱を継続する。
【００１５】
しかしながら、加熱ローラ内部のランプの電力を大きいものとしている場合、加熱ローラの表面温度がターゲット温度に到達して熱源への電力の供給をＯＦＦした時、加熱ローラ芯金温度はかなり高温になっている。これは加熱ローラの弾性層の熱伝導性が低いためにできる温度差である。弾性層の厚みが増えるほど、この温度差は顕著に現れる。そのため、加熱ローラ内部のヒーターへの電力供給をＯＦＦした後も芯金の熱が遅れて弾性層の表面に伝わっていき、加熱ローラ表面の温度が最終的に２０℃程上昇してしまうオーバーシュートという現象が生じる。また、芯金の温度が高温になることにより、芯金に接している弾性体が高温にさらされることになり、熱劣化を生じていた。
【００１６】
また、特にウォームアップ動作から待機モードに移行する場合、加熱ローラ表面温度のオーバーシュートが大きく、芯金の温度も最も高温となっている。ウォーミングアップ動作終了から所定時間加熱ローラを空転させた後、動作モードが待機モードに切り替わり、加熱ローラの駆動モータの回転を停止する。このとき、加熱ローラの内部は十分加熱されていないので、外部加熱部材からの熱が供給されなくなった時点で、加熱ローラの温度低下が生じる。そこで、加熱ローラの熱源に電力を供給して加熱を行うのであるが、前述の通り、ウォームアップ時間を短縮するために、大きな電力の熱源を配置していると、加熱ローラの熱源を加熱して加熱ローラ表面温度をターゲット温度にした場合、熱伝導性の違いにより、芯金部分がかなりの高温となるためである。また、熱源への電力供給時間が長くなるためである。このため、芯金に接している弾性体が高温にさらされることになり、熱劣化を生じていた。
【００１７】
更に近年、省エネに対応するため、待機モードの時間を少なくする制御を用いるため、一日のうちで、低温から動作状態まで昇温する回数が多くなり、加熱ローラのオーバーシュートや弾性体が高温の芯金にさらされるため、加熱ローラへのストレスが増加していた。
【００１８】
このオーバーシュートや弾性体の熱劣化を抑える手段として、加熱ローラ内部のヒーターランプの出力を小さくする、位相制御により待機時の加熱ローラ内部のヒーターランプの出力を小さくするなどの方法がある。しかし、加熱ローラ内部のヒーターランプの出力を小さくした場合、ウォーミングアップ時間の増加、大量印字時の熱供給量低下等の弊害が生じる。また、位相制御を用いて、ヒーターランプの出力を下げることも可能であるが、出力を絞る割合が限定されるだけでなく、効率も下がる。また、ヒーターランプの寿命を短くする等の弊害がある。
【００１９】
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、加熱手段の表面温度のオーバーシュートを低減することができる定着装置、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を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
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、
加熱手段または加圧手段の外方からその外周面に接するように設けられて、加熱手段または加圧手段を加熱する外部加熱手段とを備え、
加熱手段が所定の温度にまで加熱され、所定の温度を維持する待機モードで、
加熱手段の熱源動作開始後、加熱手段の表面温度が目標温度以下の所定の温度となるか、または熱源の動作時間が所定の時間に到達した後に、熱源の動作を停止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。
【００２１】
また本発明は、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、
加熱手段または加圧手段の外方からその外周面に接するように設けられて、加熱手段または加圧手段を加熱する外部加熱手段とを備え、
加熱手段が所定の温度にまで加熱され、所定の温度を維持する待機モードで、
加熱手段の熱源動作開始後、加熱手段の表面温度が目標温度以下の所定の温度となるか、または熱源の動作時間が所定の時間に到達した後に、熱源の動作を停止し、さらに一定時間は、熱源の動作停止を継続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。
【００２２】
また本発明は、待機モード以外の動作モードでは、前記加熱制御を行わないことを特徴とする。
【００２３】
また本発明は、前記加熱手段は、芯金と、弾性体層と、表面層とを含むローラ状部材で構成され、
前記加熱制御では、前記芯金の温度が２４０℃以下となるように前記内部熱源の動作を制御することを特徴とする。
【００２４】
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、上記の定着装置を動作させるためのプログラムであって、コンピュータに前記加熱制御を実現させるための温度制御プログラムである。
【００２５】
また本発明は、上記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である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、外部加熱手段によって加熱手段が所定の温度にまで加熱された待機モードにおいて、加熱手段の表面温度が目標温度以下の所定の温度となるか、または熱源の動作時間が所定の時間に到達した後に、熱源の動作を停止するよう加熱制御する。
【００２７】
これにより、加熱手段が目標温度よりも低い温度の時点で加熱を停止するので、ウォーミングアップ時間を短縮するために熱源に高出力ものを用いた場合であっても、加熱手段の表面温度のオーバーシュートを低減することができる。
【００２８】
また本発明によれば、外部加熱手段によって加熱手段が所定の温度にまで加熱された待機モードにおいて、加熱手段の表面温度が目標温度以下の所定の温度となるか、または内部熱源の動作時間が所定の時間に到達した後に、熱源の動作を停止、さらに一定時間は、熱源の動作停止を継続するよう加熱制御する。
【００２９】
これにより、加熱手段が目標温度よりも低い温度の時点で加熱を停止するので、ウォーミングアップ時間を短縮するために熱源に高出力ものを用いた場合であっても、加熱手段の表面温度のオーバーシュートを低減することができる。
【００３０】
さらに、熱源で発生した熱の加熱手段表面への熱伝導の遅れにより、熱源の動作が開始されてしまい、加熱手段の表面温度が過剰に上昇することを防止することができる。
【００３１】
また本発明によれば、待機モード以外の動作モードでは、前記加熱制御を行わないので、ウォーミングアップ時や、印刷時に影響を与えるのを防ぐことができる。
【００３２】
また本発明によれば、前記加熱制御では、加熱手段が備える芯金の温度が２４０℃以下となるように熱源の動作を制御する。
これにより、芯金と接触する弾性体層の熱劣化を防ぐことができる。
【００３３】
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。
【００３４】
また本発明によれば、上記の定着装置を動作させるためのプログラムであって、コンピュータに前記加熱制御を実現させるための温度制御プログラム、上記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として提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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、円柱状または薄膜シート状（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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。また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。
【００４９】
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。
【００５０】
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、またはスコロトロンというコロナ帯電器等も使用できる。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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または２種以上を併用できる。
【００５８】
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また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。
【００５９】
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または２種以上を併用できる。
【００６０】
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種または２種以上を含有できる。
【００６１】
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。
【００６２】
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。また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。
【００６３】
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。
【００６４】
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／ｍ2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。
【００６５】
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また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。
【００６６】
磁性を有する粒子に樹脂を被覆した樹脂被覆キャリア、また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。また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。
【００６７】
キャリアの形状は、球形または扁平形状が好ましい。また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１０８Ω・ｃｍ以上、さらに好ましくは１０１２Ω・ｃｍ以上である。キャリアの抵抗率は、キャリアを０．５０ｃｍ２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／ｃｍ２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。またバイアス電圧のブレークダウンが起こり易くなる。
【００６８】
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。また磁化強さが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。また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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。合成樹脂また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。また中間転写ベルト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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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を形成する金属または材料と同じものを使用できる。また、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。
【００８７】
外部加熱手段７０は、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。また、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。また、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。
【００８８】
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、かつ、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。本実施の形態では熱源７４，７５にはハロゲンランプを使用する。なお、第１支持ローラ７２、および第２支持ローラ７３は加熱ローラ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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
上記の定着部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、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。
【００９３】
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または画像形成装置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。
【００９４】
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。
【００９５】
次に、定着装置６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。
【００９６】
まず、定着装置６に備えられる外部加熱手段７０の熱源７４，７５に電力を投入する。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。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。
【００９７】
ベルト７１の温度がターゲット温度である温度Ｔ３（＞Ｔ１）まで到達した後は、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。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。
【００９８】
加熱ローラ５０がターゲット温度Ｔ４に到達した時点をウォーミングアップ動作の終了とする。ウォーミングアップ動作終了から３０秒間加熱ローラ５０を空転しながら待機モードのターゲット温度を目指して温調を行う。これにより、ウォーミングアップ動作の際に熱源７４，７５、支持ローラ７２，７３に蓄積された熱を拡散することが可能となる。
【００９９】
ウォーミングアップ動作終了から３０秒経過後に動作モードが待機モードに切り替わり、加熱ローラ５０の駆動モータの回転を停止する。このとき、加熱ローラ５０の内部は十分加熱されていないので、加熱ローラ５０の温度低下が生じる。
【０１００】
そのため、加熱ローラ５０の熱源であるハロゲンランプ５４に電力を供給して加熱を行う。ハロゲンランプ５４に電力を供給してからｔ１秒経過したか、または加熱ローラ５０の表面温度がＴ５（＜Ｔ４）に到達した時点でハロゲンランプ５４への電力供給を停止する。
【０１０１】
ハロゲンランプ５４への電力供給を停止してからｔ２秒間はハロゲンランプ５４への電力供給の停止状態を維持する。ハロゲンランプ５４への電力供給の停止からｔ２秒後、加熱ローラ５０の表面温度を検出し、Ｔ５以下の場合は、再度、ハロゲンランプ５４に電力を供給する。
【０１０２】
これにより、加熱ローラ５０がターゲット温度Ｔ４よりも低い温度Ｔ５の時点で加熱を停止するので、ウォーミングアップから待機モードに移行した際にも、加熱ローラ５０の芯金５１が過剰に加熱されることなく、加熱ローラ５０表面温度のオーバーシュートを低減することが可能となる。
【０１０３】
芯金５１の温度については、２４０℃以下となるように加熱制御することが好ましい。弾性体層５２として前述のような材料を用いた場合に、芯金５１の温度を２４０℃以下とすることで、弾性体層５２の熱劣化を防ぐことができる。
【０１０４】
図５は、待機モードにおいて温度が安定化した状態での定着装置６の加熱制御を示すフローチャートである。図６は、加熱ローラ５０の表面温度とハロゲンランプ５４の動作タイミングを示すグラフである。横軸は時間を示し、縦軸は加熱ローラ５０の表面温度を示す。
【０１０５】
加熱ローラ５０の表面温度を検出し、ステップＳ１では、温度Ｔ６（＜Ｔ５）以下の温度に下がったかどうかを判断する。下がっていればステップＳ２に進み、下がっていなければ待機する。ステップＳ２では、ハロゲンランプ５４に電力を供給する。
【０１０６】
ステップＳ３では、ハロゲンランプ５４に電力を供給してからｔ１秒経過したか、または加熱ローラ５０の表面温度がＴ５に到達したかを判断する。
【０１０７】
ｔ１秒経過したかＴ５に到達していればステップＳ４に進んでハロゲンランプ５４への電力供給を停止する。ｔ１秒経過せずＴ５にも到達していなければ、ステップ２に戻って加熱を継続する。
【０１０８】
ステップ５では、ハロゲンランプ５４への電力供給を停止してからｔ２秒経過したかどうかを判断し、経過していればステップＳ１に戻る。経過していなければ電力供給の停止を継続する。
【０１０９】
これにより、待機モード時に加熱ローラ５０の芯金５１が過剰に加熱されることなく、加熱ローラ５０表面温度のオーバーシュートを低減することが可能となる。
【０１１０】
なお、本発明は、プログラムおよびプログラムを記録する記録媒体によって実現してもよい。
【０１１１】
すなわち、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ＣＰＵ（
central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラム及び各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている（これらにより温度制御装置を構成）。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである温度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、上記温度制御装置に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）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、達成可能である。
【０１１２】
上記記録媒体としては、例えば、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を用いることができる。
【０１１３】
また、温度制御装置を通信ネットワークと接続可能に構成し、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、例えば、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、例えば、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やリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、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。
【０１１４】
（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終了から３０秒後に加熱ローラ５０の駆動モータの回転を停止させ、待機モードで加熱制御を行った。
【０１１５】
加熱ローラ５０のハロゲンランプ５４に電力を供給後、９秒（ｔ１）経過後、ハロゲンランプ５４への電力の供給を停止した。以後８秒間（ｔ２）は、強制的にハロゲンランプ５４への電力供給を停止した。この制御を加熱ローラがターゲット温度２００℃になるまで繰返し行った。
【０１１６】
このとき、オーバーシュートは、２０９℃であった。また、加熱ローラ５０の芯金５１の最高温度は、２３８℃であった。
【０１１７】
（比較例１）
上記の定着装置６を用いて、ウォーミングアップ動作終了から３０秒後に加熱ローラ５０の駆動モータの回転を停止させ、待機モードで加熱制御を行った。
【０１１８】
加熱ローラ５０のハロゲンランプ５４に電力を供給し、加熱ローラ５０の表面温度が２００℃に到達するまでハロゲンランプ５４に電力を供給し続けた。
【０１１９】
このとき、オーバーシュートは、２１７℃であった。また、加熱ローラ５０の芯金５１の最高温度は、２５３℃であった。
【０１２０】
（実施例２）
上記の定着装置６を用いて、待機モードで安定した状態で加熱制御を行った。
【０１２１】
加熱ローラ５０の表面温度が１８８℃（Ｔ６）に到達した時点で加熱ローラ５０のハロゲンランプ５４に電力を供給し、電力供給開始から１２秒（ｔ１）経過後、ハロゲンランプ５４への電力の供給を停止した。以後５秒間（ｔ２）は、強制的にハロゲンランプ５４への電力供給を停止した。この制御を加熱ローラがターゲット温度１９０℃になるまで繰返し行った。
【０１２２】
このとき、温度リップルが１３℃、オーバーシュートは、２００℃であった。また、加熱ローラ５０の芯金５１の最高温度は、２２７℃であった。
【０１２３】
（実施例３）
上記の定着装置６を用いて、待機モードで安定した状態で加熱制御を行った。
【０１２４】
加熱ローラ５０の表面温度が１８８℃（Ｔ６）に到達した時点で加熱ローラ５０のハロゲンランプ５４に電力を供給し、電力供給開始から９秒（ｔ１）経過後、ハロゲンランプ５４への電力の供給を停止した。以後８秒間（ｔ２）は、強制的にハロゲンランプ５４への電力供給を停止した。この制御を加熱ローラがターゲット温度１９０℃になるまで繰返し行った。
【０１２５】
このとき、温度リップルが８℃、オーバーシュートは、１９４℃であった。また、加熱ローラ５０の芯金５１の最高温度は、２２４℃であった。
【０１２６】
（実施例４）
上記の定着装置６を用いて、待機モードで安定した状態で加熱制御を行った。
【０１２７】
加熱ローラ５０の表面温度が１８８℃（Ｔ６）に到達した時点で加熱ローラ５０のハロゲンランプ５４に電力を供給し、電力供給開始から４秒（ｔ１）経過後、ハロゲンランプ５４への電力の供給を停止した。以後１３秒間（ｔ２）は、強制的にハロゲンランプ５４への電力供給を停止した。
【０１２８】
このとき、温度リップルが７℃、オーバーシュートは、１９３℃であった。また、加熱ローラ５０の芯金５１の最高温度は、２１３℃であった。
【０１２９】
（比較例２）
上記の定着装置６を用いて、待機モードで安定した状態で加熱制御を行った。
【０１３０】
加熱ローラ５０の表面温度が１８８℃に到達した時点で加熱ローラ５０のハロゲンランプ５４に電力を供給し、加熱ローラ５０の表面温度が１９０℃に到達するまでハロゲンランプ５４に電力を供給し続けた。その間の電力供給時間は、１７秒間であった。
【０１３１】
このとき、温度リップルが１７℃、オーバーシュートは、２０３℃であった。また、加熱ローラ５０の芯金５１の最高温度は、２３５℃であった。
【０１３２】
（比較例３）
上記の定着装置６を用いて、待機モードで安定した状態で加熱制御を行った。
【０１３３】
加熱ローラ５０の表面温度が１８８℃に到達した時点で加熱ローラ５０のハロゲンランプ５４に電力を供給し、電力供給開始から２秒経過後、ハロゲンランプ５４への電力の供給を停止した。以後１５秒間は、強制的にハロゲンランプ５４への電力供給を停止した。
【０１３４】
このとき、加熱ローラ５０の芯金５１の最高温度は、２１０℃と低く抑えられたが、加熱が足りず、加熱ローラ５０の温度は、ターゲット温度以下の１８７℃であった。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】画像形成装置１の構成を示す概略図である。
【図２】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３】作像ユニット１０ｙの構成を示す概略図である。
【図４】定着部６の構成を示す概略図である。
【図５】待機モードにおいて温度が安定化した状態での定着装置６の加熱制御を示すフローチャートである。
【図６】加熱ローラ５０の表面温度とハロゲンランプ５４の動作タイミングを示すグラフである。
【図７】従来の制御方式を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１３６】
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
５１  芯金
５２  弾性体層
５３  表面層
５４  ハロゲンランプ
６０  加圧ローラ
７０  外部加熱手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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