(57)【要約】【課題】加熱手段の目標温度と回転速度のパラメータを有する第一のモードから、別の目標温度と回転速度のパラメータを有する第二のモードに移行する際、二つのパラメーターを同時に変更するとオーバーシュートが大きくなり、ベルトの寿命が短くなり、高温異常エラーが発生することがある。【解決手段】加熱手段について所定の目標温度と所定の回転速度のパラメータを有する第一のモードから、別の目標温度と回転速度のパラメータを有する第二のモードに移行する際、目標温度の設定と速度の設定とを同時ではなく異なるタイミングで行うことにより、過大なオーバーシュートを回避する。【選択図】図２
2006251141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能であり熱により画像を記録紙に定着させる加熱手段と、加熱手段との間で記録紙を加圧搬送する加圧手段とからなる定着装置であって、
加熱手段について所定の目標温度と所定の回転速度のパラメータを有する第一のモードから、加熱手段について前記第一のモードとはそれぞれ異なる，目標温度と回転速度のパラメータを有する第二のモードに移行する際、
目標温度の設定と回転速度の設定を、同時ではなく、異なるタイミングで変更することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
第一のモードから第二のモードへ移行する際、目標温度の設定を変更し、目標温度に到達した後、回転速度の設定を変更することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
第一のモードから第二のモードへモード移行する際、目標温度の設定を変更し、所定の時間経過後、回転速度の設定を変更することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項４】
回転速度の設定は、回転速度の速いモードから回転速度の遅いモードへの変更であることを特徴とする請求項２又は３記載の定着装置。
【請求項５】
目標温度の設定は、目標温度の低いモードから目標温度の高いモードへの変更であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
第一のモードから第二のモードへの移行が、
回転速度の速いモードから回転速度の遅いモードへの移行であって、且つ、目標温度の低いモードから目標温度の高いモードへの移行に該当する場合には、
目標温度の設定と回転速度の設定とを、同時ではなく、異なるタイミングで変更し、
一方、第一のモードから第二のモードへの移行が、
上記した移行と異なる移行である場合には、
目標温度の設定と回転速度の設定とを、同時に変更する、
ことを特徴とする請求項１の定着装置。
【請求項７】
上記した移行と異なる移行は、（１）回転速度の速いモードから回転速度の遅いモードへの移行であって、且つ、目標温度の高いモードから目標温度の低いモードへの移行、（２）回転速度の遅いモードから回転速度の速いモードへの移行であって、且つ、目標温度の高いモードから目標温度の低いモードへの移行、（３）回転速度の遅いモードから回転速度の速いモードへの移行であって、且つ、目標温度の低いモードから目標温度の高いモードへの移行、であることを特徴とする請求項６記載の定着装置。
【請求項８】
加熱手段が少なくとも離型層を有するベルトと弾性層を有する定着ローラと支持ローラからなる加熱ベルトユニットであることを特徴とする請求項２〜７記載の定着装置。
【請求項９】
支持ローラが発熱手段により発熱する発熱ローラであることを特徴とする請求項８記載の定着装置。
【請求項１０】
発熱手段が電磁誘導加熱手段であることを特徴とする請求項９記載の定着装置。
【請求項１１】
ベルトが電磁誘導加熱手段により発熱することを特徴とする請求項８記載の定着装置。
【請求項１２】
記録媒体上に形成された未定着画像を定着する定着手段を備えた画像形成装置であって、
前記定着手段として、請求項１〜１１記載の定着装置を用いる画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転する加熱手段を用いて記録紙を加熱する定着装置に関し、特に電子写真方式あるいは静電記録方式の複写機、複合機、ファクシミリおよびプリンタ等の画像形成装置における加熱手段として用いて有用な定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁誘導加熱方式の加熱装置は、一般に、調理テーブルや電気釜などの加熱手段として知られているが、近年、複写機、ファクシミリ、およびプリンタなどの画像形成装置における定着装置の加熱手段として採用することが盛んに検討されている。
【０００３】
電磁誘導加熱方式の加熱手段を用いた定着装置では、磁束発生手段が発生する磁束を発熱体の発熱層に透過させ、この磁束の透過により生じた渦電流によって発熱層を発熱させる。そして、この発熱層の発熱により加熱された発熱体の熱でコピー用紙またはＯＨＰシートなどの記録紙上に形成された未定着画像を直接もしくは間接的に加熱定着している。
【０００４】
具体的には、例えば定着ローラまたは定着ベルトなどからなる発熱体に導電体からなる発熱層を形成する。また、記録紙の通紙経路を挟んで発熱体と加圧ローラとを圧接させて配置し記録紙を挟持して搬送するニップを形成する。さらに、強磁性体からなるコアに励磁コイルを巻回して磁束発生手段を構成し励磁コイルを発熱体の発熱層に対向するように配置する。そして、励磁コイルに所定の周波数の交流電流を印加し、励磁コイルの周囲に磁束を発生させて磁界を形成し、この磁界の作用で生じた渦電流により発熱体の発熱層を発熱させる。この状態で、発熱体と加圧ローラとのニップに記録紙を送り込み、発熱層の発熱により加熱された発熱体の熱と加圧ローラの圧力とにより記録紙上の未定着画像を定着する。
【０００５】
このような電磁誘導加熱方式の加熱手段を用いた定着装置は、ハロゲンランプを熱源とする熱ローラ方式の定着装置と比較して発熱効率が高く所定の定着温度に発熱するまでのウォームアップ時間を速くすることができるという利点を有している。
【０００６】
しかし反面加熱力が強いため、特に低熱容量の定着装置において装置を回転させずに加熱した場合局部的に温度上昇が起こり、部分的にローラやベルトが熱破壊してしまうという欠点がある。そのため電磁誘導加熱は定着装置の回転中のみに限られ、装置のスタンバイ中の加熱時も低速で回転させるなどの対策が必要となる。（例えば、特許文献１参照）
従来ハロゲンランプを用いた定着装置では、発熱体のウォームアップが遅く、発熱ローラの熱容量も大きいため装置のスタンバイ中は定着装置を停止状態で加熱を行っていた。
【０００７】
また、連続印字中の印字モードの変更時において、たとえば普通紙印字からＯＨＰ印字に切り替わる場合、ＯＨＰ印字では透過性を維持するために通常速度が半速になり設定温度も普通紙印字の温度より高温に設定されることが多い。
【０００８】
この点に関し、ハロゲンランプを用いた従来の定着装置では、上記の速度の変更と設定温度の変更が同時に行われていた。この従来の定着装置では、ハロゲンランプに熱応答性の遅れが存在しており、この熱応答特性の遅れにより、結果的に、加熱タイミングがずれることになっていた。
すなわち、従来のハロゲンランプを用いた定着装置では、ハロゲンランプの応答速度が遅いため、結果的に、速度の変更が終了し、発熱ローラの温度が安定した後に、発熱ローラの温度上昇が開始されていた。このため、従来の定着装置では、オーバーシュートの問題が生じていなかった。
【０００９】
これに対し、本発明のように電磁誘導加熱式の定着装置においては、熱応答特性の遅れは存在せず、このため、従来のハロゲンランプを用いた定着装置と同様に、速度の変更と設定温度の変更を同時に行った場合には、それぞれが原因のオーバーシュートが一度に発生することによりオーバーシュートが大きくなるものと想定され、この想定に基づき、本発明が検討されるに到ったのである。以下、詳しく説明する。
【特許文献１】特開２００２−０８２５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記した電磁誘導加熱方式の定着装置では、定着装置の寿命や騒音の観点から時に定着装置を通常の印字動作速度の半速で動作させている。室温からのウォームアップでは、その後の印字を考えると通常の印字速度のまま加熱するのが望ましい。しかしその場合、ウォームアップ後即印字動作に移行した場合は速度変化が発生しないが、単なる電源ｏｎ直後等でウォームアップ後スタンバイモードに移行する場合、等速ウォームアップ後、半速動作に移行することになる。
【００１１】
その場合、半速動作に移行したとたん加圧ローラに奪われる熱量が半減し加熱手段の温度がオーバーシュートする。特に加熱手段がベルト定着方式の場合、発熱ローラからの熱をベルトに伝導する際、速度が半分になることにより、瞬間的にベルトに伝導する熱量が倍になり急激な温度上昇を起こすことになる。また、電磁誘導加熱によりベルトを直接発熱させる場合も、電磁誘導加熱の励磁コイルを通過する時間が倍になるため、局所的にベルトの温度が高くなる現象が見られる。通常ベルト定着装置では加熱部と温度検知部に位置的なずれがあり、加熱した温度を制御にフィードバックするのにタイムラグが生じる。これは速度を半速にすることにより顕著になるため、ベルトの温度上昇も大きくなる。
【００１２】
さらに加熱の目標温度が、ウォームアップモードの目標温度からスタンバイモードの設定温度へ変更になる際、一時的に加熱の出力が上昇する現象がある。これは目標温度がより高温へ変更になる場合に顕著である。
【００１３】
ウォームアップモード完了後、回転速度と目標温度を同時に変更しスタンバイモードに移行した場合、上記二つの減少が重なり合い、１０℃以上オーバーシュートする現象が見られた。
【００１４】
また、ＯＨＰ用紙に印字する際は、速度を低下させたり設定温度を高くするため、本体がスリープ状態からＯＨＰ用紙に印字するために起動した場合、ウォームアップモードからＯＨＰ印字モードに移行する際、速度が低速になり設定温度が高くなる。この状態が同時に発生するとモード移行時のオーバーシュートが２０℃以上と過大になり、ベルトの寿命短縮やサーモスタットが切れたり高温エラーの発生が起こる可能性がある。
【００１５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、第１のモードから第２のモードに移行する際に、オーバーシュートが少なくその後の印字時も画像乱れのない定着装置および画像形成装置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】
【００１６】
かかる課題を解決するため、本発明の定着装置は、回転可能であり熱により画像を記録紙に定着させる加熱手段と、加熱手段との間で記録紙を加圧搬送する加圧手段とからなる定着装置であって、加熱手段について所定の目標温度と所定の回転速度のパラメータを有する第一のモードから、加熱手段について前記第一のモードとはそれぞれ異なる目標温度と回転速度のパラメータを有する第二のモードに移行する際、目標温度の設定と回転速度の設定を、同時ではなく、異なるタイミングで変更することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、例えば、スタンバイ時に通常の印字速度よりも低速で回転する定着装置であっても速度変更の際に過大なオーバーシュートを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一の構成又は機能を有する構成要素及び相当部分には、同一の符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る定着装置を用いた画像形成装置の構成を示す概略断面図である。この画像形成装置１００は、タンデム方式の画像形成装置である。画像形成装置１００においては、カラー画像の発色に寄与する４色のトナー像が４つの像担持体上に個別に形成され中間転写体上に順次重ね合わせて一次転写された後、この一次転写像が記録媒体に一括転写（二次転写）される。
【００２０】
なお、本実施の形態１に係る定着装置は、前記タンデム方式の画像形成装置のみに限定されず、あらゆる方式の画像形成装置に搭載可能であることはいうまでもない。
【００２１】
また、図１において、画像形成装置１００の各構成要素に付した符号の末尾の記号Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、Ｙはイエロー画像、Ｍはマゼンタ画像、Ｃはシアン画像、Ｋはブラック画像のそれぞれの画像形成に関与する構成要素を示しており、同一符号の構成要素はそれぞれ共通した構成を有している。
【００２２】
画像形成装置１００は、前記４つの像担持体としての感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋ及び中間転写ベルト（中間転写体）１７０を有している。各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋの周囲には、画像形成ステーションＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫが配設されている。画像形成ステーションＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫは、帯電器１２０Ｙ，１２０Ｍ，１２０Ｃ，１２０Ｋ、露光装置１３０、現像器１４０Ｙ，１４０Ｍ，１４０Ｃ，１４０Ｋ、転写器１５０Ｙ，１５０Ｍ，１５０Ｃ，１５０Ｋ、及びクリーニング装置１６０Ｙ，１６０Ｍ，１６０Ｃ，１６０Ｋで構成されている。
【００２３】
図１において、各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋは、それぞれ矢印Ｃ方向に回転される。各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋの表面は、帯電器１２０Ｙ，１２０Ｍ，１２０Ｃ，１２０Ｋにより一様に所定の電位にそれぞれ帯電される。
【００２４】
帯電された各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋの表面には、露光装置１３０により特定色の画像データに対応したレーザビームの走査線１３０Ｙ，１３０Ｍ，１３０Ｃ，１３０Ｋが照射される。これにより、各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋの表面に前記特定色ごとの静電潜像が形成される。
【００２５】
感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋ上に形成された前記特定色ごとの静電潜像は、現像器１４０Ｙ，１４０Ｍ，１４０Ｃ，１４０Ｋにより顕像化される。これにより、各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋ上に、カラー画像の発色に寄与する４色の未定着画像が形成される。
【００２６】
感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋ上に顕像化された４色のトナー像は、転写器１５０Ｙ，１５０Ｍ，１５０Ｃ，１５０Ｋにより、前記中間転写体としての無端状の中間転写ベルト１７０に一次転写される。これにより、感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋ上に形成された４色のトナー像が順次重ね合わされて中間転写ベルト１７０上にフルカラー画像が形成される。
【００２７】
各感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋは、中間転写ベルト１７０にトナー像を転写した後、クリーニング手段１６０Ｙ，１６０Ｍ，１６０Ｃ，１６０Ｋにより、それぞれの表面に残っている残留トナーが除去される。
【００２８】
ここで、露光装置１３０は、感光体ドラム１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋに対して所定の傾きをもって配置されている。また、中間転写ベルト１７０は、駆動ローラ１７１と従動ローラ１７２とに懸架されており、駆動ローラ１７１の回転により、図１において矢印Ａ方向へ回動される。
【００２９】
一方、画像形成装置１００の下部には、記録媒体としての印字用紙などの記録紙Ｐが収納された給紙カセット１８０が設けられている。記録紙Ｐは、給紙ローラ１８１により給紙カセット１８０から１枚ずつ所定のシート経路に沿って矢印Ｂ方向に送り出される。
【００３０】
前記シート経路に送り出された記録紙Ｐは、従動ローラ１７２に懸架された中間転写ベルト１７０の外周面と中間転写ベルト１７０の外周面に接触する二次転写ローラ１９０とで形成される転写ニップ部を通過する。記録紙Ｐには、前記転写ニップ部を通過する際に、中間転写ベルト１７０上に形成されたフルカラー画像（未定着画像）が二次転写ローラ１９０により一括転写される。
【００３１】
次いで、記録紙Ｐは、図２に詳述する定着装置２００の定着ローラ２１０及び発熱ローラ２２０に懸架された定着ベルト２３０の外周面と定着ベルト２３０の外周面に接触する加圧ローラ２４０とで形成される定着ニップ部Ｎを通過する。これにより、記録紙Ｐには、前記転写ニップ部で一括転写された未定着のフルカラー画像が加熱定着される。
【００３２】
なお、画像形成装置１００には、その筐体の一部を成す開閉自在のドア１０１が設けられており、このドア１０１の開閉により、定着装置２００の交換やメンテナンス及び前記用紙搬送路に詰まった記録紙Ｐのジャム処理などを行なうことができる。
【００３３】
次に、画像形成装置１００に搭載されている定着装置について説明する。図２は、本発明の実施の形態１に係る定着装置２００の構成を示す概略断面図である。
【００３４】
定着装置２００は、その発熱手段として、電磁誘導加熱（ＩＨ；induction heating
）方式を用いている。図２に示すように、定着装置２００は、定着ローラ２１０、発熱体としての発熱ローラ２２０、及び像加熱体としての定着ベルト２３０などを備えている。また、定着装置２００は、加圧ローラ２４０、発熱手段としての誘導加熱装置２５０、シート分離ガイド板としてのセパレータ２６０及びシート搬送経路形成部材としてのシートガイド板２８１，２８２，２８３，２８４などを備えている。
【００３５】
定着装置２００は、誘導加熱装置２５０により生成した磁界の作用によって発熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０を加熱する。定着装置２００は、シートガイド板２８１，２８２，２８３，２８４に沿って搬送される記録紙Ｐ上の未定着画像を、加熱された定着ベルト２３０と加圧ローラ２４０との定着ニップ部Ｎで加熱定着する。
【００３６】
なお、本実施の形態１に係る定着装置は、定着ベルト２３０を使用せず、定着ローラ２１０が発熱ローラ２２０を兼ねた構成とし、この定着ローラ２１０により記録紙Ｐ上の未定着画像を直接加熱定着するように構成したものであってもよい。
【００３７】
図２において、発熱ローラ２２０は、例えば、鉄、コバルト、ニッケル又はこれら金属の合金等の中空円筒状の磁性金属部材からなる回転体で構成されている。発熱ローラ２２０は、図示しない支持側板に固定されたベアリングにより、その両端が回転可能に支持されており、図示しない駆動手段によって回転駆動される。また、発熱ローラ２２０は、外径が２０ｍｍ、肉厚が０．３ｍｍの低熱容量で昇温の速い構成となっており、そのキュリー点が３００℃以上となるように調整されている。
【００３８】
定着ローラ２１０は、例えばステンレススチール等の金属製の芯金を、ソリッド状又は発泡状の耐熱性を有するシリコーンゴムからなる弾性部材で被覆して構成されている。定着ローラ２１０は、その外径が３０ｍｍ程度あり発熱ローラ２２０の外径よりも大きく形成されている。前記弾性部材は、その肉厚を３〜８ｍｍ程度、硬度を１５〜５０°（Ａｓｋｅｒ硬度：ＪＩＳ  Ａ  の硬度では６〜２５°）程度としている。
【００３９】
また、定着ローラ２１０には、加圧ローラ２４０が圧接している。この定着ローラ２１０と加圧ローラ２４０との圧接により、その圧接部に所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。
【００４０】
定着ベルト２３０は、発熱ローラ２２０と定着ローラ２１０とに懸架された耐熱性ベルトで構成されている。定着ベルト２３０は、後述する誘導加熱装置２５０により発熱ローラ２２０が誘導加熱されることで、発熱ローラ２２０との接触部位で発熱ローラ２２０の熱が伝導され、その回転によってベルト全周に亘って加熱される。
【００４１】
このような構成の定着装置２００は、発熱ローラ２２０の熱容量が定着ローラ２１０の熱容量よりも小さくなるので、発熱ローラ２２０が急速に加熱されるようになり、その加熱定着開始時におけるウォームアップ時間が短縮される。
【００４２】
定着ベルト２３０は、発熱層、弾性層及び離型層を備えた多層構造の耐熱性ベルトで構成されている。前記発熱層は、例えば、鉄、コバルト、ニッケル等の磁性を有する金属又はそれらを基材とする合金を基材としている。前記弾性層は、前記発熱層の表面を被覆するようにして設けられたシリコーンゴム又はフッ素ゴム等の弾性部材からなる。前記離型層は、ＰＴＦＥ、ＰＦＹ、ＦＥＰ、シリコーンゴム又はフッ素ゴム等の離型性の良好な樹脂あるいはゴムを単独もしくは混合して形成されている。
【００４３】
このような構成の定着ベルト２３０は、仮に、定着ベルト２３０と発熱ローラ２２０との間に何らかの原因で異物が混入してギャップが生じたとしても、その発熱層を誘導加熱装置２５０により誘導加熱して定着ベルト自体を発熱させることができる。このように、定着ベルト２３０は、それ自体を誘導加熱装置２５０により直接加熱でき、その発熱効率が良くなり、またレスポンスが速くなるので、温度ムラが少なく加熱定着手段としての信頼性が高くなる。
【００４４】
ただし、本定着装置としては発熱層の存在しない定着ベルトを使用することも可能である。その場合加熱の信頼性は低くなる物のより汎用性の高いベルトを使用することができ、コスト的に有利になる。この定着ベルトとしては、発熱層の代わりにポリイミドなどで構成されるベルト基材に、上記弾性層、離型層を形成した物となる。
【００４５】
加圧ローラ２４０は、例えば、銅又はアルミ等の熱伝導性の高い金属製の円筒部材からなる芯金の表面に、耐熱性及びトナー離型性の高い弾性部材を設けて構成されている。前記芯金としては、上記金属以外にＳＵＳを使用しても良い。
【００４６】
加圧ローラ２４０は、前述したように、定着ベルト２３０を介して定着ローラ２１０に圧接することにより、記録紙Ｐを挟持搬送する定着ニップ部Ｎを形成している。図示の定着装置２００においては、加圧ローラ２４０の硬度を定着ローラ２１０の硬度よりも硬くし、加圧ローラ２４０の周面が定着ベルト２３０を介して定着ローラ２１０の周面に食い込むようにして定着ニップ部Ｎを形成している。
【００４７】
このため、加圧ローラ２４０は、その外径は定着ローラ２１０と同じ３０ｍｍ程度であるが、その肉圧が２〜５ｍｍ程度と定着ローラ２１０よりも薄く、その硬度も２０〜６０°（Ａｓｋｅｒ硬度：ＪＩＳ  Ａ  の硬度では６〜２５°）程度と定着ローラ２１０よりも硬く構成されている。
【００４８】
このような構成の定着装置２００においては、記録紙Ｐが加圧ローラ２４０の周面の表面形状に沿うように定着ニップ部Ｎにより挟持搬送されるので、記録紙Ｐの加熱定着面が定着ベルト２３０の表面から離れやすくなるという効果がある。
【００４９】
なお、定着ニップ部Ｎの入口側近傍の定着ベルト２３０の内周面には、サーミスタなどの熱応答性の高い感温素子からなる温度検出手段としての温度検出器２７０が当接配置されている。
【００５０】
誘導加熱装置２５０は、温度検出器２７０が検出した定着ベルト２３０の内周面の温度に基づいて、発熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０の加熱温度、つまり前記未定着画像の画像定着温度が所定の温度に維持されるように制御される。
【００５１】
次に、誘導加熱装置２５０の構成について説明する。誘導加熱装置２５０は、図２に示すように、定着ベルト２３０を介して発熱ローラ２２０の外周面に対向するように配置されている。誘導加熱装置２５０には、発熱ローラ２２０を覆うように湾曲形成された難燃性の樹脂からなるコイルガイド部材としての支持フレーム２５１が設けられている。
【００５２】
支持フレーム２５１の中心部には、サーモスタット２５２が、その温度検出部分を支持フレーム２５１から発熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０に向けて一部表出させるようにして配設されている。
【００５３】
サーモスタット２５２は、発熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０の温度が異常高温度になったことを検出したときに、支持フレーム２５１の外周面に巻回された磁界発生手段としての励磁コイル２５３と図示しないインバータ回路との接続を強制遮断する。
【００５４】
励磁コイル２５３は、表面が絶縁された長い一本の励磁コイル線材を支持フレーム２５１に沿って発熱ローラ２２０の軸方向に交互に巻き付けて構成されている。この励磁コイル２５３の巻回部分の長さは、定着ベルト２３０と発熱ローラ２２０とが接する領域と略同じ長さになるように設定されている。
【００５５】
励磁コイル２５３は、図示しないインバータ回路に接続され、１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは２０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚ）の高周波交流電流が給電されることにより交番磁界を発生する。この交番磁界は、発熱ローラ２２０と定着ベルト２３０との接触領域及びその近傍部において発熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０の発熱層に作用する。この交番磁界の作用により、発熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０の発熱層の内部に前記交番磁界の変化を妨げる方向の渦電流が流れる。
【００５６】
この渦電流は、発熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０の発熱層の抵抗に応じたジュール熱を発生させ、主として発熱ローラ２２０と定着ベルト２３０との接触領域及びその近傍部において発熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０を電磁誘導加熱する。
【００５７】
一方、支持フレーム２５１には、励磁コイル２５３を囲むようにして、アーチコア２５４及びサイドコア２５５が設けられている。これらのアーチコア２５４及びサイドコア２５５は、励磁コイル２５３のインダクタンスを増大させ、励磁コイル２５３と発熱ローラ２２０との電磁結合を良好にする。
【００５８】
従って、この定着装置２００においては、アーチコア２５４及びサイドコア２５５の作用により、同じコイル電流でも多くの電力を発熱ローラ２２０へ投入することが可能となり、そのウォームアップ時間を短縮することができる。
【００５９】
また、支持フレーム２５１には、誘導加熱装置２５０の内部のアーチコア２５４及びサーモスタット２５２を覆うように屋根型に形成された樹脂製のハウジング２５６が取り付けられている。このハウジング２５６には、複数の放熱孔が形成されており、支持フレーム２５１、励磁コイル２５３及びアーチコア２５４等から発生した熱が外部に放出されるようになっている。なお、ハウジング２５６は、例えばアルミなどの樹脂以外の素材で形成されたものであってもよい。
【００６０】
また、支持フレーム２５１には、ハウジング２５６に形成された放熱孔を塞がないようにハウジング２５６の外面を覆うショートリング２５７が取り付けられている。ショートリング２５７は、アーチコア２５４の背面に位置している。ショートリング２５７は、アーチコア２５４の背面から外部に漏れ出るわずかな漏れ磁束を打ち消す方向に渦電流が発生することで、前記漏れ磁束の磁界を打ち消す方向に磁界が発生して前記漏れ磁束による不要な輻射を防止する。
【００６１】
次に、本実施の形態１に係る定着装置２００の発熱量制御手段の構成及びその機能について説明する。図３は、定着装置２００の発熱量制御手段の構成を示すブロック図である。
【００６２】
図３に示すように、発熱量制御手段３００は、供給電力演算部３０１、電力設定部３０２、温度検出部３０３、電圧値検出部３０４、電流値検出部３０５、電力値演算部３０６及びリミッタ制御部３０７などを有している。
【００６３】
画像形成装置１００は、図示しないホスト（ユーザ使用のパーソナルコンピュータ等）より印字動作開始指令が送られると、前述した画像形成動作を開始する。これにより、定着装置２００の誘導加熱装置２５０は、前記画像形成動作により記録紙Ｐ上に二次転写された未定着のフルカラー画像を加熱定着するために発熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０を加熱する。
【００６４】
図３において、供給電力演算部３０１は、定着装置２００の発熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０を加熱する誘導加熱装置２５０に与えるべき電力量を演算する。
【００６５】
電力設定部３０２は、供給電力演算部３０１で算出された電力値データを、励磁コイル２５３を駆動するインバータ回路（不図示）へ出力する。
【００６６】
この電力設定部３０２に設定された値（レジスタ値）に応じて、前記インバータ回路へ出力する電力値が制御される。この電力値の制御により、誘導加熱装置２５０による発熱量、及び記録紙Ｐに未定着画像を定着するための発熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０の温度が制御される。
【００６７】
誘導加熱装置２５０に与える供給電力の演算を行うために必要な情報には、定着装置２００の画像定着温度と、前記インバータ回路に実際に供給されている電力値とがある。定着装置２００の画像定着温度は、温度検出部３０３から得られる。また、前記インバータ回路に実際に供給されている電力値は、電力値演算部３０６から得られる。
【００６８】
温度検出部３０３は、定着ニップ部Ｎの入口側近傍の定着ベルト２３０の内面側に当接配置された温度検出器２７０からのアナログ出力をＡＤコンバータによりディジタルデータに変換して供給電力演算部３０１に入力する。
【００６９】
電力値演算部３０６は、前記インバータ回路の入力電圧値を検出する電圧値検出部３０４と前記インバータ回路の入力電流値を検出する電流値検出部３０５からのそれぞれの出力を乗算することにより前記電力値を求める方法を採用している。
【００７０】
電圧値検出部３０４は、前記インバータ回路の入力電圧値をＡＤ変換して供給電力演算部３０１にディジタルデータを渡す。電流値検出部３０５は、前記インバータ回路の入力電流値をＡＤ変換して供給電力演算部３０１にディジタルデータを渡す。なお、電流値については励磁コイル２５３に流れる電流値を検出して制御に用いることも可能である。
【００７１】
供給電力演算部３０１では、定期的（ここでは、１０ｍｓごと）に、温度検出部３０３からのデータ及び電力値演算部３０６からのデータを取得しながら電力設定部３０２に演算値（レジスタ値）を設定する。このように、供給電力演算部３０１が電力設定部３０２に演算値を設定することにより、記録紙Ｐに未定着画像を定着するための発熱ローラ２２０及び定着ベルト２３０の温度が制御される。
【００７２】
リミッタ制御部３０７は、電力設定部３０２に設定される電力を最終チェックする役割を果たしている。すなわち、リミッタ制御部３０７は、予め定められた規定のリミット値を越えた値が電力設定部３０２に設定されようとした時、又は電力値演算部３０６でのデータが、予め規定された規定値より大きな値であった場合に、電力設定部３０２に設定するデータをある規定値に書き換える制御を行う機能を有している。
【００７３】
より具体的には、リミッタ制御部３０７は、例えばリミット値がデータでＡＡ（１６進）ＨＥＸで、供給電力演算部３０１で演算された値がＡＡＨＥＸ以上であった場合に、電力設定部３０２に設定する値として目標電力の８０％に対応する電力を強制的に設定する。また、リミッタ制御部３０７は、電力値演算部３０１からのデータが例えば１１５０Ｗ以上であった場合にも同様の処理を行う。
【００７４】
なお、実際には、前記電力を設定する際には上限値及び下限値でゲートされているので前述のようなリミット値にかかることは無いはずである。しかし、このようなリミット制御は、電流値や電圧値を取得するためのＡＤコンバータのラインにノイズが発生してデータを誤検出した場合に備える意味からも必要であると思われる。
【００７５】
次に図４は本実施の形態１における第一のモード（ウォームアップモード）から第二のモード（スタンバイモード）までの定着装置に関する制御を示す。
【００７６】
電源投入、または印字要求により、定着装置２００は所定の速度で回転を始め、電磁誘導加熱装置をｏｎし、ウォームアップを開始する(S101、S102)。定着ベルトがレディ温度に到達したら(S103)、ウォームアップモードにおける目標温度をスタンバイモードにおける目標温度に変更する（S104）。それと同時にタイマーをスタートさせる(S105)。あらかじめ決めておいた所定の時間が経過したのを確認し（S106）ウォームアップモードにおける回転速度からスタンバイモードにおける回転速度へ変更する（S107）。これによりウォームアップモードからスタンバイモードへのモード変更を終了する（S108）。
【００７７】
図５は本実施の形態１に係る定着装置２００による電源投入時のウォームアップモードからスタンバイモードへ移行する時の温度推移を表した図である。図中Aの曲線は理想的な温度上昇曲線を、Bは本実施の形態１に係る定着装置２００による温度上昇曲線を示している。それぞれウォームアップモードとスタンバイモードには図６のように定着装置２００の目標温度と回転速度のパラメータを有している。はじめにウォームアップモードにおける目標温度到達後、速度を105mm/sから52.5mm/sに変更する。その際、オーバーシュートは発生するが高温異常になるほどではなくすぐに温度が低下しようとする。これは、本実施例のようなベルト定着器では発熱ローラ２２０からの熱を定着ベルト２３０に伝達、または電磁誘導加熱等により定着ベルト２３０をある区域で加熱し定着ニップ部に熱を搬送する。そのため回転速度が変更になった瞬間では加熱区域を通過する時間が増え、定着ベルト２３０に伝達される単位時間あたりの熱量が増加する。その後増加した熱量を測定し、適切な加熱量に制御されるが、一時的にはベルト上に温度の高い部分が発生する。
【００７８】
次に、スタンバイモードの温度に切り替える。その際もオーバーシュートが発生するが目標温度との瞬間最大温度差でも１２℃程度であり、その後すぐ温度差６℃程度まで低下し、その後はゆるやかに目標温度に近づいていく。これは、目標温度を低い温度から高い温度に変更した際、一時的に誘導加熱装置２５０に与えられる電力が増加しベルト温度がオーバーシュートしたものである。オーバーシュートを防ぐために目標温度との偏差に対して感度を鈍くすることも可能であるが、そうすると目標温度到達まで時間がかかり、温度の変動があってもすぐに復帰しない等の弊害があるため、若干のオーバーシュートを起こす設定の方が望ましい。
【００７９】
以上のように目標温度の変更と速度の変更とを同時に行わずに、異なるタイミングで行うことにより、オーバーシュートのピークを分散することができ、ベルトの劣化や不必要な高温異常エラーを防ぐことが可能となる。
（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２に係る定着装置についての説明をする。以下の説明では、実施の形態１と同様の構成や動作を行う部分については説明を省略し、また同様の機能を有する要素については同じ番号を付与する。
【００８０】
図７の曲線Cは本実施の形態２に係る定着装置２００による室温状態のウォームアップモードからOHP用紙の印字モードに移行する場合のベルト温度上昇曲線を示す。OHP用紙は透過性を維持するために通常速度は普通紙印字の半速で定着され、普通紙より高い温度で定着されることが多い。図８に示すように本実施の形態２に係る定着装置２００では普通紙の定着温度１７５℃に対して、１８５℃で定着される。この場合、目標温度変更により誘導加熱装置の出力が大きく増加している状態で、さらに速度変更により単位時間あたりの熱供給量を増加させると、大きなオーバーシュートが発生する。本実施例では、はじめにウォームアップモードにおける目標温度到達後、目標温度をOHP印字モードの温度に切り替える。その際、若干のオーバーシュートは発生するがすぐに温度が低下しようとする。次に、目標温度変更１秒後に速度を105mm/sから52.5mm/sに変更する。その際もオーバーシュートが発生するが目標温度との瞬間最大温度差でも１０℃程度であり、その後すぐ温度差５℃程度まで低下し、その後はゆるやかに目標温度に近づいていく。目標温度変更を回転速度変更より先に行うことにより、実施の形態１と比較して、最初のオーバーシュートが小さいため、トータルでベルトの温度上昇は小さく、高温を維持している時間も短いため、ベルトの劣化も少なくなる。
【００８１】
以上のように目標温度を変更し所定の時間経過後、設定速度を変更することにより、オーバーシュートのピークを分散することができ、さらにベルトの劣化や不必要な高温異常エラーを防ぐことが可能となる。
（実施形態3）
次に本発明の実施の形態３に係る定着装置についての説明をする。以下の説明では、実施の形態１および実施の形態２と同様の構成や動作を行う部分については説明を省略し、また同様の機能を有する要素については同じ番号を付与する。
【００８２】
実施形態１および実施形態２では、モード変更における動作として「低速高温化」についてのみ説明したが、モード変更における動作としては、この「低速高温化」以外に、「低速低温化」、「高速高温化」、「高速低温化」などが考えられる。
なお、「低速低温化」とは、回転速度の速いモードから回転速度の遅いモードへの移行であって、且つ、目標温度の高いモードから目標温度の低いモードへの移行を意味する。
また、「高速高温化」とは、回転速度の遅いモードから回転速度の速いモードへの移行であって、且つ、目標温度の低いモードから目標温度の高いモードへの移行を意味する。
そして、「高速低温化」は、回転速度の遅いモードから回転速度の速いモードへの移行であって、且つ、目標温度の高いモードから目標温度の低いモードへの移行を意味する。
【００８３】
ここで、「低速低温化」の場合には、速度低下により、設定温度の低温化という現象はあるが、対策が必要な程度の課題は生じない。また、「高速高温化」の場合においても、高速化により設定温度の高温化が妨げられるが、対策が必要な程度の課題は生じない。そして、「高速低温化」の場合には、高速化による温度低下と目標温度の低温化による温度低下が重なるが、目標温度が若干、アンダーシュートする程度で、やはり対策が必要な程度の課題は生じない。
したがって、これらの動作（「低速低温化」、「高速高温化」、「高速低温化」）の場合には、「低速高温化」の場合と異なり、目標温度の設定と回転速度の設定とを同時に変更することにより、迅速な設定変更が達成でき、よりスムーズなモード変更が実現できる。
【００８４】
以上のことより、モード変更が、「低速高温化」に該当する場合には、目標温度の設定と回転速度の設定とを、同時ではなく異なるタイミングで変更し、一方、モード変更が「低速高温化」以外の「低速低温化」、「高速高温化」、「高速低温化」に該当する場合には、目標温度の設定と回転速度の設定とを同時に変更するように、定着装置を構成できる。
このことにより、モード変更に際してオーバーシュートが少なく、また、その後の画像印字の時にも画像乱れが生じず、なお且つ、スムーズなモード変更が可能になるという効果が得られる。
【００８５】
（比較例１）
次に本発明の比較例１に係る定着装置についての説明をする。以下の説明では、実施の形態１と同様の構成や動作を行う部分については説明を省略し、また同様の機能を有する要素については同じ番号を付与する。
【００８６】
図９は本発明の定着装置を用いない場合の電源投入時のウォームアップモードからスタンバイモードへ移行する時の温度推移を表した図である。
【００８７】
速度変更によるオーバーシュートと温度変更によるオーバーシュートが重なると、必要以上の出力がかかった状態で定着ベルト２３０に伝達される熱量も増加し、過大なオーバーシュートが発生する。
【００８８】
そのためこの後すぐに印字要求があった場合、所定の定着温度より高い温度で定着することとなり、画像欠陥が発生することがある。また、曲線Dの状態では急激な温度上昇が起こるため、定着ベルト２３０の寿命が短くなったり、サーモスタット２５２等の高温異常エラーが発生する可能性がある。
【００８９】
（比較例２）
次に本発明の比較例２に係る定着装置についての説明をする。以下の説明では、実施の形態２と同様の構成や動作を行う部分については説明を省略し、また同様の機能を有する要素については同じ番号を付与する。
【００９０】
オーバーシュートは目標温度を変更する際の温度差が大きい場合、顕著である。図１０に室温状態のウォームアップモードからOHP用紙の印字モードに移行する場合のベルト温度上昇曲線を示す。実施の形態２と同様比較例２では、図８に示すように普通紙の定着温度１７５℃に対して、１８５℃で定着される。目標温度変更と速度変更を同時に行った場合、目標温度変更により誘導加熱装置の出力が大きく増加している状態で、さらに速度変更により単位時間あたりの熱供給量が増加するため、大きくオーバーシュートしベルト温度が２００℃を超えてしまう。ベルト温度が２００℃を超えると定着ベルト２３０の弾性層であるゴムの劣化が急速に進んでしまうという課題がある。さらに安全のためサーミスタ２７０の検知温度が２１０℃を超えると高温異常エラーで定着装置を停止させるよう設定しているが、低温環境による温度補正により＋５℃定着温度が補正される場合もあり、サーミスタ２７０のばらつきまで考慮すると、オーバーシュートにより高温異常エラーが発生してしまう危険性が高くなる。これは程度の違いはあれ普通紙印字からOHP印字に移行する場合も同様の現象が発生する。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明に係る定着装置は、定着装置の昇温時におけるオーバーシュートを小さくすることができるので、複写機、ファクシミリ及びプリンタ等の画像形成装置の定着装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る定着装置を用いた画像形成装置の構成を示す概略断面図
【図２】前記定着装置の構成を示す概略断面図
【図３】前記定着装置の発熱量制御手段の構成を示すブロック図
【図４】前記定着装置に用いる制御のフローチャート
【図５】本発明の実施の形態１に係る定着装置を用いた時の温度上昇曲線を示す図
【図６】各モードのパラメータ値を示す図
【図７】本発明の実施の形態２に係る定着装置を用いた時の温度上昇曲線を示す図
【図８】ＯＨＰ印字時のパラメータ値を示す図
【図９】本比較例１に係る定着装置を用いた時の温度上昇曲線を示す図
【図１０】本比較例２に係る定着装置を用いた時の温度上昇曲線を示す図
【符号の説明】
【００９３】
１００    画像形成装置
１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋ    感光体ドラム
１２０Ｙ，１２０Ｍ，１２０Ｃ，１２０Ｋ    帯電器
１３０    露光装置
１４０Ｙ，１４０Ｍ，１４０Ｃ，１４０Ｋ    現像器
１５０Ｙ，１５０Ｍ，１５０Ｃ，１５０Ｋ    転写器
１６０Ｙ，１６０Ｍ，１６０Ｃ，１６０Ｋ    クリーニング装置
１７０    中間転写ベルト
２００    定着装置
２１０    定着ローラ
２２０    発熱ローラ
２３０    定着ベルト
２４０    加圧ローラ
２５０    誘導加熱装置
２５３    励磁コイル
２７０    温度検出器
３００    発熱量制御手段
３０１    供給電力演算部
３０２    電力設定部
３０３    温度検出部
３０４    電圧値検出部
３０５    電流値検出部
３０６    電力値演算部
３０７    リミッタ制御部
【図１】
2006251141.tif 000003
【図２】
2006251141.tif 000004
【図３】
2006251141.tif 000005
【図４】
2006251141.tif 000006
【図５】
2006251141.tif 000007
【図６】
2006251141.tif 000008
【図７】
2006251141.tif 000009
【図８】
2006251141.tif 000010
【図９】
2006251141.tif 000011
【図１０】
2006251141.tif 000012