(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱部材により加熱され、転写紙に転写されたトナー画像を前記転写紙に定着させる定着ローラと、
前記定着ローラに圧接されて前記トナー画像の転写された前記転写紙を前記定着ローラに圧接させる加圧ローラと、
前記定着ローラ及び前記加圧ローラを回転駆動させる回転駆動手段と、
前記回転駆動手段による前記定着ローラと前記加圧ローラの回転速度を制御する回転速度制御手段と、
前記定着ローラの温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記発熱部材への通電を制御して前記定着ローラを定着温度に加熱制御する温度制御手段と、を備え、
定着時、前記回転速度制御手段により前記回転駆動手段を介して前記定着温度に加熱された前記定着ローラと前記加圧ローラを定着時回転速度で回転駆動させて、前記トナー画像の転写された前記転写紙を前記定着ローラと前記加圧ローラで搬送しつつ、前記トナー画像を前記転写紙に定着させる画像定着装置であって、
前記回転速度制御手段は、前記定着ローラが前記定着温度に加熱されるまでのウォーミングアップ時、前記定着ローラの回転数が予め設定された回転切換回転数に到達するまでの間、前記回転駆動手段を介して前記定着ローラ及び前記加圧ローラの回転速度を前記定着時回転速度よりも所定速度遅いウォーミングアップ時回転速度で回転駆動させ、前記回転切換回転数に到達すると、前記定着ローラ及び前記加圧ローラの回転速度を前記定着時回転速度で回転させることを特徴とする画像定着装置。
【請求項２】
前記回転速度制御手段は、前記定着ローラ及び前記加圧ローラの回転速度を前記ウォーミングアップ時回転速度から前記定着時回転速度に変化させる際、前記ウォーミングアップ時回転速度と前記定着時回転速度の間の回転速度を段階的に切り換えて変化させ、あるいは、連続的に変化させることを特徴とする請求項１記載の画像定着装置。
【請求項３】
前記定着ローラは、前記発熱部材が前記定着ローラの表面近傍に層状に配設されていることを特徴とする請求項１又は２記載の画像定着装置。
【請求項４】
発熱部材により加熱される定着ローラと、前記定着ローラに圧接される加圧ローラとを定着時回転速度で回転駆動して、トナー画像の転写された転写紙を回転駆動される前記定着ローラと前記加圧ローラにより狭持して搬送しつつ前記トナー画像を前記転写紙に定着させる画像定着方法において、
前記定着ローラの温度が定着温度に上昇するまでのウォーミングアップ時に、前記定着ローラの回転数が予め設定された回転切換回転数に到達するまでの間、前記定着ローラ及び前記加圧ローラの回転速度を前記定着時回転速度よりも所定速度遅いウォーミングアップ時回転速度で回転駆動させ、前記回転切換回転数に到達すると、前記定着ローラ及び前記加圧ローラの回転速度を前記定着時回転速度で回転駆動させることを特徴とする画像定着方法。
【請求項５】
前記画像定着方法は、前記定着ローラ及び前記加圧ローラの回転速度を前記ウォーミングアップ時回転速度から前記定着時回転速度に変化させる際、前記ウォーミングアップ時回転速度と前記定着時回転速度の間の回転速度を段階的に切り換えて変化させ、あるいは、連続的に変化させることを特徴とする請求項４記載の画像定着方法。
【請求項６】
前記定着ローラは、前記発熱部材が前記定着ローラの表面近傍に層状に配設されていることを特徴とする請求項４又は５記載の画像定着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像定着装置及び画像定着方法に関し、詳しくは、電子写真方式等の画像記録装置に適用され、発熱部材により定着ローラを定着温度に加熱制御して、転写紙に付着されたトナー画像を回転する定着ローラと加圧ローラで加熱・押圧して転写紙に定着させる際に、定着ローラと加圧ローラの回転速度を制御して、定着ローラの温度制御を適切に行う画像定着装置及び画像定着方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、紙やフィルム等の転写紙（記録紙）上に形成されたトナー画像を定着する方法としては、一般に、加熱・加圧してトナーを溶融して記録紙に定着させる加熱定着方式が用いられているが、この加熱定着方式のなかでも、熱ローラ方式が熱効率が高く、安全性も高いことから最も広く使用されている。
【０００３】
この熱ローラ方式は、圧接された２つのローラのうちの少なくとも一方のローラを加熱し、２つのローラの圧接部（ニップ部）に未定着トナーの付着された転写紙を加熱・圧接して、トナーを転写紙に定着させる方式である。これらの２つのローラのうち一方を加熱する場合、加熱する方のローラが定着ローラ、他方のローラが加圧ローラと一般に呼ばれる。従来、この定着ローラの外側表面に、温度センサーが取り付けられており、ニップ部の温度が定着に適した温度に維持されるように、熱源への電力供給量が制御されている。そして、定着ローラは、従来、ハロゲンランプが内蔵され、ハロゲンランプにより転写紙上の現像剤であるトナーを溶融・定着させる定着温度に加熱されているのが一般的である。
【０００４】
このような熱ローラ方式の画像定着装置においては、定着ローラが現像剤の溶融に必要な定着温度まで昇温されるのに数分の時間を要するため、その立ち上がり時間をいかに短くするかが重要な問題である。
【０００５】
すなわち、定着ローラは、現像剤の溶融に必要な温度まで昇温する際には、定着ローラに圧接されている加圧ローラに奪われる熱量により昇温時間が大きく異なることが知られており、この加圧ローラにより奪われる熱量は、定着ローラと加圧ローラとの圧接部（ニップ部）が大きいほど、顕著であるが、ニップ部を小さくすると、定着時に定着に必要な熱量が転写紙上の未定着トナー画像に十分伝達されず、定着不良が発生するおそれがある。
【０００６】
そして、従来、画像定着装置においては、電源が投入された後、定着ローラが定着温度に昇温されるまでの定着ローラ及び加圧ローラの回転制御を、以下に示す２種類の方法で行っているのが一般的である。
【０００７】
１．電源投入直後から定着ローラ及び加圧ローラを定着時の回転速度で回転させる方法。
【０００８】
２．電源投入後、定着ローラの表面温度が所定温度になるまでは定着ローラ及び加圧ローラを停止させ、その後定着時の回転速度で回転させる方法。
【０００９】
このような従来の定着ローラ及び加圧ローラの回転制御を行うと、定着ローラの表面温度は、図１５及び図１６に示すような結果になっていた。
【００１０】
すなわち、上記１の最初から定着時の回転速度で回転させる回転方法においては、図１５に示すように、定着ローラの表面温度は、速やかに均一な温度分布になるが、定着温度に昇温するまでに比較的長時間を要する。また、上記２の回転を停止させる回転方法においては、図１６に示すように、定着ローラ表面の温度分布にムラが発生し、ある部分は早く定着温度に昇温するが、定着ローラ表面全体が定着温度に上昇するのには、比較的長時間を要するだけでなく、定着ローラ表面温度に大きなオーバーシュートが発生する。
【００１１】
従来、画像定着装置における定着ローラ及び加圧ローラの回転制御に関しては、例えば、特開平５−８８５７２号公報に記載されている画像定着方法が提案されており、この画像定着方法は、定着ローラと加圧ローラの回転速度として、定着動作中の第１速度と、待機中の第２速度と、第１速度より低速でかつ第２速度より高速に設定された第３速度の３モードを有し、電源投入時にローラの少なくとも一方の表面温度があらかじめ定められた第１温度より低い場合は電源投入後の加熱によりローラの表面温度があらかじめ定められた第２温度に達するまで第１速度でローラを回転させ、第２温度に達した後、印字開始指令がない間は、あらかじめ定められた期間、第３速度でローラを回転させ、それ以降は第２速度でローラを回転させている。
【００１２】
また、従来、特開平５−８８５８２号公報に記載されている画像定着方法が提案されており、この画像定着方法は、ローラの回転速度として、定着動作中の第１速度と、待機中の第２速度と、第１速度より低速で第２速度より高速に設定された第３速度の３モードを有し、電源投入後にローラの少なくとも一方の表面温度があらかじめ定められた第１温度と第１温度より高温に設定された第２温度の間は、第１速度でローラを回転させ、ローラの表面温度が電源投入後のあらかじめ定められた時点から第２温度に達したまでの時間があらかじめ定められた時間を超えた場合は、第２温度に達した後、印字指令がない間は、あらかじめ定められた期間、第３速度でローラを回転させ、それ以降は第２速度でローラを回転させている。
【００１３】
上記従来の画像定着方法は、いずれも、ウォーミングアップ終了時点で、ローラを回転させた際に、ローラの温度が急激に低下するのを防止することを目的として、電源投入後ローラの表面温度が第２温度に達するまでは、定着時の回転速度である第１速度で回転させて、その後、第１速度よりも遅い第３速度及び第２速度で回転させている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の画像定着方法にあっては、電源投入後ローラの表面温度が第２温度に達するまでは、定着時の回転速度である第１速度で回転させて、その後、第１速度よりも遅い第３速度及び第２速度で回転させているため、定着ローラの表面温度を定着ローラ表面全体にわたって均一に定着温度に速やかに上昇させる上で、問題であった。
【００１５】
すなわち、上記従来の方法にあっては、電源投入後所定温度までは定着時の回転速度でローラを回転しているため、図１６に示した定着ローラ表面の温度分布にムラが発生するのは、防止できるがは、比較的速い定着時の回転速度でローラを回転させているため、定着ローラが定着温度に温度上昇するのに長時間を要するという問題がある。
【００１８】
請求項１記載の発明は、発熱部材により加熱される定着ローラと定着ローラに圧接される加圧ローラとを定着時回転速度で回転駆動して、トナー画像の転写された転写紙を回転駆動される定着ローラと加圧ローラにより狭持して搬送しつつトナー画像を転写紙に定着させる際、定着ローラの温度が定着温度に上昇するまでのウォーミングアップ時に、定着ローラの回転数が予め設定された回転切換回転数になるまでの間、回転速度制御手段により、定着ローラ及び加圧ローラの回転速度を、定着時回転速度よりも所定速度遅いウォーミングアップ時回転速度で回転駆動させ、その後、定着速度で回転駆動させることにより、定着ローラ表面の温度分布のムラを抑制しつつ、速やかに定着ローラの表面温度を定着温度に上昇させて、立ち上がり時の待ち時間を短縮し、消費電力を削減して運用コストを低減させるとともに、定着ムラを防止して、画像品質を向上させることのできる画像定着装置を提供することを目的としている。
【００１９】
請求項２記載の発明は、定着ローラ及び加圧ローラの回転速度をウォーミングアップ時回転速度から定着時回転速度に変化させる際、ウォーミングアップ時回転速度と定着時回転速度の間の回転速度を段階的に切り換えて変化させ、あるいは、連続的に変化させることにより、定着ローラの回転速度をスムーズに変化させて、回転速度の急激な変化による振動の発生を抑制し、立ち上がり時の待ち時間を短縮して、消費電力を削減して運用コストを低減させるとともに、定着ムラを防止して、画像品質を向上させることのできる振動の少ない画像定着装置を提供することを目的としている。
【００２０】
請求項３記載の発明は、定着ローラとして、発熱部材が定着ローラの表面近傍に層状に配設されたものを用いることにより、定着ローラ表面をより一層速やかに定着温度に上昇させて、立ち上がり時の待ち時間をより一層短縮し、消費電力をより一層削減して運用コストをより一層低減させるとともに、定着ムラを防止して、画像品質を向上させることのできる安価な画像定着装置を提供することを目的としている。
【００２３】
請求項４記載の発明は、発熱部材により定着温度に加熱される定着ローラと定着ローラに圧接される加圧ローラとを定着時回転速度で回転駆動して、トナー画像の転写された転写紙を回転駆動される定着ローラと加圧ローラにより狭持して搬送しつつトナー画像を転写紙に定着させる際、定着ローラの温度が定着温度に上昇するまでのウォーミングアップ時に、定着ローラの回転数が予め設定された回転切換回転数になるまでの間、定着ローラ及び加圧ローラの回転速度を、定着時回転速度よりも所定速度遅いウォーミングアップ時回転速度で回転駆動させ、その後、定着速度で回転駆動させることにより、定着ローラ表面の温度分布のムラを抑制しつつ、速やかに定着ローラの表面温度を定着温度に上昇させて、立ち上がり時の待ち時間を短縮し、消費電力を削減して運用コストを低減させるとともに、定着ムラを防止して、画像品質を向上させることのできる画像定着方法を提供することを目的としている。
【００２４】
請求項５記載の発明は、定着ローラ及び加圧ローラの回転速度をウォーミングアップ時回転速度から定着時回転速度に変化させる際、ウォーミングアップ時回転速度と定着時回転速度の間の回転速度を段階的に切り換えて変化させ、あるいは、連続的に変化させることにより、定着ローラの回転速度をスムーズに変化させて、回転速度の急激な変化による振動の発生を抑制し、立ち上がり時の待ち時間を短縮して、消費電力を削減して運用コストを低減させるとともに、定着ムラを防止して、画像品質を向上させることのできる振動の少ない画像定着方法を提供することを目的としている。
【００２５】
請求項６記載の発明は、定着ローラとして、発熱部材が定着ローラの表面近傍に層状に配設されたものを用いることにより、定着ローラ表面をより一層速やかに定着温度に上昇させて、立ち上がり時の待ち時間をより一層短縮し、消費電力をより一層削減して運用コストをより一層低減させるとともに、定着ムラを防止して、画像品質を向上させることのできる安価な画像定着方法を提供することを目的としている。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の画像定着装置は、発熱部材により加熱され、転写紙に転写されたトナー画像を前記転写紙に定着させる定着ローラと、前記定着ローラに圧接されて前記トナー画像の転写された前記転写紙を前記定着ローラに圧接させる加圧ローラと、前記定着ローラ及び前記加圧ローラを回転駆動させる回転駆動手段と、前記回転駆動手段による前記定着ローラと前記加圧ローラの回転速度を制御する回転速度制御手段と、前記定着ローラの温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記発熱部材への通電を制御して前記定着ローラを定着温度に加熱制御する温度制御手段と、を備え、定着時、前記回転速度制御手段により前記回転駆動手段を介して前記定着温度に加熱された前記定着ローラと前記加圧ローラを定着時回転速度で回転駆動させて、前記トナー画像の転写された前記転写紙を前記定着ローラと前記加圧ローラで搬送しつつ、前記トナー画像を前記転写紙に定着させる画像定着装置であって、前記回転速度制御手段は、前記定着ローラが前記定着温度に加熱されるまでのウォーミングアップ時、前記定着ローラの回転数が予め設定された回転切換回転数に到達するまでの間、前記回転駆動手段を介して前記定着ローラ及び前記加圧ローラの回転速度を前記定着時回転速度よりも所定速度遅いウォーミングアップ時回転速度で回転駆動させ、前記回転切換回転数に到達すると、前記定着ローラ及び前記加圧ローラの回転速度を前記定着時回転速度で回転させることを特徴とする。
【００２７】
請求項２記載の画像定着装置では、前記回転速度制御手段は、前記定着ローラ及び前記加圧ローラの回転速度を前記ウォーミングアップ時回転速度から前記定着時回転速度に変化させる際、前記ウォーミングアップ時回転速度と前記定着時回転速度の間の回転速度を段階的に切り換えて変化させ、あるいは、連続的に変化させることを特徴とする。
【００２８】
請求項３記載の画像定着装置では、前記定着ローラは、前記発熱部材が前記定着ローラの表面近傍に層状に配設されていることを特徴とする。
【００２９】
請求項４記載の画像定着装置では、発熱部材により加熱される定着ローラと、前記定着ローラに圧接される加圧ローラとを定着時回転速度で回転駆動して、トナー画像の転写された転写紙を回転駆動される前記定着ローラと前記加圧ローラにより狭持して搬送しつつ前記トナー画像を前記転写紙に定着させる画像定着方法において、前記定着ローラの温度が定着温度に上昇するまでのウォーミングアップ時に、前記定着ローラの回転数が予め設定された回転切換回転数に到達するまでの間、前記定着ローラ及び前記加圧ローラの回転速度を前記定着時回転速度よりも所定速度遅いウォーミングアップ時回転速度で回転駆動させ、前記回転切換回転数に到達すると、前記定着ローラ及び前記加圧ローラの回転速度を前記定着時回転速度で回転駆動させることを特徴とする。
【００３０】
請求項５記載の画像定着装置では、前記画像定着方法は、前記定着ローラ及び前記加圧ローラの回転速度を前記ウォーミングアップ時回転速度から前記定着時回転速度に変化させる際、前記ウォーミングアップ時回転速度と前記定着時回転速度の間の回転速度を段階的に切り換えて変化させ、あるいは、連続的に変化させることを特徴とする。
【００３１】
請求項６記載の画像定着装置では、前記定着ローラは、前記発熱部材が前記定着ローラの表面近傍に層状に配設されていることを特徴とする。
【００３６】
請求項６記載の発明の画像定着方法は、発熱部材により所定の定着温度に加熱される定着ローラと前記定着ローラに圧接される加圧ローラとを所定の定着時回転速度で回転駆動して、トナー画像の転写された転写紙を回転駆動される前記定着ローラと前記加圧ローラにより狭持して搬送しつつ前記トナー画像を前記転写紙に定着させる画像定着方法において、前記定着ローラの温度が前記定着温度に上昇するまでのウォーミングアップ時に、前記定着ローラの表面温度が前記定着温度よりも所定温度低い回転切換温度に到達するまでの間、前記定着ローラ及び前記加圧ローラの回転速度を、定着時回転速度よりも所定速度遅いウォーミングアップ時回転速度で回転駆動させ、その後、前記定着速度で回転駆動させることにより、上記目的を達成している。
【００３７】
上記構成によれば、発熱部材により所定の定着温度に加熱される定着ローラと定着ローラに圧接される加圧ローラとを所定の定着時回転速度で回転駆動して、トナー画像の転写された転写紙を回転駆動される定着ローラと加圧ローラにより狭持して搬送しつつトナー画像を転写紙に定着させる際、定着ローラの温度が定着温度に上昇するまでのウォーミングアップ時に、定着ローラの表面温度が定着温度よりも所定温度低い回転切換温度に到達するまでの間、定着ローラ及び加圧ローラの回転速度を、定着時回転速度よりも所定速度遅いウォーミングアップ時回転速度で回転駆動させ、その後、定着速度で回転駆動させているので、定着ローラ表面の温度分布のムラを抑制しつつ、速やかに定着ローラの表面温度を定着温度に上昇させて、立ち上がり時の待ち時間を短縮することができ、消費電力を削減して運用コストを低減させることができるとともに、定着ムラを防止して、画像品質を向上させることができる。
【００３８】
請求項７記載の発明の画像定着方法は、発熱部材により所定の定着温度に加熱される定着ローラと前記定着ローラに圧接される加圧ローラとを所定の定着時回転速度で回転駆動して、トナー画像の転写された転写紙を回転駆動される前記定着ローラと前記加圧ローラにより狭持して搬送しつつ前記トナー画像を前記転写紙に定着させる画像定着方法において、前記定着ローラの温度が前記定着温度に上昇するまでのウォーミングアップ時に、前記ウォーミングアップ開始から所定時間の間、前記定着ローラ及び前記加圧ローラの回転速度を前記定着時回転速度よりも所定速度遅いウォーミングアップ時回転速度で回転駆動させ、その後、前記定着時回転速度で回転駆動させることにより、上記目的を達成している。
【００３９】
上記構成によれば、発熱部材により所定の定着温度に加熱される定着ローラと定着ローラに圧接される加圧ローラとを所定の定着時回転速度で回転駆動して、トナー画像の転写された転写紙を回転駆動される定着ローラと加圧ローラにより狭持して搬送しつつトナー画像を転写紙に定着させる際、定着ローラの温度が定着温度に上昇するまでのウォーミングアップ時に、ウォーミングアップ開始から所定時間経過するまでの間、定着ローラ及び加圧ローラの回転速度を、定着時回転速度よりも所定速度遅いウォーミングアップ時回転速度で回転駆動させ、その後、定着速度で回転駆動させているので、簡単な構成で定着ローラ表面の温度分布のムラを抑制しつつ、速やかに定着ローラの表面温度を定着温度に上昇させて、立ち上がり時の待ち時間を短縮することができ、消費電力を削減して運用コストを低減させることができるとともに、定着ムラを防止して、安価に画像品質を向上させることができる。
【００４０】
請求項８記載の発明の画像定着方法は、発熱部材により所定の定着温度に加熱される定着ローラと前記定着ローラに圧接される加圧ローラとを所定の定着時回転速度で回転駆動して、トナー画像の転写された転写紙を回転駆動される前記定着ローラと前記加圧ローラにより狭持して搬送しつつ前記トナー画像を前記転写紙に定着させる画像定着方法において、前記定着ローラの温度が前記定着温度に上昇するまでのウォーミングアップ時に、前記定着ローラと前記加圧ローラの回転数が所定の回転数に到達するまでの間、前記定着ローラ及び前記加圧ローラの回転速度を前記定着時回転速度よりも所定速度遅いウォーミングアップ時回転速度で回転駆動させ、前記定着ローラ及び前記加圧ローラの回転数が前記所定の回転数に到達すると、前記定着ローラ及び前記加圧ローラの回転速度を前記定着時回転速度で回転駆動させることにより、上記目的を達成している。
【００４１】
上記構成によれば、発熱部材により所定の定着温度に加熱される定着ローラと定着ローラに圧接される加圧ローラとを所定の定着時回転速度で回転駆動して、トナー画像の転写された転写紙を回転駆動される定着ローラと加圧ローラにより狭持して搬送しつつトナー画像を転写紙に定着させる際、定着ローラの温度が定着温度に上昇するまでのウォーミングアップ時に、定着ローラの回転数が所定の回転数になるまでの間、定着ローラ及び加圧ローラの回転速度を、定着時回転速度よりも所定速度遅いウォーミングアップ時回転速度で回転駆動させ、その後、定着速度で回転駆動させているので、定着ローラ表面の温度分布のムラを抑制しつつ、速やかに定着ローラの表面温度を定着温度に上昇させて、立ち上がり時の待ち時間を短縮することができ、消費電力を削減して運用コストを低減させることができるとともに、定着ムラを防止して、画像品質を向上させることができる。
【００４２】
上記各場合において、例えば、請求項９に記載するように、前記画像定着方法は、前記定着ローラ及び前記加圧ローラの回転速度を前記ウォーミングアップ時回転速度から前記定着時回転速度に変化させる際、前記ウォーミングアップ時回転速度と前記定着時回転速度の間の所定数の回転速度を段階的に切り換えて変化させ、あるいは、連続的に変化させるものであってもよい。
【００４３】
上記構成によれば、定着ローラ及び加圧ローラの回転速度をウォーミングアップ時回転速度から定着時回転速度に変化させる際、ウォーミングアップ時回転速度と定着時回転速度の間の所定数の回転速度を段階的に切り換えて変化させ、あるいは、連続的に変化させているので、定着ローラの回転速度をスムーズに変化させて、回転速度の急激な変化による振動の発生を抑制することができ、立ち上がり時の待ち時間を短縮して、消費電力を削減して運用コストを低減させることができるとともに、定着ムラを防止して、振動を抑制しつつ、画像品質を向上させることができる。
【００４４】
また、例えば、請求項１０に記載するように、前記定着ローラは、前記発熱部材が前記定着ローラの表面近傍に層状に配設されていてもよい。
【００４５】
上記構成によれば、定着ローラとして、発熱部材が定着ローラの表面近傍に層状に配設されたものを用いているので、定着ローラ表面をより一層速やかに定着温度に上昇させて、立ち上がり時の待ち時間をより一層短縮することができ、消費電力をより一層削減して運用コストをより一層低減させることができるとともに、定着ムラを防止して、安価に画像品質を向上させることができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００４７】
図１〜図４は、本発明の画像定着装置及び画像定着方法の第１の実施の形態を示す図であり、本実施の形態は、ウォーミングアップ開始から定着ローラが定着温度よりも低い回転切換温度に到達するまで定着時回転速度よりも遅いウォーミングアップ時回転速度で回転させるもので、請求項１及び請求項６に対応するものである。
【００４８】
また、本実施の形態は、電子写真方式のファクシミリ装置、プリンタ及び複写装置等の画像記録装置の定着部に適用されている。
【００４９】
図１は、本発明の画像定着装置及び画像定着方法の第１の実施の形態を適用した画像記録装置１の概略構成正面断面図である。
【００５０】
図１において、画像記録装置１は、本体筐体２内に、記録部３、定着部４及び給紙部５等が収納されている。
【００５１】
記録部３は、感光体１０の周囲に、帯電部１１、光書込部１２、現像部１３、転写部１４、クリーニング部１５及び除電部１６等が配設されており、光書込部１２は、画像データで変調したレーザビームを、図示しないレーザダイオードからポリゴンモータ１７により回転駆動されるポリゴンミラー１８に出射して、ポリゴンミラー１８で主走査方向に走査して反射ミラー１９を介して感光体１０表面に照射する。
【００５２】
給紙部５は、複数枚の記録紙（転写紙）２０を収納する給紙カセット２１、給紙ローラ２２及びレジストローラ対２３等を備えており、給紙カセット２１内の記録紙２０を給紙ローラ２２により１枚ずつ分離して、レジストローラ対２３に送り出す。レジストローラ対２３は、給紙ローラ２２により送り出されてきた記録紙２０を所定のタイミング調整を行った後、感光体１０と転写部１４の間に送り出す。なお転写部１４と感光体１０との間に、搬送ローラ２４が配設されており、搬送ローラ２４は、レジストローラ対２３から送り出された記録紙２０を転写部１４と感光体１０との間に搬送する。
【００５３】
記録部３は、感光体１０を所定の回転速度で回転駆動しつつ、帯電部１１で一様に感光体１０を帯電させ、光書込部１２により画像データで変調されたレーザビームを感光体１０に照射して、感光体１０に静電潜像を形成する。記録部３は、静電潜像の形成された感光体１０に現像部１３によりトナーを供給して現像し、転写部１４で、給紙部５から転写部１４と感光体１０との間に搬送されてきた記録紙２０に感光体１０表面に形成されたトナー画像を転写する。
【００５４】
記録部３は、転写の完了した感光体１０をさらに回転させ、クリーニング部１５で感光体１０上に残留した残留トナーを除去した後、除電部１６で感光体１０を除電し、再度、帯電部１１で感光体１０を一様に帯電して、上記同様の画像記録動作を行う。
【００５５】
上記記録部３でトナー画像の転写された記録紙２０は、定着部４に搬送され、定着部４で、記録紙２０上のトナー画像が定着された後、図示しない本体筐体２外の排紙トレー上に排出される。
【００５６】
定着部（画像定着装置）４は、上ケース３０内に定着ローラ３１が収納されており、下ケース３２内に加圧ローラ３３が収納されている。定着ローラ３１は、図２に示すように、ハロゲンランプ等の発熱部材３４を内蔵しており、発熱部材３４により所定の定着温度Ｔｓｔに加熱される。この定着ローラ３１の表面近くには、サーミスタ等の温度検出センサ３５が配設されており、温度検出センサ（温度検出手段）３５は、定着ローラ３１の表面温度を検出する。加圧ローラ３３は、図示しない加圧部材、例えば、コイルスプリング等により定着ローラ３１方向に付勢されて、定着ローラ３１に所定の圧力で押圧されている。なお、図２において、Ｔｇは、記録紙２０上に転写されたトナー画像を示している。
【００５７】
画像記録装置１は、図３に示すように、定着ローラ温度制御部４０、回転速度制御部４１、モータドライバ４２及び定着ローラ駆動モータ４３等を備えている。
【００５８】
定着ローラ駆動モータ４３は、ギヤ等を介して定着ローラ３１を回転駆動し、定着ローラ３１が定着ローラ駆動モータ４３により回転駆動されると、定着ローラ３１に押圧されている加圧ローラ３３が従動回転する。
【００５９】
定着ローラ駆動モータ４３は、モータドライバ４２を介して回転速度制御部４１により回転駆動されるとともに、その回転速度が制御され、回転速度制御部４１には、温度検出センサ３５の検出した定着ローラ３１の表面温度が入力される。回転速度制御部４１は、定着部４で記録紙２０を通紙して記録紙２０上のトナー画像を記録紙２０に定着させる定着時に、モータドライバ４２を制御して、定着ローラ駆動モータ４３を介して定着ローラ３１の回転速度を、予め設定された定着時回転速度Ｖｕで回転駆動させ、ウォーミングアップ時、温度検出センサ３５の検出した定着ローラ３１の表面温度が定着温度Ｔｓｔよりも所定温度低い予め設定された回転切換温度Ｔｓｎに到達するまでの間は、モータドライバ４２を制御して、定着ローラ駆動モータ４３を介して定着ローラ３１の回転速度を定着時回転速度Ｖｕよりも所定速度だけ遅い所定のウォーミングアップ時回転速度Ｖｗに制御するとともに、それ以降は、定着ローラ３１の回転速度を定着時回転速度Ｖｕに制御する。したがって、上記定着ローラ駆動モータ４３及びモータドライバ４２は、定着ローラ３１及び加圧ローラ３３を回転駆動する回転駆動手段として機能し、回転速度制御部４１は、定着ローラ３１と加圧ローラ３３の回転速度を制御する回転速度制御手段として機能している。
【００６０】
上記定着ローラ温度制御部４０は、定着ローラ３１の内蔵する発熱部材３４に接続されているとともに、定着ローラ温度制御部４０には、温度検出センサ３５の検出した定着ローラ３１の表面温度が入力され、定着ローラ温度制御部４０は、温度検出センサ３５の検出結果に基づいて、発熱部材３４への通電を制御して、定着ローラ３１の表面温度を所定の定着温度Ｔｓｔに温度制御する。
【００６１】
次に、本実施の形態の作用を説明する。画像記録装置１は、ウォーミングアップ時、すなわち、昇温開始時に、定着ローラ３１の温度が定着温度Ｔｓｔよりも低い回転切換温度Ｔｓｎに達するまでの間、定着ローラ３１の回転速度を定着時回転速度Ｖｕよりも遅いウォーミングアップ時回転速度Ｖｗに速度制御するところにその特徴がある。
【００６２】
すなわち、画像記録装置１は、画像記録装置１の電源が投入されるか、待機時に記録開始のスタートキーが投入されると、ウォーミングアップを開始し、画像記録装置１の昇温の開始が命令されて、まず、定着ローラ温度制御部４０により発熱部材３４への通電を開始して、定着ローラ３１の加熱を開始するとともに、回転速度制御部４１によりモータドライバ４２を介して定着ローラ駆動モータ４３を回転駆動させて、定着ローラ３１を定着時回転速度Ｖｕよりも所定速度遅いウォーミングアップ時回転速度Ｖｗ（０＜Ｖｗ＜Ｖｕ）で回転駆動させる。この定着ローラ３１の回転により定着ローラ３１に押圧されている加圧ローラ３３が従動回転し、定着ローラ３１と加圧ローラ３３が共に回転する。
【００６３】
画像記録装置１は、上記状態で定着ローラ３１及び加圧ローラ３３をウォーミングアップ時回転速度Ｖｗで回転駆動させつつ、発熱部材３４により定着ローラ３１を加熱し、この加熱される定着ローラ３１の表面温度を温度検出センサ３５で検出する。
【００６４】
回転速度制御部４１は、温度検出センサ３５の検出する定着ローラ３１の表面温度が定着温度Ｔｓｔよりも低い回転切換温度Ｔｓｎに到達したかチェックし、定着ローラ３１の表面温度が回転切換温度Ｔｓｎに到達するまでの間は、定着ローラ３１をウォーミングアップ時回転速度Ｖｗで回転駆動させる。
【００６５】
そして、回転速度制御部４１は、温度検出センサ３５の検出する定着ローラ３１の表面温度が回転切換温度Ｔｓｎに到達すると、モータドライバ４２を制御して定着ローラ駆動モータ４３を介して定着ローラ３１を定着時回転速度Ｖｕで回転駆動させる。この場合、ウォーミングアップ時回転速度Ｖｗは、定着時回転速度Ｖｕの１０分の１（１／１０）の速さ（Ｖｗ＝１／１０Ｖｕ）であることが望ましい。
【００６６】
すなわち、画像記録装置１は、図４に示すように、画像記録装置１の電源が投入されたときや記録開始のスタートキーが投入されたときの定着ローラ３１の表面温度（ウォーミングアップ開始温度）をＴｏとしたとき、回転速度制御部４１は、定着ローラ３１の表面温度が回転切換温度Ｔｓｎに到達するまでの間は、定着ローラ３１を、定着時回転速度Ｖｕよりも所定速度遅いウォーミングアップ時回転速度Ｖｗで回転駆動させ、定着ローラ３１の表面温度が定着温度Ｔｓｔよりも低い回転切換温度Ｔｓｎに到達すると、定着ローラ３１をウォーミングアップ時回転速度Ｖｗから定着時回転速度Ｖｕに切り換えて回転駆動させる。
【００６７】
したがって、定着ローラ３１の表面は、図４に示すように、回転切換温度Ｔｓｎまでは、定着ローラ３１が遅い回転速度であるウォーミングアップ時回転速度Ｖｗで回転されるため、温度分布のムラを解消しつつ、加圧ローラ３３に接触して熱が奪われる機会が減少して、その分速やかに回転切換温度Ｔｓｎに上昇し、定着温度Ｔｓｔよりも低い回転切換温度Ｔｓｎに到達すると、定着ローラ３１が速い定着時回転速度Ｖｕに切り換えて回転されるため、完全に温度分布のムラが解消されるとともに、オーバーシュートを抑制しつつ、適切に定着温度Ｔｓｔに速やかに上昇する。
【００６８】
その結果、定着ローラ３１の表面温度を、短時間に、かつ、オーバーシュートを抑制しつつ、ムラ無く、定着温度Ｔｓｔに上昇させることができ、記録開始までの待ち時間を短縮しつつ、画像品質を向上させることができる。
【００６９】
図５〜図７は、本発明の画像定着装置及び画像定着方法の第２の実施の形態を示す図であり、本実施の形態は、ウォーミングアップ開始からの時間に応じて定着ローラの回転速度を変化させるもので、請求項２及び請求項７に対応するものである。
【００７０】
なお、本実施の形態は、上記第１の実施の形態と同様の画像記録装置に適用したものであり、本実施の形態の説明においては、上記第１の実施の形態と同様の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略するとともに、図示しない構成部分についても、第１の実施の形態の説明で用いた符号をそのまま用いて説明する。
【００７１】
図５は、本発明の画像定着装置及び画像定着方法の第２の実施の形態を適用した画像記録装置６０の要部回路ブロック図であり、画像記録装置６０は、上記第１の実施の形態と同様の定着ローラ３１を加熱する発熱部材３４、定着ローラ３１の表面温度を検出する温度検出センサ３５、定着ローラ温度制御部４０、定着ローラ駆動モータ４３及びモータドライバ４２等を備えるとともに、タイマー６１及び回転速度制御部６２を備えている。
【００７２】
タイマー（計時手段）６１は、例えば、発振回路や分周回路を備え、現在時刻の計時や各種タイミングをとるための各種クロックを発生して、回転速度制御部６２に出力する。特に、タイマー６１は、画像記録装置６０の電源が投入されたとき、あるいは、記録開始の指示が行われたときからの経過時間Ａを計時して、回転速度制御部６２に出力する。
【００７３】
回転速度制御部（回転速度制御手段）６２は、モータドライバ４２を制御して定着ローラ駆動モータ４３の回転を制御し、定着ローラ駆動モータ４３により定着ローラ３１を回転駆動させるとともに、定着ローラ３１の回転速度を制御する。
【００７４】
すなわち、回転速度制御部６２は、定着時には、モータドライバ４２を制御して、定着ローラ駆動モータ４３を介して定着ローラ３１の回転速度を、定着時回転速度Ｖｕで回転駆動させ、ウォーミングアップ時、タイマー６１から入力される経過時間Ａを定着ローラ３１の回転速度を切り換えるまでの予め設定された所定の回転切換時間Ａｓｎと比較して、経過時間Ａが回転切換時間Ａｓｎに到達するまでの間は、モータドライバ４２を制御して、定着ローラ駆動モータ４３を介して定着ローラ３１の回転速度を定着時回転速度Ｖｕよりも所定速度だけ遅い所定のウォーミングアップ時回転速度Ｖｗに制御するとともに、それ以降は、定着ローラ３１の回転速度を定着時回転速度Ｖｕに制御する。
【００７５】
次に、本実施の形態の作用を説明する。本実施の形態の画像記録装置６０は、ウォーミングアップ開始からの経過時間Ａが回転切換時間Ａｓｎに到達するまでの間は定着時回転速度Ｖｕよりも遅いウォーミングアップ時回転速度Ｖｗで定着ローラ３１を回転駆動し、その後、定着時回転速度Ｖｕで回転駆動させるところにその特徴がある。
【００７６】
すなわち、画像記録装置６０は、図６に示すように、電源が投入されるか、記録開始のスタートキーが投入されると（ステップＳ１）、画像記録装置１の昇温の開始が命令され、まず、定着ローラ温度制御部４０により発熱部材３４への通電を開始して、定着ローラ３１の加熱を開始するとともに、回転速度制御部６２によりモータドライバ４２を介して定着ローラ駆動モータ４３を回転駆動させて、定着ローラ３１を定着時回転速度Ｖｕよりも所定速度遅いウォーミングアップ時回転速度Ｖｗで回転駆動させる（ステップＳ２）。この定着ローラ３１の回転により定着ローラ３１に押圧されている加圧ローラ３３が従動回転し、定着ローラ３１と加圧ローラ３３が共に回転する。
【００７７】
このとき、タイマー６１は、経過時間Ａの計時を開始して、計時した経過時間Ａを回転速度制御部６２に出力し、回転速度制御部６２は、タイマー６１から入力される経過時間Ａが予め設定されている回転切換時間Ａｓｎ、例えば、３０秒を越えたかチェックする（ステップＳ３）。
【００７８】
ステップＳ３で、経過時間Ａが回転切換時間Ａｓｎを越えていないと、回転速度制御部６２は、ステップＳ２に戻って、定着ローラ３１をウォーミングアップ時回転速度Ｖｗで回転駆動し（ステップＳ２）、再度、経過時間Ａが回転切換時間Ａｓｎを越えたかチェックする（ステップＳ３）。
【００７９】
上記処理を順次行って、ステップＳ３で、経過時間Ａが回転切換時間Ａｓｎを越えると、回転速度制御部６２は、モータドライバ４２を介して定着ローラ駆動モータ４３を回転駆動させて、定着ローラ３１をウォーミングアップ時回転速度Ｖｗから定着時回転速度Ｖｕに切り換えて回転駆動させ（ステップＳ４）、定着ローラ３１の表面温度Ｔが定着温度Ｔｓｔになったかどうかを温度検出センサ３５の検出結果から判断する（ステップＳ５）。
【００８０】
ステップＳ５で、定着ローラ３１の温度Ｔが定着温度Ｔｓｔになっていないときには、回転速度制御部６２は、定着ローラ３１を定着時回転速度Ｖｕで回転させ（ステップＳ４）、ステップＳ５で、定着ローラ３１の温度が定着温度Ｔｓｔになると、立ち上げ処理を終了する。
【００８１】
すなわち、画像記録装置６０は、図７に示すように、画像記録装置６０の電源が投入されたときや記録開始のスタートキーが投入されたときの定着ローラ３１の表面温度（ウォーミングアップ開始温度）をＴｏとしたとき、回転速度制御部６２は、電源投入後からの経過時間Ａが回転切換時間Ａｓｎになるまでの間は、定着ローラ３１を、定着時回転速度Ｖｕよりも所定速度遅いウォーミングアップ時回転速度Ｖｗで回転駆動させ、経過時間Ａが回転切換時間Ａｓｎを経過すると、定着ローラ３１をウォーミングアップ時回転速度Ｖｗから定着時回転速度Ｖｕに切り換えて回転駆動させる。
【００８２】
したがって、定着ローラ３１の表面は、図７に示すように、ウォーミングアップ開始からの経過時間Ａが回転切換時間Ａｓｎになるまでは、定着ローラ３１が遅い回転速度であるウォーミングアップ時回転速度Ｖｗで回転されるため、温度分布のムラを解消しつつ、速やかに温度上昇し、経過時間Ａが回転切換時間Ａｓｎに到達すると、それ以降は、定着ローラ３１が速い定着時回転速度Ｖｕに切り換えて回転されるため、完全に温度分布のムラが解消されるとともに、オーバーシュートを抑制しつつ、定着温度Ｔｓｔに速やかに上昇する。
【００８３】
その結果、定着ローラ３１の表面温度を、簡単な構成で、短時間に、かつ、オーバーシュートを抑制しつつ、ムラ無く、定着温度Ｔｓｔに上昇させることができ、記録開始までの待ち時間を短縮しつつ、安価に画像品質を向上させることができる。
【００８４】
図８〜図１０は、本発明の画像定着装置及び画像定着方法の第３の実施の形態を示す図であり、本実施の形態は、ウォーミングアップ開始からの定着ローラの回転数に応じて定着ローラの回転速度を変化させるもので、請求項３及び請求項８に対応するものである。
【００８５】
なお、本実施の形態は、上記第１の実施の形態と同様の画像記録装置に適用したものであり、本実施の形態の説明においては、上記第１の実施の形態と同様の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略するとともに、図示しない構成部分についても、第１の実施の形態の説明で用いた符号をそのまま用いて説明する。
【００８６】
図８は、本発明の画像定着装置及び画像定着方法の第２の実施の形態を適用した画像記録装置７０の要部回路ブロック図であり、画像記録装置７０は、上記第１の実施の形態と同様の定着ローラ３１を加熱する発熱部材３４、定着ローラ３１の表面温度を検出する温度検出センサ３５、定着ローラ温度制御部４０、定着ローラ駆動モータ４３及びモータドライバ４２等を備えるとともに、回転数測定部７１及び回転速度制御部７２を備えている。
【００８７】
回転数測定部（回転数検出手段）７１は、例えば、エンコーダ等で構成されて定着ローラ３１の近辺に配設され、定着ローラ３１の回転数を検出して、検出した回転数を回転速度制御部７２に出力する。
【００８８】
回転速度制御部（回転速度制御手段）７２は、モータドライバ４２を制御して定着ローラ駆動モータ４３の回転を制御し、定着ローラ駆動モータ４３により定着ローラ３１を回転駆動させるとともに、定着ローラ３１の回転速度を制御する。
【００８９】
すなわち、回転速度制御部７２は、定着時には、モータドライバ４２を制御して、定着ローラ駆動モータ４３を介して定着ローラ３１の回転速度を、定着時回転速度Ｖｕで回転駆動させ、ウォーミングアップ時、回転数測定部７１から入力される定着ローラ３１の回転数Ｎを定着ローラ３１の回転速度を切り換える回転数として予め設定された所定の回転切換回転数Ｎｓｎと比較して、定着ローラ３１の回転数Ｎが回転切換回転数Ｎｓｎに到達するまでの間は、モータドライバ４２を制御して、定着ローラ駆動モータ４３を介して定着ローラ３１の回転速度を定着時回転速度Ｖｕよりも所定速度だけ遅い所定のウォーミングアップ時回転速度Ｖｗに制御するとともに、それ以降は、定着ローラ３１の回転速度を定着時回転速度Ｖｕに制御する。
【００９０】
次に、本実施の形態の作用を説明する。本実施の形態の画像記録装置７０は、ウォーミングアップ開始からの定着ローラ３１の回転数Ｎが回転切換回転数Ｎｓｎに到達するまでの間は定着時回転速度Ｖｕよりも遅いウォーミングアップ時回転速度Ｖｗで定着ローラ３１を回転駆動し、その後、定着時回転速度Ｖｕで回転駆動させるところにその特徴がある。
【００９１】
すなわち、画像記録装置７０は、図９に示すように、電源が投入されるか、記録開始のスタートキーが投入されると（ステップＰ１）、画像記録装置１の昇温の開始が命令され、まず、定着ローラ温度制御部４０により発熱部材３４への通電を開始して、定着ローラ３１の加熱を開始するとともに、回転速度制御部７２によりモータドライバ４２を介して定着ローラ駆動モータ４３を回転駆動させて、定着ローラ３１を定着時回転速度Ｖｕよりも所定速度遅いウォーミングアップ時回転速度Ｖｗで回転駆動させる（ステップＰ２）。この定着ローラ３１の回転により定着ローラ３１に押圧されている加圧ローラ３３が従動回転し、定着ローラ３１と加圧ローラ３３が共に回転する。
【００９２】
このとき、回転数測定部７１は、回転開始後の定着ローラ３１の回転数Ｎの測定を開始して、計測した回転数Ｎを回転速度制御部７２に出力し、回転速度制御部７２は、回転数測定部７１から入力される回転数Ｎが予め設定されている回転切換回転数Ｎｓｎ、例えば、４０回転を越えたかチェックする（ステップＰ３）。
【００９３】
ステップＰ３で、定着ローラ３１の回転数Ｎが回転切換回転数Ｎｓｎを越えていないと、回転速度制御部７２は、ステップＰ２に戻って、定着ローラ３１をウォーミングアップ時回転速度Ｖｗで回転駆動し（ステップＰ２）、再度、定着ローラ３１の回転数Ｎが回転切換回転数Ｎｓｎを越えたかチェックする（ステップＰ３）。
【００９４】
上記処理を順次行って、ステップＰ３で、定着ローラ３１の回転数Ｎが回転切換回転数Ｎｓｎを越えると、回転速度制御部７２は、モータドライバ４２を介して定着ローラ駆動モータ４３を回転駆動させて、定着ローラ３１をウォーミングアップ時回転速度Ｖｗから定着時回転速度Ｖｕに切り換えて回転駆動させ（ステップＰ４）、定着ローラ３１の表面温度Ｔが定着温度Ｔｓｔになったかどうかを温度検出センサ３５の検出結果から判断する（ステップＰ５）。
【００９５】
ステップＰ５で、定着ローラ３１の温度Ｔが定着温度Ｔｓｔになっていないときには、回転速度制御部７２は、定着ローラ３１を定着時回転速度Ｖｕで回転させ（ステップＳ４）、ステップＰ５で、定着ローラ３１の温度が定着温度Ｔｓｔになると、立ち上げ処理を終了する。
【００９６】
すなわち、画像記録装置７０は、図１０に示すように、画像記録装置７０の電源が投入されたときや記録開始のスタートキーが投入されたときの定着ローラ３１の表面温度（ウォーミングアップ開始温度）をＴｏとしたとき、回転速度制御部７２は、電源投入後から定着ローラ３１の回転数Ｎが回転切換回転数Ｎｓｎになるまでの間は、定着ローラ３１を、定着時回転速度Ｖｕよりも所定速度遅いウォーミングアップ時回転速度Ｖｗで回転駆動させ、定着ローラ３１の回転数Ｎが回転切換回転数Ｎｓｎを越えると、定着ローラ３１をウォーミングアップ時回転速度Ｖｗから定着時回転速度Ｖｕに切り換えて回転駆動させる。
【００９７】
したがって、定着ローラ３１の表面は、図１０に示すように、ウォーミングアップ開始から定着ローラ３１の回転数Ｎが回転切換回転数Ｎｓｎになるまでは、定着ローラ３１が遅い回転速度であるウォーミングアップ時回転速度Ｖｗで回転されるため、温度分布のムラを解消しつつ、速やかに温度上昇し、定着ローラ３１の回転数Ｎが回転切換回転数Ｎｓｎに到達すると、それ以降は、定着ローラ３１が速い定着時回転速度Ｖｕに切り換えて回転されるため、完全に温度分布のムラが解消されるとともに、オーバーシュートを抑制しつつ、適切に定着温度Ｔｓｔに速やかに上昇する。
【００９８】
その結果、定着ローラ３１の表面温度を、短時間に、かつ、オーバーシュートを抑制しつつ、ムラ無く、定着温度Ｔｓｔに上昇させることができ、記録開始までの待ち時間を短縮しつつ、画像品質を向上させることができる。
【００９９】
なお、上記各実施の形態においては、ウォーミングアップ時回転速度Ｖｗから定着時回転速度Ｖｕに一度に切り換えているが、ウォーミングアップ時回転速度Ｖｗから定着時回転速度Ｖｕへの定着ローラ３１の回転速度の切換は、ウォーミングアップ時回転速度Ｖｗと定着時回転速度Ｖｕの間に、ウォーミングアップ時回転速度Ｖｗと定着時回転速度Ｖｕの間の速度を有する切換速度を１段階あるいは複数の段階設けて、ウォーミングアップ時回転速度Ｖｗから定着時回転速度Ｖｕに所定の時間の間に段階的に切り換えてもよいし、ウォーミングアップ時回転速度Ｖｗから定着時回転速度Ｖｕに所定の時間に連続的に変化させてもよい。この定着ローラ３１の回転速度を段階的あるいは連続的に変化させる方法としては、定着ローラ駆動モータ４３の回転速度を制御して、行ってもよいし、ギアあるいはベルト等の駆動伝達機構を利用して、行ってもよい。
【０１００】
上記各実施の形態において、実際に、定着ローラ駆動モータ４３の回転速度を制御して、定着ローラ３１の回転速度をウォーミングアップ時回転速度Ｖｗから定着時回転速度Ｖｕの間に５段階の速度を設定して、ウォーミングアップ時回転速度Ｖｗから定着時回転速度Ｖｕに段階的に変化させたところ、ウォーミングアップ時回転速度Ｖｗから定着時回転速度Ｖｕに一度に変化させたときに生じていた衝撃振動の発生を小さく抑制することができた。
【０１０１】
このようにすると、定着ローラ３１の回転速度をウォーミングアップ時回転速度Ｖｗから定着時回転速度Ｖｕにスムーズに切り換えることができ、振動の発生等を抑制することができる。
【０１０２】
また、上記各実施の形態においては、定着ローラ３１の回転速度を制御するのに、定着ローラ駆動モータ４３の回転速度をモータドライバ４２を介して制御しているが、定着ローラ３１の回転速度の制御は、定着ローラ駆動モータ４３の回転速度を変化させるものに限るものではなく、例えば、定着ローラ駆動モータ４３の回転速度を一定にして、ギア機構を切り換えることにより、定着ローラ３１の回転速度を制御してもよい。
【０１０３】
例えば、図１１及び図１２に示すように、ギア機構８０として、高速ギア８１と低速ギア８２を略くの字型のクラッチアーム８３の両端部に回転可能に取り付けるとともに、当該クラッチアーム８３の中央部に高速ギア８１と低速ギア８２に歯合する伝達ギア８４を取り付け、低速ギア８２として、伝達ギア８４に歯合する小径ギア８２ａと小径ギア８２ａと固定的に連結されて小径ギア８２ａの回転に伴って回転する大径ギア８２ｂとを備えたものを用いる。そして、伝達ギア８４には、定着ローラ駆動モータ４３の回転軸に固定されたモータギア８５が歯合しており、定着ローラ３１には、駆動ギア８６がその回転軸に固定されている。
【０１０４】
ギア機構８０は、クラッチアーム８３が伝達ギア８４の取り付けられた中央部分を中心として揺動して、高速ギア８１と低速ギア８２の大径ギア８２ｂを選択的に駆動ギア８６に歯合させ、モータギア８５の回転を伝達ギア８４を介して、高速ギア８１あるいは低速ギア８２の大径ギア８２ｂにより駆動ギア８６を回転させて定着ローラ３１を回転駆動する。
【０１０５】
したがって、定着ローラ駆動モータ４３の回転速度を一定にして、定着ローラ３１の回転速度をウォーミングアップ時回転速度Ｖｗで回転駆動させるときには、クラックアーム８３を揺動させて、低速ギア８２の大径ギア８２ｂを駆動ギア８６に歯合させ、定着ローラ３１の回転速度を定着時回転速度Ｖｕで回転駆動させるときには、クラッチアーム８３を揺動させて、高速ギア８１を駆動ギア８６に歯合させる。
【０１０６】
このようにすると、定着ローラ駆動モータ４３の回転数を変更することなく、定着ローラ３１の回転速度を切り換えて制御することができる。
【０１０７】
さらに、上記各実施の形態においては、定着ローラ３１として、図２に示したように、中空の円筒状の定着ローラ３１の内部中央に発熱部材３４が内蔵された一般的な定着ローラを用いているが、定着ローラとしては、発熱部材３４が定着ローラの中央部に内蔵されているものに限るものではなく、例えば、図１３に示すように、表面付近に発熱部材が配設されたものであってもよい。すなわち、図１３に示すように、定着ローラ９０は、円筒形状の基体９１の表面に発熱部材９２を面状あるいは線状に形成し、発熱部材９２を覆う状態で基体９１の表面に耐熱樹脂層９３を形成したものであってもよい。上記発熱部材９２は、その材料として、例えば、セラミック発熱体、ニクロム、Ｔａ2Ｎ 、ＲｕＯ2 、Ａｇ／Ｐｄ等の発熱抵抗を用い、溶射、塗布あるいは印刷等により基体９１の表面に形成することができる。基体９１は、その材料として、ガラス、セラミックス、樹脂あるいはＡｌ、ＳＵＳ等の金属を用いることができ、金属を用いる場合には、発熱部材９２と電気的に絶縁するために、ＳｉＯ2 やポリイミド等の樹脂材料等からなる絶縁層を基体９１表面に形成した後、発熱部材９２を当該絶縁層上に形成する。また、上記耐熱樹脂層９３は、トナーとの離形性を向上させるとともに、他の部材と発熱部材９２との接触で発熱部材９２が損傷を受けるのを防ぎ、さらに、発熱部材９２を電気的に絶縁する働きを有しており、その材料としては、テフロン等を用いることができる。
【０１０８】
このように、発熱部材９２を表面付近に設けた定着ローラ９０を用いると、定着ローラ９０の表面付近で熱が発生するため、加熱効率を向上させることができ、定着ローラ９０を定着温度Ｔｓｔまで加熱するのに要する立ち上げ時間を大幅に短縮することができる。
【０１０９】
この場合、定着ローラ９０の立ち上げ時間をさらに短縮させるためには、基体９１の熱容量を小さくすることが効果的である。
【０１１０】
ところが、基体９１の熱容量を小さくすると、定着ローラ９０を速やかに定着温度Ｔｓｔに昇温することができるが、定着ローラ９０から熱が逃げやすくなり、定着ローラ９０と加圧ローラ３３との圧接部分のみ温度が低下する現象が生じる。
【０１１１】
したがって、立ち上がり時に定着ローラ９０を停止させていると、加圧ローラ３３との圧接部の温度低下が他の部分よりも多くなり、定着ローラ９０の温度分布が場所によって大きく異なって、定着ムラが発生する可能性が高くなる。
【０１１２】
ところが、上記各実施の形態のように、ウォーミングアップ時、所定タイミングまで定着ローラ９０と加圧ローラ３３をウォーミングアップ時回転速度Ｖｗで回転させ、その後、定着時回転速度Ｖｕで回転させると、定着ローラ９０の基体９１として熱容量の小さいものを用いても、上述のように、定着ローラ９０の表面温度に温度分布を適切に抑制することができ、定着ムラを起こすことなく、画像品質を向上させることができるとともに、速やかに定着ローラ９０の温度を定着温度Ｔｓｔに上昇させて、待ち時間をより一層短縮させることができる。
〈実験例〉
上記定着ローラ９０を上記第１の実施の形態の画像記録装置１の定着ローラ３１として用いて、以下の実験を行った。
【０１１３】
なお、定着ローラ９０の構成は、図１３に示した構成であり、発熱ローラ９０の直径が、３０ｍｍ、基体９１の肉厚が、１ｍｍ、基体９１の材料として、液晶ポリマーを使用した。
【０１１４】
この定着ローラ９０の発熱部材９２に８００Ｗの電力を供給し、上記第１の実施の形態の画像記録装置１で行ったように、ウォーミングアップ時、定着ローラ９０の表面温度が定着温度Ｔｓｔよりも低い回転切換温度Ｔｓｎまでは、定着ローラ９０をウォーミングアップ時回転速度Ｖｗで回転させ、その後、定着時回転速度Ｖｕで回転させた。
【０１１５】
実験の結果、定着ローラ９０の表面温度を、図１４に線Ｔ１で示すように、温度分布を抑制しつつ、速やかに定着温度Ｔｓｔに上昇させることができた。
〈比較実験１〉
上記定着ローラ９０を上記第１の実施の形態の画像記録装置１の定着ローラ３１として用いて、以下の比較実験を行った。
【０１１６】
比較実験で用いた定着ローラ９０の構成は、図１３に示した構成であり、定着ローラ９０の直径が、３０ｍｍ、基体９１の肉厚が、１．５ｍｍ、基体９１の材料として、Ａｌを使用した。
【０１１７】
この定着ローラ９０の発熱部材９２に８００Ｗの電力を供給し、定着ローラ９０の表面温度が定着温度Ｔｓｔに上昇するまでの間、定着ローラ９０の回転を停止させて、定着ローラ９０の表面温度が定着温度Ｔｓｔに上昇した後、定着ローラ９０を定着時回転速度Ｖｕで回転させた。
【０１１８】
この比較実験の結果、定着ローラ９０の表面温度は、図１４に線Ｔ２で示すように、大きな温度ムラが発生し、定着温度Ｔｓｔに到達した際にも、大きなオーバーシュートが発生した。
【０１１９】
この比較実験から、定着ローラ９０を定着時回転速度Ｖｕよりも遅いウォーミングアップ時回転速度Ｖｗで回転させることが、定着ローラ９０の表面温度の温度分布を抑制しつつ、速やかに定着温度Ｔｓｔに上昇させるのに効果があることが判明した。
〈比較実験２〉
上記第１の実施の形態の画像記録装置１を用いて、以下の比較実験を行った。この比較実験で用いた定着ローラ３１の構成は、図２に示した構成と同様であり、定着ローラ３１の発熱部材３４として、ハロゲンランプを使用した。
【０１２０】
この定着ローラ３１を発熱部材３４で加熱しつつ、上記第１の実施の形態の画像記録装置１で行ったように、ウォーミングアップ時、定着ローラ３１の表面温度が定着温度Ｔｓｔよりも低い回転切換温度Ｔｓｎまでは、定着ローラ３１をウォーミングアップ時回転速度Ｖｗで回転させ、その後、定着時回転速度Ｖｕで回転させた。
【０１２１】
実験の結果、定着ローラ３１の表面温度を、図１４に線Ｔ３で示すように、温度分布を抑制しつつ、上記実験例よりも、わずかに遅いが、速やかに定着温度Ｔｓｔに上昇させることができた。
【０１２２】
この比較実験の結果、定着ローラ３１を定着時回転速度Ｖｕよりも遅いウォーミングアップ時回転速度Ｖｗで回転させることが、定着ローラ３１の表面温度の温度分布を抑制しつつ、速やかに定着温度Ｔｓｔに上昇させるのに効果があることが判明した。また、定着ローラとして、発熱部材３４であるハロゲンヒータを中央部に内蔵する定着ローラ３１よりも、表面近傍に発熱部材９２を形成した定着ローラ９０の方が、表面温度が速やかに定着温度Ｔｓｔに上昇することが判明した。
【０１２３】
以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【０１２４】
例えば、上記各実施の形態においては、定着ローラ３１を定着ローラ駆動モータ４３により回転駆動させ、加圧ローラ３３を定着ローラ３１の回転に従動させて回転させているが、定着ローラ３１と加圧ローラ３３の回転は、上記方法のものに限るものではなく、例えば、加圧ローラ３３をモータにより回転駆動させ、定着ローラ３１を加圧ローラ３３の回転に従動させて回転させてもよいし、定着ローラ３１と加圧ローラ３３を同じモータでギア機構を介してそれぞれ回転駆動させてもよい。
【０１２７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の画像定着装置によれば、発熱部材により定着温度に加熱される定着ローラと定着ローラに圧接される加圧ローラとを定着時回転速度で回転駆動して、トナー画像の転写された転写紙を回転駆動される定着ローラと加圧ローラにより狭持して搬送しつつトナー画像を転写紙に定着させる際、定着ローラの温度が定着温度に上昇するまでのウォーミングアップ時に、定着ローラの回転数が予め設定された回転切換回転数になるまでの間、回転速度制御手段により、定着ローラ及び加圧ローラの回転速度を、定着時回転速度よりも所定速度遅いウォーミングアップ時回転速度で回転駆動させ、その後、定着速度で回転駆動させているので、定着ローラ表面の温度分布のムラを抑制しつつ、速やかに定着ローラの表面温度を定着温度に上昇させて、立ち上がり時の待ち時間を短縮することができ、消費電力を削減して運用コストを低減させることができるとともに、定着ムラを防止して、画像品質を向上させることができる。
【０１２８】
請求項２記載の発明の画像定着装置によれば、定着ローラ及び加圧ローラの回転速度をウォーミングアップ時回転速度から定着時回転速度に変化させる際、ウォーミングアップ時回転速度と定着時回転速度の間の回転速度を段階的に切り換えて変化させ、あるいは、連続的に変化させているので、定着ローラの回転速度をスムーズに変化させて、回転速度の急激な変化による振動の発生を抑制することができ、立ち上がり時の待ち時間を短縮して、消費電力を削減して運用コストを低減させることができるとともに、定着ムラを防止して、振動を抑制しつつ、画像品質を向上させることができる。
【０１２９】
請求項３記載の発明の画像定着装置によれば、定着ローラとして、発熱部材が定着ローラの表面近傍に層状に配設されたものを用いているので、定着ローラ表面をより一層速やかに定着温度に上昇させて、立ち上がり時の待ち時間をより一層短縮することができ、消費電力をより一層削減して運用コストをより一層低減させることができるとともに、定着ムラを防止して、安価に画像品質を向上させることができる。
【０１３２】
請求項４記載の発明の画像定着方法によれば、発熱部材により定着温度に加熱される定着ローラと定着ローラに圧接される加圧ローラとを定着時回転速度で回転駆動して、トナー画像の転写された転写紙を回転駆動される定着ローラと加圧ローラにより狭持して搬送しつつトナー画像を転写紙に定着させる際、定着ローラの温度が定着温度に上昇するまでのウォーミングアップ時に、定着ローラの回転数が予め設定された回転切換回転数になるまでの間、定着ローラ及び加圧ローラの回転速度を、定着時回転速度よりも所定速度遅いウォーミングアップ時回転速度で回転駆動させ、その後、定着速度で回転駆動させているので、定着ローラ表面の温度分布のムラを抑制しつつ、速やかに定着ローラの表面温度を定着温度に上昇させて、立ち上がり時の待ち時間を短縮することができ、消費電力を削減して運用コストを低減させることができるとともに、定着ムラを防止して、画像品質を向上させることができる。
【０１３３】
請求項５記載の発明の画像定着方法によれば、定着ローラ及び加圧ローラの回転速度をウォーミングアップ時回転速度から定着時回転速度に変化させる際、ウォーミングアップ時回転速度と定着時回転速度の間の回転速度を段階的に切り換えて変化させ、あるいは、連続的に変化させているので、定着ローラの回転速度をスムーズに変化させて、回転速度の急激な変化による振動の発生を抑制することができ、立ち上がり時の待ち時間を短縮して、消費電力を削減して運用コストを低減させることができるとともに、定着ムラを防止して、振動を抑制しつつ、画像品質を向上させることができる。
【０１３４】
請求項６記載の発明の画像定着方法によれば、定着ローラとして、発熱部材が定着ローラの表面近傍に層状に配設されたものを用いているので、定着ローラ表面をより一層速やかに定着温度に上昇させて、立ち上がり時の待ち時間をより一層短縮することができ、消費電力をより一層削減して運用コストをより一層低減させることができるとともに、定着ムラを防止して、安価に画像品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像定着装置及び画像定着方法の第１の実施の形態を適用した画像記録装置の概略構成正面断面図。
【図２】図１の画像記録装置の定着部の部分拡大側面図。
【図３】図１の画像記録装置の要部回路ブロック図。
【図４】図１の画像記録装置のウォーミングアップ時の定着ローラの回転速度制御を行った場合の定着ローラ表面温度変化を時間の経過とともに示す図。
【図５】本発明の画像定着装置及び画像定着方法の第２の実施の形態を適用した画像記録装置の要部回路ブロック図。
【図６】図５の画像記録装置による定着ローラ回転速度制御処理を示すフローチャート。
【図７】図５の画像記録装置で定着ローラ回転速度制御を行った場合の定着ローラの表面温度変化を時間の経過とともに示す図。
【図８】本発明の画像定着装置及び画像定着方法の第３の実施の形態を適用した画像記録装置の要部回路ブロック図。
【図９】図８の画像記録装置による定着ローラ回転速度制御処理を示すフローチャート。
【図１０】図８の画像記録装置で定着ローラ回転速度制御を行った場合の定着ローラの表面温度変化を定着ローラの回転数の経過とともに示す図。
【図１１】定着ローラの回転速度の切り換えをギア機構で行う場合のギア機構の要部構成平面図。
【図１２】図１１のギア機構の要部正面図。
【図１３】表面近傍に発熱部材を配設した定着ローラの一例の側面断面図。
【図１４】図１３の定着ローラを使用した実験と比較実験を行った際の定着ローラの表面温度の変化を時間の経過とともに示す図。
【図１５】電源投入直後から定着ローラ及び加圧ローラを定着時の回転速度で回転させる従来の方法での定着ローラ表面の温度変化を時間の経過とともに示す図。
【図１６】電源投入直後から定着温度に定着ローラ表面温度が上昇するまで定着ローラ及び加圧ローラを停止させる従来の方法での定着ローラ表面の温度変化を時間の経過とともに示す図。
【符号の説明】
１  画像記録装置
２  本体筐体
３  記録部
４  定着部
５  給紙部
１０  感光体
１１  帯電部
１２  光書込部
１３  現像部
１４  転写部
１５  クリーニング部
１６  除電部
１７  ポリゴンモータ
１８  ポリゴンミラー
１９  反射ミラー
２０  記録紙
２１  給紙カセット
２２  給紙ローラ
２３  レジストローラ対
２４  搬送ローラ
３０  上ケース
３１  定着ローラ
３２  下ケース
３３  加圧ローラ
３４  発熱部材
３５  温度検出センサ
４０  定着ローラ温度制御部
４１  回転速度制御部
４２  モータドライバ
４３  定着ローラ駆動モータ
６０  画像記録装置
６１  タイマー
６２  回転速度制御部
７０  画像記録装置
７１  回転数測定部
７２  回転速度制御部
８０  ギア機構
８１  高速ギア
８２  低速ギア
８２ａ  小径ギア
８２ｂ  大径ギア
８３  クラッチアーム
８４  伝達ギア
８５  モータギア
８６  駆動ギア
９０  定着ローラ
９１  基体
９２  発熱部材
９３  耐熱樹脂層
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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