(57)【要約】【課題】抵抗体ヒーターの温度を直接検知して、抵抗体ヒーター自身を素早く暖めると共に、ウォームアップ期間を効率的に短縮する。【解決手段】熱手段を有する定着回転体と、定着回転体に圧接してニップ部を形成する加圧回転体と、定着回転体及び加圧回転体の少なくとも一方を回転させる回転駆動手段と、前記加熱手段の通電制御及び前記回転駆動手段の駆動を制御する制御手段とを設ける。そして、抵抗体ヒーターの温度を検知する温度検知手段をさらに設け、ウォームアップ期間において、前記制御手段は、前記回転駆動手段を停止させた状態で前記抵抗体ヒーターへの通電を開始し、前記抵抗体ヒーターの温度が所定の設定温度以上になったことを前記温度検出手段が検知すると、前記回転駆動手段を回転開始させることを特徴とする。【選択図】図４
2016109946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段を有する定着回転体と、定着回転体に圧接してニップ部を形成する加圧回転体と、定着回転体及び加圧回転体の少なくとも一方を回転させる回転駆動手段と、前記加熱手段の通電制御及び前記回転駆動手段の駆動を制御する制御手段とを備え、一方面に未定着のトナー像が形成された被転写部材をニップ部を通過させることによって、トナー像を加熱・加圧して被転写部材に溶融定着させる定着装置において、
前記加熱手段が抵抗体ヒーターであり、
前記抵抗体ヒーターの温度を検知する温度検知手段をさらに備え、
ウォームアップ期間において、前記制御手段は、前記回転駆動手段を停止させた状態で前記抵抗体ヒーターへの通電を開始し、前記抵抗体ヒーターの温度が所定の設定温度以上になったことを前記温度検出手段が検知すると、前記回転駆動手段を回転開始させることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記温度検知手段が、前記抵抗体ヒーターを流れる電流値によって前記抵抗体ヒーターの温度が設定温度以上になったことを検知するものである請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記温度検知手段が、前記抵抗体ヒーターの消費電力によって前記抵抗体ヒーターの温度が設定温度以上になったことを検知するものである請求項１記載の定着装置。
【請求項４】
前記温度検知手段が、前記抵抗体ヒーターの積算消費電力によって前記抵抗体ヒーターの温度が設定温度以上になったことを検知するものである請求項１記載の定着装置。
【請求項５】
前記制御手段は、ウォームアップ期間における前記回転駆動手段による前記定着回転体及び前記加圧回転体の少なくとも一方の回転速度を段階的に変化させる請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記制御手段は、ウォームアップ期間における前記回転駆動手段による前記定着回転体及び前記加圧回転体の少なくとも一方の回転速度を、定着動作時の回転速度よりも遅くする請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記抵抗体ヒーターへの通電を開始してから所定時間以上経過しても、前記温度検知手段による検知温度が前記回転駆動手段を回転開始させる設定温度に達しない場合は、前記回転駆動手段を強制的に回転開始させる請求項１〜６のいずれかに記載の定着装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記抵抗体ヒーターへの通電を開始してから所定時間以上経過しても、前記温度検知手段による検知温度が前記回転駆動手段を回転開始させる設定温度に達しない場合は、前記抵抗体ヒーターへの通電を停止する請求項１〜７のいずれかに記載の定着装置。
【請求項９】
前記加熱手段としてハロゲンヒーターをさらに備えると共に、前記ハロゲンヒーターを前記抵抗体ヒーターの近傍に設け、
前記制御手段は、前記抵抗体ヒーターに通電を開始した後、前記ハロゲンヒーターに通電を開始する請求項１〜８のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１０】
記憶手段をさらに備え、
前記設定温度は更新可能に前記記憶手段に記憶され、
前記制御手段は、前記設定温度の更新要求がなされた場合、前記設定温度を予め定められた値として前記抵抗体ヒーターに通電を行い、電流値、消費電力、積算消費電力のいずれかの経時変化特性を測定し、
測定した経時変化特性から新たな設定温度を決定して更新する請求項１〜９のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は定着装置及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンターやファクシミリ、複写機などの電子写真方式を用いた画像形成装置では、加熱手段を有する定着ローラと加圧ローラとが圧接して形成されるニップ部に用紙などの被転写部材を通過させることによって、未定着トナー像を加熱・加圧して被転写部材に溶融定着させていた。
【０００３】
従来、加熱手段としてはハロゲンヒーターが広く用いられていたが、ハロゲンヒーターでは、通電すると一時的な過負荷状態で大電流（突入電流）が流れて電圧降下が起こり、蛍光灯がちらつくなどフリッカ障害が発生することがある。この突入電流を抑制するために位相制御などの対策も行われているが、ノイズ（雑音端子電圧）の発生という新たな課題が生じノイズフィルターが必要となる。
【０００４】
そこで、加熱手段として、カーボンヒーターなどの抵抗体ヒーターの使用が考えられる。この抵抗体ヒーターによれば、突入電流は発生せずノイズを抑制するための追加フィルター回路も不要となる。
【０００５】
ところが、抵抗体ヒーターは熱容量が大きく抵抗体ヒーター自身を暖める電力が必要で、ウォームアップ期間がハロゲンヒーターを使用した場合よりも長くなる。このため、定着ローラや加圧ローラを回転停止させた状態で抵抗体ヒーターに通電し抵抗体ヒーター自身を素早く暖める対策が考えられる。
【０００６】
定着装置のウォームアップ期間において、所定温度に達するまで定着ローラ等の回転を停止させるあるいは回転速度を遅くして、ウォームアップ期間を短くする技術は従来から提案されている（例えば特許文献１〜３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１７２９６６号公報
【特許文献２】特開２００１−１５４５３０号公報
【特許文献３】特開平１０−２１３９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、前記提案技術はいずれもローラの表面温度を測定し、測定されたローラ表面温度に基づきローラの回転制御を行うものである。ヒーターからの熱がローラ表面に伝わるまでには時間がかかる。抵抗体ヒーター自身が暖まり十分な発熱性能を発揮できるタイミングでローラを回転開始できればウォームアップ期間を効率的に短縮できるが、抵抗体ヒーターが暖まったかどうかをローラ表面温度によって間接的に検知する従来の方式では温度検出が不可避的に遅れる。
【０００９】
そこで本発明の目的は、抵抗体ヒーターの温度を直接検知して、抵抗体ヒーター自身を素早く暖めると共に、ウォームアップ期間を効率的に短縮することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成する本発明に係る定着装置は、加熱手段を有する定着回転体と、定着回転体に圧接してニップ部を形成する加圧回転体と、定着回転体及び加圧回転体の少なくとも一方を回転させる回転駆動手段と、前記加熱手段の通電制御及び前記回転駆動手段の駆動を制御する制御手段とを備え、一方面に未定着のトナー像が形成された被転写部材をニップ部を通過させることによって、トナー像を加熱・加圧して被転写部材に溶融定着させる定着装置であって、前記加熱手段が抵抗体ヒーターであり、前記抵抗体ヒーターの温度を検知する温度検知手段をさらに備え、ウォームアップ期間において、前記制御手段は、前記回転駆動手段を停止させた状態で前記抵抗体ヒーターへの通電を開始し、前記抵抗体ヒーターの温度が所定の設定温度以上になったことを前記温度検出手段が検知すると、前記回転駆動手段を回転開始させることを特徴とする。
【００１１】
なお、本発明において「ウォームアップ」とは、主電源がＯＮされてから所定の定着可能温度まで定着回転体を加熱すること、及び主電源がＯＮされた状態で、所定時間画像形成信号が入力されず、定着回転体が定着可能温度よりも低い温度で維持されている状態（待機状態）から定着可能温度まで定着回転体を加熱することを意味する。そして、「ウォームアップ期間」とは、以上のようなウォームアップ動作を行う期間である。
【００１２】
前記温度検知手段は、前記抵抗体ヒーターを流れる電流値によって前記抵抗体ヒーターの温度が設定温度以上になったことを検知するものであってもよい。
【００１３】
あるいはまた、前記温度検知手段は、前記抵抗体ヒーターの消費電力によって前記抵抗体ヒーターの温度が設定温度以上になったことを検知するものであってもよい。
【００１４】
そしてまた、前記温度検知手段は、前記抵抗体ヒーターの積算消費電力によって前記抵抗体ヒーターの温度が設定温度以上になったことを検知するものであってもよい。
【００１５】
前記制御手段は、ウォームアップ期間における前記回転駆動手段による前記定着回転体及び前記加圧回転体の少なくとも一方の回転速度を段階的に変化させるようにしてもよい。
【００１６】
あるいは、前記制御手段は、ウォームアップ期間における前記回転駆動手段による前記定着回転体及び前記加圧回転体の少なくとも一方の回転速度を、定着動作時の回転速度よりも遅くするようにしてもよい。
【００１７】
また、前記制御手段は、前記抵抗体ヒーターへの通電を開始してから所定時間以上経過しても、前記温度検知手段による検知温度が前記回転駆動手段を回転開始させる設定温度に達しない場合は、前記回転駆動手段を強制的に回転開始させるようにしてもよい。
【００１８】
あるいは、前記制御手段は、前記抵抗体ヒーターへの通電を開始してから所定時間以上経過しても、前記温度検知手段による検知温度が前記回転駆動手段を回転開始させる設定温度に達しない場合は、前記抵抗体ヒーターへの通電を停止するようにしてもよい。
【００１９】
前記加熱手段としてハロゲンヒーターをさらに設け、前記ハロゲンヒーターを前記抵抗体ヒーターの近傍に設け、前記制御手段は、前記抵抗体ヒーターに通電を開始した後、前記ハロゲンヒーターに通電を開始するようにしてもよい。
【００２０】
記憶手段をさらに設け、前記設定温度は更新可能に前記記憶手段に記憶され、前記制御手段は、前記設定温度の更新要求がなされた場合、前記設定温度を予め定められた値として前記抵抗体ヒーターに通電を行い、電流値、消費電力、積算消費電力のいずれかの経時変化特性を測定し、測定した経時変化特性から新たな設定温度を決定して更新するようにしてもよい。
【００２１】
本発明によれば、前記のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の定着装置では、抵抗体ヒーターの温度が所定の設定温度に達するまで回転駆動手段を停止させるので抵抗体ヒーター自身を素早く暖めることができる。また、抵抗体ヒーターの温度を直接検知するので、抵抗体ヒーター自身が暖まり十分な発熱性能を発揮できるタイミングで回転駆動手段を回転開始できウォームアップ期間を効率的に短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概説図である。
【図２】本発明に係る定着装置の一実施形態を示す概説図である。
【図３】本発明に係る定着装置の一実施形態を示す制御回路及び構成図である。
【図４】ウォームアップ動作における定着ローラ回転駆動及びカーボンヒーターのＯＮ・ＯＦＦを示すタイミングチャートである。
【図５】定着ベルトの表面温度とカーボンヒーターの消費電力の経時変化を示す図である。
【図６】本発明の定着装置の制御例を示すフローチャートである。
【図７】ウォームアップ期間の定着ローラの回転速度が段階的に変化される場合のフローチャートである。
【図８】ウォームアップ期間の定着ローラの回転速度が通常定着動作における回転速度よりも遅い場合のフローチャートである。
【図９】定着ベルトの局所的な過熱を防止する制御例を示すフローチャートである。
【図１０】図９に示した制御を行った場合における定着ベルトの表面温度の経時変化を示す図である。
【図１１】定着ベルトの局所的な過熱を防止する他の制御例を示すフローチャートである。
【図１２】本発明に係る定着装置の他の実施形態を示す概略構成図である。
【図１３】図１２に示す定着装置のウォームアップ動作における定着ローラ回転駆動及びハロゲンヒーターとカーボンヒーターのＯＮ・ＯＦＦを示すタイミングチャートである。
【図１４】本発明の定着装置の制御例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る定着装置及び画像形成装置について図に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。
【００２５】
図１は、本発明の画像形成装置及び定着装置の一実施形態を示す概説図である。図１の画像形成装置Ｄは所謂タンデム方式のカラープリンターである。もちろん、プリンターのほか、さらにスキャナーを有する複写機、ファクシミリ又はそれらの機能を複合的に備えた複合機等にも本発明を適用することができる。また、画像形成方式としてはタンデム方式に限定されるものではなく、他の方式、例えば、回転軸の周囲に４つの現像装置を配置し、これらを順次静電潜像担持体に対向させてフルカラー画像を作成する所謂４サイクル方式、あるいは一つの現像装置でモノクロ画像を作成するモノクロ方式であっても構わない。
【００２６】
画像形成装置Ｄは、導電性を有する無端状の中間転写ベルト３３を有する。中間転写ベルト３３は、図の左右両側にそれぞれ配置された一対のローラ３１，３２に掛架されている。ローラ３２は不図示のモータに連結されており、モータの駆動によってローラ３２は反時計回りに回転し、これによって中間転写ベルト３３とこれに接するローラ３１は従動回転する。ローラ３２に支持されているベルト部分の外側には、二次転写ローラ３４が圧接している。この二次転写ローラ３４と中間転写ベルト３３とのニップ部（二次転写領域）において中間転写ベルト３３上に形成されたトナー像が、搬送されてきた用紙Ｐに転写される。
【００２７】
また、ローラ３１に支持されているベルト部分の外側には、中間転写ベルト３３の表面をクリーニングするクリーニング部材３５が設けられている。このクリーニング部材３５は中間転写ベルト３３を介してローラ３１に圧接しており、その接触部で未転写トナーを回収する。
【００２８】
ローラ３１とローラ３２とに掛架された中間転写ベルト３３の下側には、中間転写ベルト３３の回転方向上流側から順に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４つの作像部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ（以下、「作像部２」と総称することがある）が配置されている。これらの作像部２では、各色の現像剤をそれぞれ用いて対応する色のトナー像が作成される。
【００２９】
作像部２は、静電潜像担持体として円筒状の感光体２０を有する。そして、感光体２０の周囲には、その回転方向（時計回り方向）に沿って順に、帯電器２１、現像装置２３、一次転写ローラ２４、および感光体クリーニング部材２５が配置されている。一次転写ローラ２４は中間転写ベルト３３を挟んで感光体２０に圧接し、ニップ部（一次転写領域）を形成している。また、作像部２の下方には露光装置２２が配置されている。
【００３０】
この図に示す実施形態では、帯電器２１としてローラ帯電方式のものを用いているが、帯電器２１の種類は特に限定されるものでなく、コロナ放電方式の帯電チャージャー、ブレード状の帯電部材、ブラシ状の帯電部材等を用いてももちろん構わない。また、この実施形態では、感光体クリーニング部材２５として板状ブレードを用い、その一端側を感光体２０の外周面に接触させて、感光体２０の表面に残留するトナーを回収除去しているが、感光体クリーニング部材２５は板状ブレードに限られるものでなく、例えば、固定ブラシ、回転ブラシ、ローラ、及びそれら複数の部材を組み合わせたものを使用することもできる。なお、感光体クリーニング部材２５は必ずしも設ける必要はなく、感光体２０上の未転写トナーの回収を現像装置２３によって行うクリーナーレス方式を採用することもできる。
【００３１】
中間転写ベルト３３の上方には、各色の現像装置２３に補給するトナーを収容したホッパー４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ（以下、「ホッパー４」と総称することがある）がそれぞれ配置されている。また、露光装置２２の下部には、給紙装置として給紙カセット５０が着脱可能に配置されている。給紙カセット５０内に積載収容された用紙（被転写部材）Ｐは、給紙カセット５０の近傍に配置された給紙ローラ５１の回転によって最上紙から順に１枚ずつ搬送路に送り出される。給紙カセット５０から送り出された用紙Ｐは、レジストローラ対５２に搬送され、ここで所定のタイミングで二次転写領域に送り出される。
【００３２】
画像形成装置Ｄは、１色のトナー（例えばブラック）を用いてモノクロ画像を形成するモノクロモードと、４色のトナーを用いてカラー画像を形成するカラーモードとに切り替え可能となっている。
【００３３】
カラーモードにおける画像形成動作例について簡単に説明すると、まず、各作像部２において、所定の周速度で回転駆動される感光体２０の外周面が帯電器２１により帯電される。次に、帯電された感光体２０の表面に、画像情報に応じた光が露光装置２２から投射されて静電潜像が形成される。続いて、この静電潜像は、現像装置２３から供給される現像剤としてのトナーにより顕在化される。このようにして感光体２０の表面に形成された各色のトナー像は、感光体２０の回転によって一次転写領域に達すると、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で、感光体２０から中間転写ベルト３３上へ転写（一次転写）されて重ねられる。
【００３４】
中間転写ベルト３３に転写されることなく感光体２０上に残留した未転写トナーは、感光体クリーニング部材２５で掻き取られ、感光体２０の外周面から除去される。
【００３５】
重ね合わされた４色のトナー像は、中間転写ベルト３３によって二次転写領域に搬送される。一方、そのタイミングに合わせて、レジストローラ対５２から二次転写領域に用紙Ｐが搬送される。そして、４色のトナー像が、二次転写領域において中間転写ベルト３３から用紙Ｐに転写（二次転写）される。４色のトナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置１へ搬送される。定着装置１において用紙Ｐは、定着ベルト１４を介して圧接した定着ローラ１１と加圧ローラ１２とのニップ部を通過する。この間に用紙Ｐは加熱・加圧され、用紙Ｐ上のトナー像は用紙Ｐに溶融定着する。なお、定着装置１の具体的な構成については後述する。トナー像が定着した用紙Ｐは排出ローラ対５３によって排紙トレイ５４に排出される。
【００３６】
一方、二次転写領域を通過した中間転写ベルト３３は、クリーニングブレード３５で清掃される。その後、各感光体２０及び中間転写ベルト３３の回転駆動が停止される。
【００３７】
図２に、図１の画像形成装置Ｄに搭載されている定着装置１の概略構成図を示す。この定着装置１では、加熱ローラ（加熱手段）１３と定着ローラ１１との間に定着ベルト１４が掛架されて定着回転体が構成されており、加圧ローラ（加圧回転体）１２が定着ベルト１４及び定着ローラ１１に圧接している。定着ローラ１１は、回転駆動手段としてのモーターＭによって反時計回りに回転し、これによって定着ベルト１４及び加圧ローラ１２、加熱ローラ１３はそれぞれ従動して回転する。なお、モーターＭを定着ローラ１１ではなく、加熱ローラ１３又は加圧ローラ１２に設けて駆動回転させ、他のローラを従動回転させるようにしてもよい。加熱ローラ１３には、加熱ローラ１３の長手方向に棒状のカーボンヒーター（抵抗体ヒーター，加熱手段）１５が内蔵されている。また加熱ローラ１３の外周部には、定着ベルト１４の表面温度を検知する温度センサー１７が設置されている。
【００３８】
このような構成の定着装置１において、搬送されてきた用紙Ｐは、未定着のトナー像ｔが載った面が定着ベルト１４側になるように、定着ベルト１４と加圧ローラ１２とによって形成されたニップ部を通過する。ニップ部を通過する間に、トナー像ｔに対して加熱及び加圧がなされ、トナー像ｔは溶融して用紙Ｐに定着する。その後、用紙Ｐは排紙トレイ５４（図１に図示）へ排出される。
【００３９】
定着装置１は、定着処理動作を統括的に制御する制御部と、制御部が制御を行うための制御プログラム等が格納されたＲＯＭと、制御を行うためのワークエリアを制御部に提供するＲＡＭとを備える。制御部は、定着ニップ部における定着温度を未定着のトナー像の定着に適した温度に維持するように加熱制御を実行する。より詳細には、制御部は、温度センサー１７による検知温度の情報を取得し、温度センサー１７の検知温度が、用紙の種類等に基づき設定される目標温度に近づくように加熱制御を実行する。このとき、制御部は、温度センサー１７の検知温度に応じて設定電力値を設定し、ヒーター制御回路は、制御部からの命令に従って、カーボンヒーター１５に投入する電源からの電力をＯＮ／ＯＦＦ制御する。また、駆動制御回路は制御部からの命令に従ってモーターＭに電力を供給し、定着ローラを回転駆動及び停止させる。
【００４０】
図３に定着装置１の制御回路及び構成図を示す。電源から供給された電力は、定着駆動回路内のノイズフィルターを経由しカーボンヒーター１５に送られる。カーボンヒーター１５へ供給される電力は、ヒーター制御回路からのＯＮ／ＯＦＦ制御信号により制御される。具体的には、ヒーター制御回路内のフォトトライアックカプラーに制御部から制御信号が入力されることによりトライアックがＯＮ／ＯＦＦする。実際のカーボンヒーター１５のＯＮ／ＯＦＦは、トライアックがＯＮすることによりカーボンヒーター１５へ電力が供給され、トライアックがＯＦＦすると電力が遮断される。
【００４１】
一方、定着ローラ１１の駆動制御は、制御部から出力された回転制御信号に従って駆動制御回路がモーターＭを駆動し定着ローラ１１を回転制御する。
【００４２】
ヒーター温度検知手段は、定着駆動回路内の電流検知手段と電圧検知手段によってカーボンヒーター１５への電流値・電圧値・消費電力・積算消費電力を検知し、カーボンヒーター１５の温度を検知する。すなわち、カーボンヒーター１５などの抵抗体ヒーターでは電力量は熱量と等しくなるので、検知された消費電力（電流×電圧）や積算消費電力によってカーボンヒーター１５の温度が検知できる。なお、通常、電圧値は大きく変化しないので、電流値を検知することによってもカーボンヒーター１５の温度を検知できる。なお、本発明で使用できる抵抗体ヒーターはカーボンヒーターに限定されるものではなく、従来公知のものが使用できる。
【００４３】
トナー像ｔを用紙Ｐに定着させるためには、定着ベルト１４を所定温度まで昇温させる必要がある。定着ベルト１４を、定着処理可能な温度まで昇温させるウォームアップ動作について説明する。
【００４４】
図４に、本発明に係る定着装置のウォームアップ動作における定着ローラの回転駆動及びカーボンヒーターのＯＮ・ＯＦＦを示すタイミングチャートを示す。まず、時間ｔ１において、制御部からヒーター制御回路内のトライアックにＯＮ指示信号に送られ、カーボンヒーターに電力が供給される。このとき定着ローラはまだ回転駆動していない。次いで、時間ｔ２において、制御部が、ヒーター温度検知手段からの信号に基づいてカーボンヒーターが所定の設定温度以上になったと判断すると、制御部から駆動制御回路に定着ローラを所定回転数で回転駆動する指示信号が送られ、駆動制御回路によりモーターＭが駆動され定着ローラが回転開始する。そして、時間ｔ３において、制御部からヒーター制御回路及び駆動制御回路にＯＦＦ指示信号が出力されると、カーボンヒーターへの電力供給はＯＦＦとなると同時に、定着ローラの回転駆動もＯＦＦとなる。
【００４５】
図５に、カーボンヒーターの消費電力、定着ベルトの表面温度の経時変化を示す。カーボンヒーターＯＮと同時に定着ローラの回転駆動ＯＮとする従来の定着装置の場合、図５の破線で示すように、定着ベルトの表面温度は、定着温度である温度１７０℃まで一定の速度で昇温する。
【００４６】
一方、定着ローラの回転駆動をＯＦＦとした状態でカーボンヒーターＯＮとし、カーボンヒーターの消費電力が１１６０Ｗに達したことを検知して定着ローラの回転駆動ＯＮとする本発明の定着装置の場合、図５の実線で示すように、定着ベルトの表面温度は１６０℃超まで急激に上昇する。なお、消費電力が１１６０Ｗを超えても定着ベルトの表面温度が上昇しているのはカーボンヒーターに熱容量があり余熱によるものである。そして、定着ローラの回転駆動が開始すると定着ベルトの表面温度は急激に下がる。その後、定着温度１７０℃まで一定の速度で昇温する。図５から明らかなように、定着ベルトの表面温度が定着温度１７０℃に達するまでの時間は、本発明の定着装置の方が従来の定着装置よりも早い。
【００４７】
ただし、定着ローラの回転駆動をＯＦＦした状態のままでカーボンヒーターＯＮとし続けると、定着ベルトの表面温度が局所的に上がりすぎ定着ベルトが破損するおそれがある。参考に、定着ローラが回転駆動ＯＦＦの状態でカーボンヒータを継続ＯＮとしたときの定着ベルトの表面温度の経時変化を図５の一点鎖線で示す。この場合、定着ベルトの表面温度は１７０℃を超えて温度上昇を続け、このままでは定着ベルトが破損または発煙発火する危険がある。したがって、定着ベルトが破損せずかつカーボンヒーターが暖まったタイミングで定着ローラの回転駆動ＯＮとすることが重要である。そこで、本発明の定着装置では、温度検知手段でカーボンヒーターの温度を直接検知することとし、カーボンヒーターの温度が設定温度になったことを検知すると定着ローラの回転駆動を開始させる。
【００４８】
図６に、本発明の定着装置におけるウォームアップ期間の制御フローチャートの一例を示す。画像形成装置の主電源がＯＮされると（ステップＳ１０１）、加熱ローラのカーボンヒーターが点灯し加熱ローラの加熱が開始される（ステップＳ１０２）。このとき、定着ローラの回転駆動はＯＦＦ状態である。そして、温度検知手段によるカーボンヒーターの検知温度が所定の設定温度に達したかどうかが判断される（ステップＳ１０３）。カーボンヒーターの検知温度が所定の設定温度に達すると、定着ローラが回転駆動される（ステップＳ１０４）。そして通常の定着動作に移行する。
【００４９】
カーボンヒーターの温度を検知する温度検知手段としては、カーボンヒーターを流れる電流値を検知する手段、カーボンヒーターの消費電力や積算消費電力を検知する手段などが好適に使用できる。
【００５０】
定着ベルトの表面温度を定着温度まで効率的に昇温させるために、ウォームアップ期間中の定着ローラの回転駆動速度を通常定着動作における回転速度と異なる速度としてもよい。
【００５１】
図７に、ウォームアップ期間の定着ローラの回転速度が、段階的に変化される場合のフローチャートを示す。画像形成装置の主電源がＯＮされると（ステップＳ２０１）、加熱ローラのカーボンヒーターが点灯し加熱ローラの加熱が開始される（ステップＳ２０２）。このとき、定着ローラの回転駆動はＯＦＦ状態である。そして、温度検知手段によるカーボンヒーターの検知温度が所定の設定温度に達したかどうかが判断される（ステップＳ２０３）。カーボンヒーターの温度が所定の設定温度に達すると、定着ローラが回転速度Ｖ１で回転駆動される（ステップＳ２０４）。そして、駆動時間が所定時間Ｔ１に達すると（ステップＳ２０５）、定着ローラは回転速度Ｖ１から回転速度Ｖ２とされる（ステップＳ２０６）。そして、駆動時間が所定時間Ｔ２に達すると（ステップＳ２０７）、定着ローラは回転駆動Ｖ２から回転速度Ｖ３とされる（ステップＳ２０８）。その後、駆動時間が所定時間Ｔ３に達すると（ステップＳ２０９）、定着ローラは通常定着動作における回転速度とされる（ステップＳ２１０）。
【００５２】
定着ローラの回転速度Ｖ１〜Ｖ３は、通常定着動作における回転速度未満で且つこの順で速くなるようにするのが好ましい。表１に、回転速度及び駆動時間の好適一例を示す。なお、定着ローラの回転速度の変化回数に限定はなく、２段階に変化させてもよいし、４段階以上に変化させてもよい。また、駆動時間に限定はない。
【００５３】
【表１】
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【００５４】
図８に、ウォームアップ期間の定着ローラの回転速度が、通常定着動作における回転速度よりも遅い場合のフローチャートを示す。画像形成装置の主電源がＯＮされると（ステップＳ３０１）、加熱ローラのカーボンヒーターが点灯し加熱ローラの加熱が開始される（ステップＳ３０２）。このとき、定着ローラの回転駆動はＯＦＦ状態である。そして、温度検知手段によるカーボンヒーターの検知温度が所定の設定温度に達したかどうかが判断される（ステップＳ３０３）。カーボンヒーターの検知温度が所定の設定温度に達すると、定着ローラが、通常定着動作における回転速度よりも遅い回転速度Ｖ４で回転駆動される（ステップＳ３０４）。そして、駆動時間が所定時間Ｔ４に達すると（ステップＳ３０５）、定着ローラは回転速度Ｖ４から通常定着動作における回転速度とされる（ステップＳ３０６）。定着ローラの通常定着動作における回転速度が１３５ｍｍ／ｓｅｃの場合、回転速度Ｖ４としては９０ｍｍ／ｓｅｃ、駆動時間Ｔ４としては３〜４ｓｅｃが例示される。
【００５５】
また、温度検知手段の誤検知や正常検知できなかった場合の定着ベルトの局所的な過熱による破損などを防止するために、制御部は、カーボンヒーターへの通電を開始してから所定時間以上経過しても、温度検知手段によるカーボンヒーターの検知温度が所定の設定温度に達しない場合は、定着ローラを強制的に回転駆動させる及び／又はカーボンヒーターへの通電を停止するのが望ましい。
【００５６】
図９に、このような場合の制御例を示すフローチャートを示す。画像形成装置の主電源がＯＮされると（ステップＳ４０１）、加熱ローラのカーボンヒーターが点灯し加熱ローラの加熱が開始される（ステップＳ４０２）。このとき、定着ローラの回転駆動はＯＦＦ状態である。そして、温度検知手段によるカーボンヒーターの検知温度が所定の設定温度に達したかどうかが判断される（ステップＳ４０３）。カーボンヒーターの検知温度が所定の設定温度に達すると、定着ローラが回転駆動される（ステップＳ４０５）。そして通常の定着動作に移行する。一方、カーボンヒーターが点灯してから所定時間経過しても、カーボンヒーターの検知温度が所定の設定温度に達しない場合も（ステップＳ４０３で「Ｎ」，ステップＳ４０４で「Ｙ」）、定着ローラが回転駆動される（ステップＳ４０５）。これにより、定着ベルトの局所的な過熱が防止される。なお、前記の所定時間は、カーボンヒーターの通常の暖め時間とそのバラツキとを考慮した時間とする。
【００５７】
図１０に、図９に示した制御を行った場合における定着ベルトの表面温度の経時変化を示す。定着ローラの回転駆動がＯＦＦ状態のまま、カーボンヒーターが点灯してから所定時間経過すると、定着ベルトの表面温度は約１９０℃にも達する。定着ベルトの表面温度が約１９０℃に達しても定着ローラが回転駆動されないと、定着ベルトの表面温度は上昇を続け温度２２０℃を超えて異常発生温度領域に入る。これに対し、定着ベルトの表面温度が約１９０℃に達したところで、定着ローラが強制的に回転駆動されると、定着ベルトの表面温度は低下し約１８０℃を維持するようになり、定着ベルトの局所的な過熱が防止される。
【００５８】
図１１に、定着ベルトの局所的な過熱を防止する他の制御例を示すフローチャートを示す。画像形成装置の主電源がＯＮされると（ステップＳ５０１）、加熱ローラのカーボンヒーターが点灯し加熱ローラの加熱が開始される（ステップＳ５０２）。このとき、定着ローラの回転駆動はＯＦＦ状態である。そして、温度検知手段によるカーボンヒーターの検知温度が所定の設定温度に達したかどうかが判断される（ステップＳ５０３）。カーボンヒーターの検知温度が所定の設定温度に達すると、定着ローラが回転駆動される（ステップＳ５０５）。そして通常の定着動作に移行する。一方、カーボンヒーターが点灯してから所定時間経過しても、カーボンヒーターの検知温度が所定の設定温度に達しない場合は（ステップＳ５０３で「Ｎ」，ステップＳ５０４で「Ｙ」）、カーボンヒーターがＯＦＦとされる（ステップＳ５０６）。このような制御によっても、定着ベルトの局所的な過熱が防止される。なお、カーボンヒーターをＯＦＦすると同時に、定着ローラの回転駆動させるようにしてももちろん構わない。
【００５９】
図１２に、本発明に係る定着装置の他の実施形態を示す概略構成図を示す。なお、図１２に示す実施形態は、ハロゲンヒーターに関する部分を除き、基本的に前記実施形態と同様であるので、以下の説明では前記実施形態と異なる部分の説明に重点をおき、共通する部分の説明を省略する。
【００６０】
図１２に示す定着装置では、加熱ローラ１３に内蔵されたカーボンヒーター１５の上方近傍にハロゲンヒーター１６がさらに設けられている。ハロゲンヒーター１６のＯＮ／ＯＦＦ制御は、カーボンヒーター１５のＯＮ／ＯＦＦ制御とは別に独立して行われ、具体的には、制御部によってハロゲンヒーター制御回路を介して制御される。制御部は、通常定着動作では、温度センサー１７の検出温度に応じてカーボンヒーター１５及びハロゲンヒーター１６のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。
【００６１】
図１３に、図１２に示す定着装置のウォームアップ動作における定着ローラ回転駆動及びハロゲンヒーターとカーボンヒーターのＯＮ・ＯＦＦを示すタイミングチャートを示す。まず、時間ｔ１において、制御部からカーボンヒーター制御回路にＯＮ指示信号が送られ、カーボンヒーターに電力が供給される。このとき定着ローラはまだ回転駆動していない。次いで、時間ｔ２において、制御部が、ヒーター温度検知手段からの信号に基づいてカーボンヒーターが所定の設定温度以上になったと判断すると、制御部から駆動制御回路に定着ローラを所定回転数で回転駆動する指示信号が送られ、駆動制御回路によりモーターが駆動され定着ローラが回転開始する。そして、カーボンヒーターがＯＮされてから所定の遅延時間△ｔ後である時間ｔ４において、制御部からハロゲンヒーター制御回路にＯＮ指示信号が送られ、ハロゲンヒーターに電力が供給される。遅延時間Δｔは、カーボンヒーターによってハロゲンヒーターのフィラメントが十分に加熱され、ハロゲンヒーターの突入電流が所定値以下となる時間である。その後、時間ｔ３において、制御部からハロゲンヒーター制御回路、カーボンヒーター制御回路及び駆動制御回路にそれぞれＯＦＦ指示信号が出力されると、カーボンヒーター及びハロゲンヒーターへの電力供給はＯＦＦとなると同時に、定着ローラの回転駆動もＯＦＦとなる。
【００６２】
ハロゲンヒーターの取付位置は、カーボンヒーターからの熱を効率的に得る観点からはカーボンヒーターの近傍で且つ上方であるのが望ましい。また、この実施形態では、ハロゲンヒーターとカーボンヒーターとがそれぞれ１本設けられているが、ハロゲンヒーターとカーボンヒーターとがそれぞれ複数本ある形態においても、ハロゲンヒーターをカーボンヒーターの上方に配置することで、カーボンヒーターからの熱を効率的に得ることができる。また、この実施形態では、ハロゲンヒーターのＯＮタイミングを所定の遅延時間Δｔ後としたが、ハロゲンヒーターに流れる電流が所定値以下になることを判定できる他の条件をハロゲンヒーターのＯＮ条件としてもよい。このような条件としては、例えばハロゲンヒーター自身の温度や定着ベルトの表面温度などが挙げられる。
【００６３】
カーボンヒーターが経時劣化し新しいものと交換した場合、装置を初期化した場合、保守・点検を行った場合などに、ウォームアップ期間における定着ローラを回転駆動開始させる設定温度を更新するのが好ましい。図１４に、このような場合の制御例を示すフローチャートを示す。なお、このフローチャートで示す制御例は、カーボンヒーターが設定温度に達したかどうかがカーボンヒーターを流れる電流値によって検知される場合である。
【００６４】
画像形成装置の主電源がＯＮされると（ステップＳ６０１）、まず定着ローラを回転駆動開始させる電流値の設定値の変更要求の有無が判断される（ステップＳ６０２）。電流値の設定値の変更要求がある場合は、設定電流値は予め定められた値とされる（ステップＳ６０３）。この予め定められた値は、通常、カーボンヒーターの仕様上の中心値とする。次いで、加熱ローラのカーボンヒーターが点灯し加熱ローラの加熱が開始される（ステップＳ６０４）。このとき、定着ローラの回転駆動はＯＦＦ状態である。そして、ヒーター温度検知手段内に供えられた電流検知手段によって消費電流特性が計測される（ステップＳ６０５）。一方、電流値の設定値の変更要求がない場合は、設定電流値は記憶部（ＲＡＭ）から読み出された後（ステップＳ６１０）、カーボンヒーターが点灯し加熱ローラの加熱が開始される（ステップＳ６１１）。このとき、定着ローラの回転駆動はＯＦＦ状態である。
【００６５】
次に、電流値が設定電流値に達したかどうかが判断される（ステップＳ６０６）。電流値が設定電流値に達すると、定着ローラが回転駆動される（ステップＳ６０７）。そして、消費電流の計測範囲内の計測が完了したかどうかが判断される（ステップＳ６０８）。ここで、消費電流の計測範囲は予めカーボンヒーター特性より決定される消費電流値や時間などで規定される範囲である。次いで、消費電流特性の計測が完了した場合は、定着ローラを回転駆動開始させる電流値の設定値が消費電流特性から試算され、設定電流値として記憶部（ＲＡＭ）に書き込まれ更新される（ステップＳ６０９）。その後、通常の定着動作に移行する。なお、カーボンヒーターが設定温度に達したかどうかを消費電力や積算消費電力で検知する場合も同様にして更新することができる。
【００６６】
以上説明した実施形態はいずれも定着ベルトを用いた定着装置であったが、定着ローラと加圧ローラとを直接圧接させて、定着ローラを定着回転体として用いた定着装置などにも本発明は適用される。また、いわゆる待機状態から定着可能状態への移行する場合にも、本発明のウォームアップ方法は適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明の定着装置は、抵抗体ヒーター自身が暖まり十分な発熱性能を発揮できるタイミングで回転駆動手段が回転開始するのでウォームアップ期間を効率的に短縮でき有用である。
【符号の説明】
【００６８】
１    定着装置
１１    定着ローラ（定着回転体）
１２    加圧ローラ（加圧回転体）
１３    加熱ローラ（定着回転体）
１４    定着ベルト（定着回転体）
１５    カーボンヒーター（抵抗体ヒーター，加熱手段）
１６    ハロゲンヒーター
Ｐ    用紙（被転写部材）
ｔ    トナー像
【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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