JP2010276871A - 定着装置、画像形成装置、定着装置の制御方法、制御プログラムおよびその記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】外部加熱方式の定着装置において、封筒に対する定着処理を行う場合に皺の発生および定着不良の両方を防止する。
【解決手段】封筒に対して定着処理モードの処理を行う場合に、ウォームアップモードを終了してから定着処理モードを開始するまでの時間に応じて定着処理時の定着ローラ６０の設定温度および外部加熱装置８０に備えられる無端ベルト８３の設定温度のうちの少なくとも一方を変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に備えられる定着装置、該定着装置を備える画像形成装置、定着装置の制御方法、制御プログラムおよびその記録媒体に関するものである。

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備えられる定着装置としては、従来から熱定着方式の定着装置が一般的である。また、熱定着方式の中でも、定着ローラを用いたローラ定着方式が多用されている。

ローラ定着方式では、内部に熱源としてのヒーターを備え、外周が離型性の高いゴム又は樹脂で被覆された定着ローラと加圧ローラとを圧接させ、これら両ローラ間に形成されるニップ部に未定着トナー画像が形成された記録材を通紙させてトナーを加熱溶融し、トナーを記録材上に融着させて定着を行う。このローラ定着方式は、定着ローラ全体が所定の温度に保持されるため、高速化に適している。

ところで、近年では、フルカラー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いる。

フルカラー画像形成装置では、一般に、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの４色のトナーが用いられる。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画像を定着させるためには、単にトナーを軟化させ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、複数色のトナーを溶融させた状態で混色する必要がある。このため、フルカラー画像形成装置に備えられる定着装置では、トナーを完全な溶融状態にすることが必要である。

一方、フルカラー画像形成装置におけるローラ定着方式の定着装置は、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定着ローラを形成している。

このようなゴム層を有する定着ローラを用いた定着装置においては、画像形成装置の運転開始時に、熱伝導性の低いゴム層を有する定着ローラを所定の温度になるまで加熱する必要があるため、定着ローラ内部に設けたヒーター等の熱源のみで定着ローラを加熱する構成では、電源投入から運転可能になるまでに時間がかかるという問題があった。また、高速での連続動作時に、定着ローラの温度が低下するという問題もあった。

そこで、近年、これらの問題を解決するべく、熱容量の少ないベルト部材（外部加熱ベルト）を加熱して定着ローラ表面に当接させることにより、この定着ローラを内部からのみならず外部からも加熱する外部加熱定着方式の定着装置が提案されている。

また、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ムアップ時間をさらに短縮する方法として、外部加熱優先の制御が提案されている。

外部加熱優先の制御では、まず、外部加熱ベルトの熱源のみをＯＮにして外部加熱ベルトの温度が所定の第１温度に到達するまで外部加熱ベルトを加熱し、外部加熱ベルトの温度が第１温度に到達すると外部加熱ベルトの熱源をＯＦＦにして定着ローラ内部の熱源をＯＮにする。そして、外部加熱ベルトの温度が第１温度または第１温度よりも低い所定温度以下に低下すると定着ローラ内部の熱源をＯＦＦにして外部加熱ベルトの熱源をＯＮにする。その後、外部加熱ベルトの温度が第１温度に再び到達すると外部加熱ベルトの熱源をＯＦＦにして定着ローラ内部の熱源をＯＮにする。そして、定着ローラの温度が所定のウォームアップ完了温度に到達するまで同様の処理を繰り返す。

なお、特許文献２には、ローラ定着方式の定着装置において封筒等に対する定着処理を行う場合に封筒に皺が生じることを防止するため、定着ローラをハードローラ、加圧ローラをソフトローラで構成し、封筒モードで使用する際、定着ローラと加圧ローラの線速度を変更する技術が開示されている。

特開２００７−２４１１４３号公報（平成１９年９月２０日公開） 特開２００４−２０５６２０号公報（平成１６年７月２２日公開）

しかしながら、上記特許文献１の技術では、普通紙よりも定着温度が高い封筒等の記録材に対する定着処理を行う場合に、皺が発生したり、定着不良が発生したりするという問題がある。

この点について、図９および図１０を参照しながら説明する。図９は、ウォームアップ完了直後に封筒に対する定着処理を行った場合の定着ローラ、加圧ローラ、および外部加熱ベルトの温度の変化と、定着ローラ内の熱源および外部加熱ベルトの熱源のＯＮ／ＯＦＦ状態を示すグラフである。また、図１０は、ウォームアップが完了した後、定着ローラの温度を所定温度範囲に維持するＲｅａｄｙ状態（待機状態）に移行してから十分に時間が経過した後に封筒に対する定着処理を行った場合の定着ローラ、加圧ローラ、および外部加熱ベルトの温度の変化と、定着ローラ内の熱源および外部加熱ベルトの熱源のＯＮ／ＯＦＦ状態を示すグラフである。

定着処理時の定着ローラの設定温度がウォームアップ完了温度よりも大幅に高く設定される記録材（例えば封筒）に対する定着処理（ジョブ）を行う場合、定着ローラをウォームアップ完了時の温度よりも昇温させる必要がある。ところが、図９に示したようにウォームアップ完了直後は外部加熱ベルトの温度がこの外部加熱ベルトの目標温度に近く、定着ローラの内部の温度が十分加熱されていないため、定着ローラの表面温度がこの定着ローラの目標温度に到達するまで主に定着ローラの内部に備えられた熱源がＯＮになる。

一般に、定着ローラは、芯金と、芯金の周囲に設けられた弾性体層と、芯金の内部に設けられたハロゲンランプ等のヒータランプからなる熱源とを備えている。そして、弾性体層の熱伝導率は比較的低いことから、定着ローラ内部の熱源による加熱が開始されてから芯金および弾性体層を介して定着ローラの表面に熱が伝わるまでには時間差がある。このため、主に定着ローラ内部の熱源を点灯させ、定着ローラの表面温度を定着温度に到達させるような加熱を行った場合、定着ローラの表面温度が目標温度に到達し、定着処理が開始されるときには芯金の温度は既に定着ローラの表面温度よりも高くなっており、その後、この芯金の熱が弾性体層の表面に伝熱して定着ローラの表面温度は目標温度よりも高くなる（所謂オーバーシュート現象）。このため、定着ローラの熱膨張量が大きくなり、封筒等の記録材が通紙された場合、定着ニップでこの記録材に作用する圧力が過剰となって記録材に皺が発生してしまう。

そこで、記録材を通紙する時点での定着ローラの熱膨張を抑制すべく、封筒モードでの定着温度（定着処理時の定着ローラ表面の設定温度）を低く設定することが考えられる。

しかしながら、ウォームアップが完了してＲｅａｄｙ状態に移行してから十分に時間が経過した状態から封筒モードのジョブを行う場合、図１０に示したように外部加熱ベルトの温度は目標温度よりも低いため、外部加熱ベルトの熱源がＯＮになり、外部加熱ベルトからの熱が定着ローラ表面に供給されるため、外部加熱ベルトの昇温に伴って定着ローラも昇温する。外部加熱ベルトが目標温度に達してからは、外部加熱ベルトの熱源がＯＦＦになって定着ローラ内部の熱源がＯＮになり、定着ローラ表面の温度は目標温度に近づいていくが、外部加熱ベルトからの熱供給によって定着ローラ表面の温度は既にある程度上昇しているため、定着ローラ内部の熱源がＯＮになる時間は比較的短くなる。このため、オーバーシュート現象が起こりにくく、定着ローラの熱膨張量は少なくなる。

このため、ウォームアップ完了直後における定着ローラの熱膨張を抑制するために封筒に対する定着処理時の定着温度を低く設定すると、Ｒｅａｄｙ状態（待機状態）に移行してからある程度の時間が経過した状態から定着処理を行う際、定着ローラの熱膨張量が少なすぎるために定着ニップでの圧力が弱くなりすぎ、未定着トナー像に適切な熱量を付与できないので低温オフセット等の定着不良が生じてしまう。

このため、ウォームアップ完了直後のジョブとＲｅａｄｙ状態からのジョブにおいて、皺の発生および定着不良の発生の両方を適切に防止することは困難であった。

また、特許文献２の技術では、定着ローラと加圧ローラの線速度を変更するために、これら各ローラのそれぞれに駆動装置を設ける必要があるので、装置構成の複雑化、および装置サイズや製造コストの増大を招いてしまうという問題がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、記録材の種類や定着装置の状況にかかわらず皺の発生と定着不良の発生の両方を防止できる簡単な構成の定着装置を提供することにある。

本発明の定着装置は、上記の課題を解決するために、円筒状の芯金とこの芯金の外周面を被覆する弾性層とを備え、上記芯金の延伸方向を軸として回転可能に備えられた定着部材と、上記定着部材に圧接する加圧部材と、上記定着部材の内部に備えられてこの定着部材を内面側から加熱する内部加熱部と、上記定着部材の外周面に対向するように配置され、この定着部材の外周面を加熱する外部加熱部と、上記定着部材における上記加圧部材との当接面の表面温度を検出する第１温度検出部と、上記外部加熱部における上記定着部材との対向面の表面温度を検出する第２温度検出部と、上記第１温度検出部および上記第２温度検出部の検出結果に基づいて上記内部加熱部および上記外部加熱部を制御する制御部とを備え、上記定着部材と上記加圧部材との間に挿入される記録材を上記定着部材と上記加圧部材とで挟持しながら搬送することにより上記記録材上の未定着画像をこの記録材に定着させる定着装置であって、上記制御部は、上記定着部材の表面温度を所定のウォームアップ完了温度まで加熱するウォームアップモードと、ウォームアップモードの完了後、定着処理を行わない期間中に上記定着部材の表面温度を所定の待機温度範囲に維持する待機モードと、記録材に対する定着処理を行う定着処理モードとを有し、定着処理時における上記定着部材の表面の設定温度である定着設定温度を上記ウォームアップ完了温度よりも所定値以上高く設定する必要がある所定の種類の記録材に対して定着処理モードの処理を行う場合に、上記ウォームアップモードを終了してから定着処理モードを開始するまでの時間に応じて、上記定着設定温度および定着処理時における上記外部加熱部の上記定着部材との対向面の設定温度である上記外部加熱設定温度のうちの少なくとも一方を変更することを特徴としている。

上記の構成によれば、定着部材が円筒状の芯金とこの芯金の外周面を被覆する弾性層とからなり、定着部材の内部に備えられてこの定着部材を内面側から加熱する内部加熱部と、定着部材の外周面に対向するように配置され、この定着部材の外周面を加熱する外部加熱部とを備えている。また、定着部材の表面温度を検出する第１温度検出部と、外部加熱部における定着部材との対向面の表面温度を検出する第２温度検出部と、第１温度検出部および第２温度検出部の検出結果に基づいて内部加熱部および外部加熱部を制御する制御部とを備えている。そして、制御部は、定着部材の表面温度を所定のウォームアップ完了温度まで加熱するウォームアップモードと、ウォームアップモードの完了後、定着処理を行わない期間中に定着部材の表面温度を所定の待機温度範囲に維持する待機モードと、記録材に対する定着処理を行う定着処理モードとを有している。

このような構成の定着装置では、ウォームアップモードの完了直後と待機モードに移行してから長い時間が経過したときとでは、定着部材の表面温度が同じ場合であっても、定着部材に備えられる芯金および弾性層の温度が異なる場合がある。

そこで、上記の構成では、定着処理時における上記定着部材の表面の設定温度である定着設定温度をウォームアップ完了温度よりも所定値以上高く設定する必要がある所定の種類の記録材に対して定着処理モードの処理を行う場合に、ウォームアップモードを終了してから定着処理モードを開始するまでの時間に応じて、定着設定温度および定着処理時における上記外部加熱部の上記定着部材との対向面の設定温度である外部加熱設定温度のうちの少なくとも一方を変更する。これにより、定着設定温度をウォームアップ完了温度よりも所定値以上高く設定する必要がある所定の種類の記録材に対して定着処理モードの処理を行う場合であっても、定着部材の熱膨張量が多くなりすぎて記録材に作用する圧接力が大きくなりすぎ、記録材に皺が生じることを防止できる。また、定着部材の熱膨張量が少なすぎるために記録材に対する圧接力が低くなりすぎ、低温オフセット等の定着不良が生じることを防止できる。

なお、上記外部加熱部は、上記定着部材の外周面に当接して上記定着部材の外周面を加熱する構成であってもよい。

上記の構成によれば、加熱した部材を定着部材の外周面に当接させることにより、この定着部材の外周面を効率よく加熱することができる。

また、上記制御部は、上記所定の種類の記録材に対して定着処理モードの処理を行う場合に、上記ウォームアップモードを終了してから定着処理モードを開始するまでの時間が長いほど上記外部加熱設定温度を低く設定する構成としてもよい。例えば、上記制御部は、上記ウォームアップモードを終了してから定着処理モードを開始するまでの経過時間が所定時間未満である場合の上記外部加熱設定温度をＴＣ、上記経過時間が所定時間以上である場合の上記外部加熱設定温度をＴＤとすると、ＴＣ＞ＴＤとする構成としてもよい。

上記の構成によれば、ウォームアップモードを終了してからの経過時間が短い場合には、内部加熱部による加熱量に対する外部加熱部による加熱量の割合を大きくし、定着部材の内面側が過加熱されて定着部材の熱膨張量が多くなりすぎ、記録材に対する圧接力が大きくなりすぎて記録材に皺が生じることを防止できる。また、ウォームアップモードを終了してからの経過時間が長い場合には、外部加熱部による加熱量に対する内部加熱部による加熱量の割合を大きくし、定着部材の熱膨張量が少なすぎるために記録材に対する圧接力が不足し、低温オフセット等の定着不良が生じることを防止できる。

また、上記制御部は、上記所定の種類の記録材に対して定着処理モードの処理を行う場合に、上記ウォームアップモードを終了してから定着処理モードを開始するまでの時間が長いほど上記定着設定温度を高く設定する構成としてもよい。例えば、上記制御部は、
上記ウォームアップモードを終了してから定着処理モードを開始するまでの経過時間が所定時間未満である場合の上記定着設定温度をＴＡ、上記経過時間が所定時間以上である場合の上記定着設定温度をＴＢとすると、ＴＡ＜ＴＢとする構成としてもよい。

上記の構成によれば、ウォームアップモードを終了してからの経過時間が短い場合には、ウォームアップ完了から長時間経過した場合よりも定着部材の設定温度を低く設定することにより、定着部材の熱膨張量が多くなりすぎて記録材に対する圧接力が大きくなりすぎ、記録材に皺が生じることを防止できる。また、ウォームアップモードを終了してからの経過時間が長い場合には、ウォームアップ完了してからの経過時間が短い場合よりも定着部材の設定温度を高く設定することにより、定着部材への入熱量を多くし、定着部材の熱膨張量が少なすぎるために記録材に対する圧接力が不足して低温オフセット等の定着不良が生じることを防止できる。

また、上記制御部は、上記所定時間を、上記ウォームアップモードが完了して上記待機モードに移行し、上記待機モードの処理を継続して行った場合に、上記ウォームアップモードが完了してから上記芯金が最高到達温度に到達するまでの時間よりも長い時間に設定する構成としてもよい。

上記の構成によれば、定着部材の熱膨張量が多すぎるために記録材に対する圧接力が大きくなりすぎ、記録材に皺が生じることを適切に防止できる。

また、上記制御部は、上記外部加熱設定温度を上記定着設定温度よりも高く設定する構成としてもよい。

上記の構成によれば、定着部材の芯金の温度が高くなりすぎることを防止し、定着部材の軸受や定着部材を回転駆動するための駆動ギアなどの部品が熱によって破損することを防止することができる。

また、上記所定の種類の記録材は、互いに重なり合う複数のシート部を含む記録材であってもよい。ここで、互いに重なり合う複数のシート部を含む記録材とは、例えば、封筒、１枚の用紙を折り返すことによってこの用紙の一部を当該用紙の他の部分に重畳させた記録材、複数枚の用紙を貼り合わせた記録材などである。

上記の構成によれば、これらの記録材に対して定着処理を行う場合であっても、皺および定着不良の発生を防止することができる。

本発明の画像形成装置は、上記したいずれかの定着装置を備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、定着設定温度をウォームアップ完了温度よりも所定値以上高く設定する必要がある所定の種類の記録材に対して定着処理を行う場合であっても、皺および定着不良が生じることを防止することができる。

本発明の定着装置の制御方法は、上記の課題を解決するために、円筒状の芯金とこの芯金の外周面を被覆する弾性層とを備え、上記芯金の延伸方向を軸として回転可能に備えられた定着部材と、上記定着部材に圧接する加圧部材と、上記定着部材の内部に備えられてこの定着部材を内面側から加熱する内部加熱部と、上記定着部材の外周面に対向するように配置され、この定着部材の外周面を加熱する外部加熱部と、上記定着部材における上記加圧部材との当接面の表面温度を検出する第１温度検出部と、上記外部加熱部における上記定着部材との対向面の表面温度を検出する第２温度検出部と、上記第１温度検出部および上記第２温度検出部の検出結果に基づいて上記内部加熱部および上記外部加熱部を制御する制御部とを備え、上記定着部材と上記加圧部材との間に挿入される記録材を上記定着部材と上記加圧部材とで挟持しながら搬送することにより上記記録材上の未定着画像をこの記録材に定着させる定着装置の制御方法であって、上記定着部材の表面温度を所定のウォームアップ完了温度まで加熱するウォームアップモードと、ウォームアップモードの完了後、定着処理を行わない期間中に上記定着部材の表面温度を所定の待機温度範囲に維持する待機モードと、記録材に対する定着処理を行う定着処理モードとを有し、定着処理時における上記定着部材の表面の設定温度である定着設定温度を上記ウォームアップ完了温度よりも所定値以上高く設定する必要がある所定の種類の記録材に対して定着処理モードの処理を行う場合に、上記ウォームアップモードを終了してから定着処理モードを開始するまでの時間に応じて、上記定着設定温度および定着処理時における上記外部加熱部の上記定着部材との対向面の設定温度である外部加熱設定温度のうちの少なくとも一方を変更することを特徴とする定着装置の制御方法。

上記の制御方法によれば、上記した定着装置と同様、定着設定温度をウォームアップ完了温度よりも所定値以上高く設定する必要がある所定の種類の記録材に対して定着処理モードの処理を行う場合であっても、定着部材の熱膨張量が多くなりすぎて記録材に作用する圧接力が大きくなりすぎ、記録材に皺が生じることを防止できる。また、定着部材の熱膨張量が少なすぎるために記録材に対する圧接力が低くなりすぎ、低温オフセット等の定着不良が生じることを防止できる。

なお、上記の定着装置に備えられる制御部は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記制御部として機能させるための制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も本発明の範疇に含まれる。

以上のように、本発明の定着装置および定着装置の制御方法では、定着処理時における上記定着部材の表面の設定温度である定着設定温度を上記ウォームアップ完了温度よりも所定値以上高く設定する必要がある所定の種類の記録材に対して定着処理モードの処理を行う場合に、上記ウォームアップモードを終了してから定着処理モードを開始するまでの時間に応じて、上記定着設定温度および定着処理時における上記外部加熱部の上記定着部材との対向面の設定温度である外部加熱設定温度のうちの少なくとも一方を変更する。

それゆえ、上記の所定の種類の記録材に対して定着処理モードの処理を行う場合であっても、定着部材の熱膨張量が多くなりすぎて記録材に作用する圧接力が大きくなりすぎ、記録材に皺が生じることを防止できる。また、定着部材の熱膨張量が少なすぎるために記録材に対する圧接力が低くなりすぎ、低温オフセット等の定着不良が生じることを防止できる。

本発明の一実施形態に係る定着装置の概略構成を示す模式図である。 図１に示した定着装置を備えた画像形成装置の構成を示す模式図である。 図１に示した定着装置におけるウォームアップモード時の処理の流れを示すフロー図である。 図１に示した定着装置におけるＲｅａｄｙモード時の処理の流れを示すフロー図である。 図１に示した定着装置における定着処理モード時の処理の流れを示すフロー図である。 図１に示した定着装置を用いて行った実験の結果を示す表である。 図１に示した定着装置を用いて行った実験の結果を示す表である。 図１に示した定着装置におけるウォームアップモード時およびＲｅａｄｙモード時の定着ローラの表面、定着ローラ６０の芯金、および無端ベルトの温度変化を示すグラフである。 従来の定着装置においてウォームアップ直後に定着処理を行う場合の定着ローラ、加圧ローラ、および無端ベルトの温度変化と、定着ローラ内の熱源および外部加熱ベルトの熱源のＯＮ／ＯＦＦ状態とを示すグラフである。 従来の定着装置においてＲｅａｄｙ状態から定着処理を行う場合の定着ローラ、加圧ローラ、および無端ベルトの温度変化と、定着ローラ内の熱源および外部加熱ベルトの熱源のＯＮ／ＯＦＦ状態とを示すグラフである。

本発明の一実施形態について説明する。

＜１．カラー画像形成装置１０の構成＞
図２は、本実施形態にかかるカラー画像形成装置（画像形成装置）１０の概略構成を示す断面図である。

この図に示すように、カラー画像形成装置１０は、４色の可視像形成ユニット（作像ユニット）４０（４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂ）を記録材Ｐの搬送路に沿って配列した所謂タンデム式のプリンタである。具体的には、記録材Ｐの供給トレイ５５と定着装置１とを繋ぐ搬送路に沿って記録材Ｐを搬送する記録材搬送手段５０と、上記搬送路に沿って配設された４組の可視像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂとを備えている。そして、記録材搬送手段５０によって上記搬送路に沿って搬送される記録材Ｐに、各可視像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂによって各色のトナー像を多重転写した後、これら各色のトナー像を定着装置１によって記録材Ｐに定着させてフルカラー画像を形成するようになっている。

記録材搬送手段５０は、駆動ローラ５１と、アイドリングローラ５２と、これら両ローラによって架張された無端状の搬送ベルト５３とを備えている。また、駆動ローラ５１を駆動手段（図示せず）によって回転駆動することで、搬送ベルト５３を所定の周速度で搬送路に沿って回転させ、搬送ベルト５３上に静電吸着させた記録材Ｐを搬送するようになっている。なお、本実施形態では、記録材の搬送速度、すなわちプロセス速度を１１３ｍｍ／ｓに設定した。

各可視像形成ユニット４０は、感光体ドラム４１の周囲に帯電ローラ４２，レーザ光照射手段４３，現像器４４，転写ローラ４５，およびクリーナー４６を備えている。なお、可視像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂの現像器４４には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）のトナーがそれぞれ収容されている。そして、各可視像形成ユニット４０は、以下の工程によりトナー画像を記録材Ｐ上に形成する。

感光体ドラム４１の表面を帯電ローラ４２で一様に帯電した後、画像情報に応じてレーザ光照射手段４３により感光体ドラム４１の表面をレーザ露光し、静電潜像を形成する。その後、現像器４４により感光体ドラム４１上の静電潜像を現像してトナー像を顕在化させ、この顕像化されたトナー像をトナーとは逆極性のバイアス電圧が印加された転写ローラ４５により記録材搬送手段５０によって搬送される記録材Ｐに順次転写する。その後、各色のトナー像が転写された記録材Ｐは、駆動ローラ５１の曲率により搬送ベルト５３から剥離された後、定着装置１に搬送される。そして、定着装置１によって適度な温度と圧力が与えられる。これにより、トナーは溶解し記録材Ｐに固定（定着）され堅牢な画像となる。

＜２．定着装置１の構成＞
次に、定着装置１の構成について説明する。この定着装置１は、記録材の表面に形成された未定着トナー像を、熱および圧力によって記録材上に定着させるものである。なお、この未定着トナー像は、例えば、非磁性一成分現像剤（非磁性トナー）、非磁性二成分現像剤（非磁性トナーおよびキャリア）、磁性現像剤（磁性トナー）等の現像剤（トナー）によって形成される。

図１は、定着装置１の構成を示す模式図である。この図に示すように、定着装置１は、定着ローラ（定着部材）６０と、加圧ローラ（加圧部材）７０と、外部加熱装置（外部加熱部）８０と、制御部９０と、回転駆動装置９１と、カム駆動装置９２とを備えている。

定着ローラ６０と加圧ローラ７０は、所定の定着温度に加熱された状態でこれら両ローラ間（定着ニップ部Ｎ）に記録材が挿入されたときにこの記録材を介して所定の荷重で互いに圧接する。これにより、定着ローラ６０と加圧ローラ７０とが記録材を挟持しながら搬送することで、記録材上の未定着トナー像（未定着画像）を定着ローラ６０の周面の熱と圧力とによって当該記録材に定着させるようになっている。なお、記録材が定着ニップ部Ｎを通過する時には、定着ローラ６０が記録材のトナー画像形成面に当接し、加圧ローラ７０が記録材におけるトナー画像形成面とは反対側の面に当接する。

定着ローラ６０は、その内側から順に、芯金６１、弾性層６２、離型層６３が形成された３層構造からなる。芯金６１には、例えば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属あるいはそれらの合金等が用いられる。また、弾性層６２にはシリコーンゴム、離型層６３にはＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂が適している。ただし、芯金６１、弾性層６２、および離型層６３の材質はこれに限るものではない。また、離型層６３については必ずしも設ける必要はない。なお、本実施形態では、定着ローラ６０として、厚さ２ｍｍのアルミ製芯金上に厚さ２．５ｍｍのシリコーンゴム層を被覆し、さらにその上に厚さ４０μｍのＰＦＡチューブを被覆した、外径４０ｍｍのものを使用した。

なお、定着ローラ６０の内部には、定着ローラ６０を内面側から加熱するためのヒータランプ（内部加熱部）６４が定着ローラ６０の長手方向（延伸方向）に沿って配置されている。また、定着ローラ６０の周囲には定着ローラ６０の外周面（加圧ローラ７０、無端ベルト８３、および記録材Ｐとの当接面）の表面温度を検出するためのサーミスタ（第１温度検出部）６５が設けられている。そして、制御部９０が電源回路（図示せず）からヒータランプ６４に供給する電力量を制御することにより、ヒータランプ６４が供給された電力量に応じて発光し、ヒータランプ６４から赤外線が放射される。これにより、定着ローラ６０の芯金内周面が赤外線を吸収して加熱され、定着ローラ全体が加熱される。

また、定着ローラ６０は、駆動モータおよびギアなどの駆動伝達機構からなる回転駆動装置９１によって回転駆動されるようになっており、制御部９０が回転駆動装置９１の動作を制御することによって定着ローラ６０の回転を制御するようになっている。

加圧ローラ７０も定着ローラ６０と同様、鉄鋼、ステンレス鋼、アルミニウム等からなる芯金７１の外周表面にシリコーンゴム等からなる弾性層７２を有し、さらにその上にＰＦＡ等の離型層７３が形成されている。本実施形態では、加圧ローラ７０として定着ローラ６０と同じ構成のローラを用いた。なお、加圧ローラ７０の内部には、加圧ローラ７０を加熱するためのヒータランプ７４が配置されている。また、加圧ローラ７０の周囲には加圧ローラ７０の表面温度を検出するためのサーミスタ７５が設けられている。

そして、制御部９０が電源回路（図示せず）からヒータランプ７４に供給する電力量を制御することにより、定着ローラ６０と同様、加圧ローラ７０全体が加熱される。なお、本実施形態では、加圧ローラ７０は定着ローラ６０の回転に従動して回転するようになっている。ただし、これに限らず、加圧ローラ７０を定着ローラ６０とは個別に回転駆動するようにしてもよい。

カム駆動装置９２は、定着ローラ６０と加圧ローラ７０との軸間距離を調整するためのものである。具体的には、加圧ローラ７０は定着ローラ６０との対向方向に移動可能に備えられており、加圧ローラ７０の両端部における定着ローラ６０とは反対側の面にはアーム部材（図示せず）が当接している。そして、このアーム部材は、一端側が回転可能に軸支されており、他端側がバネ等の弾性部材（図示せず）によって定着ローラ６０側に付勢されている。また、アーム部材における加圧ローラ７０側の面にはカム部材（図示せず）が当接している。そして、カム駆動装置９２が制御部９０の指示に応じてカム部材を回転させることにより、アーム部材が上記の一端側を中心に回動し、加圧ローラ７０の定着ローラ６０に対する相対位置が変化するようになっている。制御部９０は、定着処理を行う記録材の種類に応じて、定着処理時に記録材に所定の荷重が作用するように定着ローラ６０と加圧ローラ７０との軸間距離を調整する。なお、本実施形態では、カム駆動装置９２によって定着ローラ６０と加圧ローラ７０との間の軸間距離を２段階に変更できるようになっている。ただし、これに限らず、上記軸間距離を２段階以上の多段階に調整できるようにしてもよい。

外部加熱装置（外部加熱部）８０は、無端ベルト（外部加熱ベルト）８３と、無端ベルト８３を懸架するとともにこの無端ベルト８３を加熱するための支持ローラ８１，８２と、支持ローラ８１，８２を介して無端ベルト８３を加熱するための熱源であるヒータランプ８４，８５と、無端ベルト８３における定着ローラ６０との当接面（対向面）の表面温度を検出するサーミスタ（第２温度検出部）８６，８８と、無端ベルト８３の表面温度が所定温度以上になったときにヒータランプ８４，８５への電力供給を自動的に遮断するためのサーモスタット８７とを備えている。

支持ローラ８１，８２は、アルミニウムや鉄系材料等の中空円筒状の金属製芯材からなる。なお、無端ベルト８３の寄り力（ベルトの回転方向に垂直な方向かつベルトの面内方向に作用する力）を低減するために、金属製芯材の表面に、フッ素樹脂等のコーティングを施してもよい。本実施形態では、支持ローラ８１，８２として、厚さ２．０ｍｍ、外径１６ｍｍのアルミ製のローラを用いた。

無端ベルト８３は、所定の温度に加熱された状態で定着ローラ６０の表面に当接して定着ローラ６０表面を加熱するものであり、定着ローラ６０の回転方向に対し定着ニップ部Ｎの上流側に設けられ、定着ローラ６０に対して所定の荷重で圧接されるようになっている。また、無端ベルト８３は、定着ローラ６０の回転時には、定着ローラ６０に従動して回転するようになっており、この無端ベルト８３の回転に従動して支持ローラ８１，８２も回転するようになっている。

無端ベルト８３としては、ポリイミドの基材表面に、離型層としてＰＦＴＥとＰＦＡとがブレンドされたフッ素樹脂をコーティングしたものを用いている。なお、無端ベルト８３の構成はこれに限らず、例えば、ポリイミド以外の耐熱樹脂あるいはステンレスやニッケル等の金属材料からなる基材の表面に、離型層として耐熱性および離型性に優れた合成樹脂材料（例えばＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂）を形成した２層構成としてもよい。なお、無端ベルト８３の寄り力を低減するために、ベルト基材の内面に、フッ素樹脂等のコーティングを施してもよい。

上述したように、定着ローラ６０，加圧ローラ７０，無端ベルト８３の各々の周面には、温度検出手段としてのサーミスタ６５，７５，８６，８８が配設されており、それぞれの表面温度を検出するようになっている。そして、各サーミスタにより検出された温度データに基づいて、制御部９０が、定着ローラ６０，加圧ローラ７０，無端ベルト８３の温度を所定の温度に維持するように、各ヒータランプに供給する電力量（通電量）を制御する。なお、本実施形態では、温度検出手段としてサーミスタを用いているが、これに限るものではない。例えば、接触式のサーミスタを用いても良く、表面から放射される赤外線を検出して温度を検知する非接触式の温度センサを用いてもよく、また接触式と非接触式を混在させてもよい。

＜３．定着装置１の制御方法＞
次に、定着装置１の制御方法について説明する。なお、定着装置１は、（１）電源投入直後や最低限の電力で待機するＳＬＥＥＰモードにおいて定着ローラ６０の表面温度が所定のウォームアップ開始温度（例えば７０℃）よりも低い状態からジョブを開始するときに定着ローラ６０の表面温度を所定のウォームアップ完了温度まで加熱するウォームアップモード、（２）ウォームアップ完了後、定着処理を行わない期間中に定着ローラ６０の表面温度を上記ウォームアップ開始温度よりも高い所定の待機温度範囲に維持するＲＥＡＤＹモード（待機モード）、（３）記録材に対する定着処理を行う定着モード、および（４）ＲＥＡＤＹモードにおいてジョブの実行指示が入力されない状態が所定時間以上継続した場合に最低限の電力で待機するＳＬＥＥＰモードを備えている。

＜３−１．ウォームアップモード＞
まず、ウォームアップモードの制御方法について説明する。図３は、ウォームアップモードにおける処理の流れを示すフロー図である。なお、図３におけるＨ１は定着ローラ６０内に備えられるヒータランプ６４、Ｈ２は外部加熱装置８０に備えられるヒータランプ８４，８５を示している。また、Ｔ１は定着ローラ６０の表面温度、Ｔ２は無端ベルト８３の表面温度を示している。また、Ｔａは定着ローラの目標温度（ウォームアップ完了温度）であり、本実施形態では１８５℃である。また、Ｔｂは無端ベルト８３の目標温度（外部暖機設定温度。ヒータランプ８４，８５をＯＦＦ、ヒータランプ６４をＯＮに切り替える温度）であり、本実施形態では２２５℃である。また、Ｔｂ’は無端ベルト８３の再加熱開始温度（ヒータランプ６４をＯＦＦ、ヒータランプ８４，８５をＯＮに切り替える温度）であり、本実施形態では２２３℃である。

まず、制御部９０は、外部加熱装置８０のヒータランプ８４、８５に電力を供給する（Ｈ２＝ＯＮ）（Ｓ１）。その後、制御部９０は、サーミスタ８８による無端ベルト８３の温度検出結果に基づいて、無端ベルト８３の温度が所定の定着ローラ回転開始温度（本実施形態では１５０℃）に到達することを監視する（Ｓ２）。そして、到達していないと判断した場合、制御部９０は、ヒータランプ８４、８５への電力供給を継続しつつ、無端ベルト８３の温度が定着ローラ回転開始温度に到達することを引き続き監視する。

一方、Ｓ２において無端ベルト８３の温度が定着ローラ回転開始温度に到達したと判断した場合、制御部９０は、回転駆動装置９１を制御して定着ローラ６０の回転駆動を開始させる（Ｓ３）とともに、ヒータランプ８４、８５への電力供給を継続する。

その後、制御部９０は、サーミスタ８８による無端ベルト８３の温度検出結果に基づいて、無端ベルト８３の温度が無端ベルト８３の目標温度Ｔｂに到達することを監視する（Ｓ４）。そして、目標温度Ｔｂに到達していないと判断した場合、制御部９０は、ヒータランプ８４、８５への電力供給を継続しつつ、無端ベルト８３の温度が目標温度Ｔｂに到達することを引き続き監視する。

一方、無端ベルト８３の温度が目標温度Ｔｂに到達したと判断した場合、制御部９０は、ヒータランプ８４、８５への電力供給を遮断し（Ｈ２＝ＯＦＦ）、定着ローラ６０内のヒータランプ６４への電力供給を開始させる（Ｈ１＝ＯＮ）（Ｓ５）。

その後、制御部９０は、サーミスタ６５の温度検出結果に基づいて、定着ローラ６０の表面温度が目標温度Ｔａに到達したか否かを判断する（Ｓ６）。そして、目標温度Ｔａに到達したと判断した場合、制御部９０は、ウォームアップモードの動作を終了する。なお、この時点でジョブ（定着処理）の実行が指示されている場合には定着モードに移行し、ジョブの実行が指示されていない場合にはＲｅａｄｙモードに以降する。定着モードおよびＲｅａｄｙモードの動作については後述する。

一方、Ｓ６において目標温度Ｔａに到達していないと判断した場合、制御部９０は、無端ベルト８３の温度が再加熱開始温度Ｔｂ’未満であるか否かを判断する（Ｓ７）。そして、再加熱開始温度Ｔｂ’以上であると判断した場合、Ｓ５の処理に戻る。

一方、再加熱開始温度Ｔｂ’未満であると判断した場合、制御部９０は、定着ローラ６０内のヒータランプ６４への電力供給を遮断し（Ｈ１＝ＯＦＦ）、ヒータランプ８４、８５への電力供給を開始する（Ｈ２＝ＯＮ）（Ｓ８）。

その後、制御部９０は、定着ローラ６０の表面温度が目標温度Ｔａに到達したか否かを判断する（Ｓ９）。そして、目標温度Ｔａに到達したと判断した場合、制御部９０は、ウォームアップモードの動作を終了する。そして、この時点でジョブ（定着処理）の実行が指示されている場合には定着モードに移行し、ジョブの実行が指示されていない場合にはＲｅａｄｙモードに以降する。定着モードおよびＲｅａｄｙモードの動作については後述する。

一方、Ｓ９において目標温度Ｔａに到達していないと判断した場合、制御部９０は、無端ベルト８３の温度が再び目標温度Ｔｂに到達したか否かを判断する（Ｓ１０）。そして、目標温度Ｔｂに到達したと判断した場合、Ｓ５の処理に戻る。一方、目標温度Ｔｂに到達していないと判断した場合、Ｓ８の処理に戻る。

なお、制御部９０は、ウォームアップモードでは、加圧ローラ７０の表面温度が加圧ローラ７０の目標温度未満である場合には加圧ローラ７０内のヒータランプ７４に電力を供給し（ヒータランプ７４をＯＮにし）、加圧ローラ７０の表面温度が加圧ローラ７０の目標温度以上である場合には加圧ローラ７０内のヒータランプ７４への電力供給を停止する（ヒータランプ７４をＯＦＦにする）。

このように、無端ベルト８３の温度が目標温度Ｔｂに到達した後は、定着ローラ６０の表面温度が目標温度Ｔａに到達するまで、無端ベルト８３の温度を再加熱開始温度Ｔｂ’以上に維持するようにヒータランプ８４，８５とヒータランプ６４とをＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。すなわち、外部加熱装置８０に備えられるヒータランプ８４，８５がＯＮのときには定着ローラ６０に備えられるヒータランプ６４をＯＦＦにし、ヒータランプ８４，８５がＯＦＦのときにはヒータランプ６４をＯＮにする。そして、定着ローラ６０の表面温度が目標温度Ｔａに到達すると、ウォームアップ動作を完了する。

＜３−２．ＲＥＡＤＹモード＞
次に、ＲＥＡＤＹモード時の制御方法について説明する。なお、制御部９０は、ウォームアップ完了時および定着モード完了時に次のジョブの実行指示が行われていない場合にＲｅａｄｙモードの処理を行う。

図４は、ＲＥＡＤＹモードにおける処理の流れを示すフロー図である。なお、図４において、Ｔｃは定着ローラの目標温度（本実施形態では１８５℃）であり、Ｔｄは無端ベルト８３の目標温度（本実施形態では１８５℃）であり、Ｔｃ’は定着ローラ６０の再加熱開始温度（本実施形態では１８３℃）であり、Ｔｄ’は無端ベルト８３の再加熱開始温度（本実施形態では１８３℃）である。なお、Ｈ１、Ｈ２、Ｔ１、およびＴ２は図３と同様である。Ｒｅａｄｙモードにおいては、無端ベルト８３と定着ローラ６０の接触部分の熱履歴が定着ローラ６０の表面に残らない程度に無端ベルト８３の目標温度Ｔｄをウォームアップ時の目標温度Ｔｂより低くする。

図４に示すように、制御部９０は、Ｒｅａｄｙモードに移行すると、まず、ジョブ（定着処理）の実行指示がなされたか否かを判断する（Ｓ２１）。なお、ジョブの実行指示は、例えば、カラー画像形成装置１０に備えられる操作パネル（図示せず）、あるいはカラー画像形成装置１０に通信可能に接続されるパーソナルコンピュータ等の外部装置（図示せず）を介してユーザが行う。

そして、ジョブの実行が指示された場合、制御部９０は、Ｒｅａｄｙモードを終了して定着処理モードに以降する。

一方、ジョブの実行が指示されていない場合、制御部９０は、Ｒｅａｄｙモードに移行してから所定時間（例えば３０分）が経過したか否かを判断する（Ｓ２２）。そして、所定時間が経過したと判断した場合、制御部９０は、Ｒｅａｄｙモードを終了してＳＬＥＥＰモード（省エネモード）に移行する。ＳＬＥＥＰモードでは、ユーザからの指示入力を受付けるための最低限の機能のみに電力を供給する。したがって、定着装置１の各ヒータランプへの電力供給は停止される。

一方、Ｓ２２において所定時間が経過していないと判断した場合、定着ローラ６０の温度が目標温度Ｔｃ以上であるか否かを判断する（Ｓ２３）。そして、目標温度Ｔｃ以上であると判断した場合、制御部９０は、ヒータランプ６３，８４，８５をＯＦＦにし（Ｓ２９）、Ｓ２１の処理に戻る。

一方、Ｓ２３において定着ローラ６０の温度が目標温度Ｔｃ未満であると判断した場合、制御部９０は、無端ベルト８３の温度が再加熱開始温度Ｔｄ’未満であるか否かを判断する（Ｓ２４）。そして、再加熱開始温度Ｔｄ’未満であると判断した場合、制御部９０は、ヒータランプ６４をＯＦＦにし（Ｈ１＝ＯＦＦ）、ヒータランプ８４，８５をＯＮにする（Ｈ２＝ＯＮ）（Ｓ２５）。その後、制御部９０は、無端ベルト８３の温度が目標温度Ｔｄに到達したか否かを判断する（Ｓ２６）。そして、目標温度Ｔｄに到達していない場合、制御部９０はＳ２５の処理に戻る。

Ｓ２４において無端ベルト８３の温度が再加熱開始温度Ｔｄ’以上であると判断した場合、およびＳ２６において無端ベルト８３の温度が目標温度Ｔｄに到達したと判断した場合、制御部９０は、定着ローラ６０の温度が定着ローラ６０の再加熱開始温度Ｔｃ’未満であるか否かを判断する（Ｓ２７）。そして、再加熱開始温度Ｔｃ’未満であると判断した場合、制御部９０は、ヒータランプ６４をＯＮにし（Ｈ１＝ＯＮ）、ヒータランプ８４，８５をＯＦＦ（Ｈ２＝ＯＦＦ）にする（Ｓ２８）、Ｓ２３の処理に戻る。一方、Ｓ２７において定着ローラ６０の温度が再加熱開始温度Ｔｃ’以上であると判断した場合、制御部９０は、ヒータランプ６３，８４，８５をＯＦＦにし（Ｈ１＝ＯＦＦ、Ｈ２＝ＯＦＦ）（Ｓ２９）、Ｓ２１の処理に戻る。

これにより、Ｒｅａｄｙモードでは、定着ローラ６０の表面温度および無端ベルト８３の温度が所定の温度範囲（本実施形態では１８５℃±数℃）に維持される。

なお、Ｒｅａｄｙモードにおいては、制御部９０は、ヒータランプ８４，８５がＯＮのときには加圧ローラ７０内のヒータランプ７４をＯＦＦにする。また、ヒータランプ８４，８５がＯＦＦの場合、制御部９０は、加圧ローラ７０の表面温度が加圧ローラ７０の目標温度に達するまではヒータランプ７４をＯＮ、目標温度に達すればヒータランプ７４をＯＦＦにする。

＜３−３．定着処理モード＞
次に、定着処理モード時の制御方法について説明する。図５は、定着処理モードにおける処理の流れを示すフロー図である。

なお、図５において、Ｔｔｒは定着ローラ６０の目標温度（定着設定温度）であり、Ｔｔｂは無端ベルト８３の目標温度（外部加熱設定温度）である。また、Ｈ１、Ｈ２、Ｔ１、およびＴ２は図３，図４と同様である。

本実施形態では、定着ローラ６０の目標温度Ｔｔｒおよび無端ベルト８３の目標温度Ｔｔｂを、定着処理を行う記録材の種別、およびウォームアップモードが完了してからジョブの実行を指示されるまでの経過時間に応じて変更するようになっている。

具体的には、普通紙に対する定着処理である場合、定着ローラ６０の目標温度ＴｔｒをＴｔｒ＝Ｔｒｓ＝１９０℃、無端ベルト８３の目標温度ＴｔｂをＴｔｂ＝Ｔｂｓ＝２２０℃に設定する。また、封筒に対する定着処理である場合であって、ウォームアップ完了後の経過時間が所定時間未満（本実施形態では１２０秒未満）である場合、定着ローラ６０の目標温度ＴｔｒをＴｔｒ＝ＴＡ（本実施形態ではＴＡ＝１９０℃）、無端ベルト８３の目標温度ＴｔｂをＴｔｂ＝ＴＣ（本実施形態ではＴＣ＝２３０℃）に設定する。また、封筒に対する定着処理である場合であって、ウォームアップ完了後の経過時間が所定時間以上（本実施形態では１２０秒以上）である場合、定着ローラ６０の目標温度ＴｔｒをＴｔｒ＝ＴＢ（本実施形態ではＴＢ＝２００℃）、無端ベルト８３の目標温度ＴｔｂをＴｔｂ＝ＴＤ（本実施形態ではＴＤ＝２２０℃）に設定する。

図５に示したように、ジョブを受付けて定着処理モードに移行すると、制御部９０は、まず、普通紙に対する定着処理か封筒に対する定着処理であるかを判断する（Ｓ３１）。

そして、普通紙に対する定着処理であると判断した場合、制御部９０は、定着ローラ６０の目標温度ＴｔｒをＴｔｒ＝Ｔｒｓ＝１９０℃、無端ベルト８３の目標温度ＴｔｂをＴｔｂ＝Ｔｂｓ＝２２０℃に設定する（Ｓ３２）。

一方、封筒に対する定着処理であると判断した場合、制御部９０は、ウォームアップ完了後、上記ジョブを受付けるまでの経過時間が所定時間（本実施形態では１２０秒）以上であるか否かを判断する（Ｓ３３）。そして、所定時間未満であると判断した場合、制御部９０は、定着ローラ６０の目標温度ＴｔｒをＴｔｒ＝ＴＡ＝１９０℃、無端ベルト８３の目標温度ＴｔｂをＴｔｂ＝ＴＣ＝２３０℃に設定する（Ｓ３４）。また、所定時間以上であると判断した場合、制御部９０は、定着ローラ６０の目標温度ＴｔｒをＴｔｒ＝ＴＣ＝２００℃、無端ベルト８３の目標温度ＴｔｂをＴｔｂ＝ＴＤ＝２２０℃に設定する（Ｓ３５）。

そして、Ｓ３２、Ｓ３４、あるいはＳ３５において定着ローラ６０の目標温度Ｔｔｒおよび無端ベルト８３の目標温度Ｔｔｂを設定した後、制御部９０は、定着ローラ６０の表面温度が目標温度Ｔｔｒ以上であるか否かを判断する（Ｓ３６）。そして、目標温度Ｔｔｒ未満であると判断した場合、制御部９０は、無端ベルト８３の温度が目標温度Ｔｔｂ以上であるか否かを判断する（Ｓ３７）。そして、目標温度Ｔｔｂ以上であると判断した場合、制御部９０は、ヒータランプ６４をＯＮ（Ｈ１＝ＯＮ）、ヒータランプ８４，８５をＯＦＦ（Ｈ２＝ＯＦＦ）にし（Ｓ３８）、Ｓ３６の処理に戻る。一方、Ｓ３７において目標温度Ｔｔｂ未満であると判断した場合、制御部９０は、ヒータランプ６４をＯＦＦ（Ｈ１＝ＯＦＦ）、ヒータランプ８４，８５をＯＮ（Ｈ２＝ＯＮ）にし（Ｓ３９）、Ｓ３６の処理に戻る。

また、Ｓ３６において定着ローラ６０の表面温度が目標温度Ｔｔｒ以上であると判断した場合、制御部９０は、定着処理を実行させ（Ｓ４０）、次の記録材に定着処理を行うか否かを判断する（Ｓ４１）。そして、次の記録材に対する定着処理を行う場合にはＳ３６の処理に戻り、次の記録材に対する定着処理を行わない場合には定着処理モードの処理を終了してＲｅａｄｙモードに移行する。

なお、本実施形態では、定着処理モードにおける加圧ローラ７０の目標温度は、記録材の種別およびウォームアップ完了後の経過時間にかかわらず１４０℃に設定している。そして、制御部９０は、ヒータランプ８４，８５がＯＮのときには加圧ローラ７０内のヒータランプ７４をＯＦＦにする。また、ヒータランプ８４，８５がＯＦＦの場合、制御部９０は、加圧ローラ７０の表面温度が加圧ローラ７０の目標温度に達するまではヒータランプ７４をＯＮ、目標温度に達すればヒータランプ７４をＯＦＦにする。

＜４．実験結果＞
次に、本実施形態にかかる定着装置１による定着性能を調べるために行った実験の結果について説明する。

＜４−１．実験１＞
この実験では、上述したカラー画像形成装置１０を使用し、封筒に対する定着処理を行う場合の定着ローラ６０の設定温度（目標温度）および無端ベルト８３の設定温度（目標温度）を互いに異ならせた以下の実施例１〜３、比較例１〜３について、ウォームアップ完了直後に定着処理を行った場合およびＲｅａｄｙ状態（ウォームアップ完了から１２０秒以上経過した後の状態）から定着処理を行った場合に、封筒に皺が発生するか否か、および定着不良が生じないか否かを調べた。

なお、記録材としては、縦２３５ｍｍ×横１２０ｍｍ、厚さ０．２１ｍｍ（坪量８５ｇ／ｍ^２、ハグルマ封筒製）の封筒を用いた。また、記録材の搬送速度は１１３ｍｍ／ｓとした。

また、ウォームアップ完了直後（ウォームアップ完了から１２０秒が経過する前）に定着処理を行う場合の定着ローラ６０の設定温度（目標温度）をＴＡ、無端ベルト８３の目標温度（設定温度）をＴＣ、Ｒｅａｄｙ状態（Ｒｅａｄｙ状態に移行して十分長い時間（１２０秒以上）が経過した後）から定着処理を行う場合の定着ローラ６０の目標温度（設定温度）をＴＢ、無端ベルト８３の目標温度（設定温度）をＴＤとすると、実施例１，２、比較例１，２ではこれら各温度を以下のように設定した。なお、加圧ローラ７０の目標温度（設定温度）はいずれの場合も１４０℃とした。
（実施例１）
ＴＡ＝１９０℃、ＴＢ＝２００℃、ＴＣ＝２３０℃、ＴＤ＝２２０℃
（実施例２）
ＴＡ＝１９０℃、ＴＢ＝２００℃、ＴＣ＝２２０℃、ＴＤ＝２２０℃
（実施例３）
ＴＡ＝１９０℃、ＴＢ＝１９０℃、ＴＣ＝２２０℃、ＴＤ＝２０５℃
（実施例４）
ＴＡ＝１９５℃、ＴＢ＝２００℃、ＴＣ＝２３０℃、ＴＤ＝２２０℃
（比較例１）
ＴＡ＝２００℃、ＴＢ＝２００℃、ＴＣ＝２２０℃、ＴＤ＝２２０℃
（比較例２）
ＴＡ＝１９０℃、ＴＢ＝２２０℃、ＴＣ＝１９０℃、ＴＤ＝２２０℃
（比較例３）
ＴＡ＝１９０℃、ＴＢ＝１９０℃、ＴＣ＝２０５℃、ＴＤ＝２０５℃
図６はこの実験の実験結果を示している。なお、皺については、目視にて皺の有無を確認し、皺が発生しなかったものを○、皺が発生したものを×とした。また、定着不良の有無については、目視にて定着性を確認し、全く問題なかったものを○、実用上問題がある程度に定着性が低下したものを×とした。

図６に示したように、実施例１〜４の場合、すなわち、ＴＡ≦ＴＢ、かつＴＣ≧ＴＤとすることにより、ウォームアップ完了直後からの定着処理およびＲｅａｄｙ状態からの定着処理のいずれの場合にも、皺の発生および定着不良の発生を防止できた。

一方、比較例１のようにＴＡ＝ＴＢ＝１９０℃，ＴＣ＝ＴＤ＝２２０℃とした場合にはウォームアップ直後の定着処理時に皺が発生した。また、比較例２のようにＴＡ＝ＴＢ＝２００℃，ＴＣ＝ＴＤ＝２２０℃ととした場合にはＲｅａｄｙ状態からの定着処理時に定着不良が生じた。また、比較例３のようにＴＡ＝ＴＢ＝１９０℃，ＴＣ＝ＴＤ＝２０５℃とした場合にはウォームアップ直後の定着処理時に皺が発生した。

＜４−２．実験２＞
次に、定着ローラ６０および無端ベルト８３の目標温度（設定温度）と定着ローラの耐久性との関係を調べるために行った実験の結果について説明する。

この実験では、まず、上記の実施例２および以下に示す比較例４について、ウォームアップ完了直後に定着処理を開始して封筒９９９枚に対して連続通紙を行った。なお、加圧ローラ７０の設定温度はいずれの場合も１４０℃とした。
（実施例２）
ＴＡ＝１９０℃、ＴＣ＝２２０℃
（比較例４）
ＴＡ＝２００℃、ＴＣ＝１９５℃
また、上記の実施例２および以下に示す比較例５について、Ｒｅａｄｙ状態から定着処理を開始して封筒９９９枚に対して連続通紙を行った。なお、加圧ローラ７０の設定温度はいずれの場合も１４０℃とした。
（実施例２）
ＴＢ＝２００℃、ＴＤ＝２２０℃
（比較例５）
ＴＢ＝２０５℃、ＴＤ＝２００℃
上記の実験の結果、実施例２についてはウォームアップ完了直後の定着処理およびＲｅａｄｙ状態からの定着処理のいずれにおいても、定着ローラ６０の軸受，駆動ギア等に破損は生じなかった。なお、本実施形態（上記各実施例および上記各比較例）においては、定着ローラ６０の駆動ギアとしてＰＰＳ（ポリフェニレンサルフライド）からなるギアを用いた。

一方、比較例４では、定着ローラ６０の駆動ギアがやや溶けていた。また、比較例５では、駆動ギアが溶けて変形してしまった。

＜４−３．実験３＞
次に、上記の実施例１におけるウォームアップ完了から定着処理を開始するまでの経過時間と皺の発生の有無との関係を調べた実験の結果について説明する。

この実験では、定着ローラ６０の設定温度（目標温度）を２００℃、無端ベルト８３の設定温度（目標温度）を２２０℃、加圧ローラの設定温度（目標温度）を１４０℃とし、ウォームアップ完了から封筒に対する定着処理を開始するまでの経過時間を０秒、３０秒、６０秒、９０秒、１２０秒、１５０秒、および１８０秒に変化させた場合の皺の有無について調べた。

図１１は、上記実験の結果を示している。なお、上記各条件についてそれぞれ１０枚の定着処理を行い、１０枚中３枚以上皺が発生した場合を×、１０枚中１〜２枚に皺が発生した場合を△、１０枚中１枚も皺が発生しなかった場合を○とした。

図に示したように、ウォームアップ完了からの経過時間が６０秒以下の場合には１０枚中３枚以上に皺が発生した。また、ウォームアップ完了からの経過時間が９０秒の場合には１０枚中２枚に皺が発生した。一方、ウォームアップ完了からの経過時間が１２０秒以上の場合には１０枚中１枚も皺が発生しなかった。

この理由について、図８を参照しながら説明する。図８は、ウォームアップモードおよびＲｅａｄｙモードにおける無端ベルト８３、定着ローラ６０の表面、および定着ローラ６０の芯金６１の温度変化を示すグラフである。この図に示すように、ウォームアップ完了から約４０秒間は、まだ定着ローラ６０の芯金６１の温度が低いため、定着ローラ６０の表面の熱が芯金６１方向に拡散し、定着ローラ６０の表面温度が下がってしまう。このため、ウォームアップ完了から４０秒までの期間にＴＡ＜ＴＢ、かつＴＣ＞ＴＤとなるように設定し、定着処理を開始して無端ベルト８３を加熱しても、無端ベルト８３が目標温度に到達するまでに定着ローラ６０の表面を十分に加熱できず、定着ローラ６０のヒータランプ６４の点灯割合が多くなる結果、定着ローラ６０のオーバーシュートが起こり、定着ローラ６０の熱膨張に起因する皺が発生してしまう。

また、ウォームアップ完了直後のＲｅａｄｙモードでは定着ローラ６０の内部に備えられたヒータランプ６４による加熱が主に行われるため、図８に示したように定着ローラ６０の芯金６１の温度がウォームアップ完了直後から上昇していき、ウォームアップ完了から約５０秒後にピーク（最高到達温度）に達した後、除々に低下していく。そして、図８に示したように、ウォームアップが完了してから４０秒後〜９０秒後までは芯金６１の温度が高温になっており、定着ローラ６０の熱膨張に起因する皺が発生してしまう。

したがって、封筒に対する定着処理時の設定温度を変更するタイミングは、ウォームアップが完了してＲｅａｄｙ状態に移行した後、定着ローラ６０の芯金６１の温度がピークを過ぎ、所定温度（定着ローラ６０の熱膨張量が記録材に皺が発生しない程度に低下する温度）以下に低下するときに設定することが好ましい。このため、本実施形態では、ウォームアップ完了から１２０秒が経過したか否かに応じて封筒に対する定着処理時の設定温度を変更している。

以上のように、本実施形態では、封筒に対する定着処理を行う際の定着ローラ６０および無端ベルト８３の設定温度（定着温度）を、ウォームアップ完了時から当該定着処理にかかるジョブを受付けるまで（定着処理を開始するまで）の経過時間に応じて変更する。具体的には、ウォームアップ完了直後にジョブを受付けた場合の定着ローラ６０の設定温度をＴＡ、ウォームアップ完了から所定時間（本実施形態では１２０秒）経過後にジョブを受付けた場合の定着ローラ６０の設定温度をＴＢとすると、ＴＡ＜ＴＢとなるように各設定温度を設定する。また、ウォームアップ完了直後にジョブを受付けた場合の無端ベルト８３の設定温度をＴＣ、ウォームアップ完了から所定時間（本実施形態では１２０秒）経過後にジョブを受付けた場合の無端ベルト８３の設定温度をＴＤとすると、ＴＣ＞ＴＤとなるように各設定温度を設定する。

このように、ウォームアップ直後に封筒に対する定着処理を行う場合には、ウォームアップ完了から所定時間以上経過した場合よりも定着ローラ６０の設定温度を低く設定することにより、定着ローラ６０の熱膨張量が多くなることを抑制できる。また、ウォームアップ完了から所定時間以上経過した場合よりも無端ベルト８３の設定温度を高く設定することにより、定着ローラ６０内に備えられるヒータランプ６４による定着ローラ６０の加熱量に対する外部加熱装置８０に備えられるヒータランプ８４，８５による定着ローラ６０の加熱量の割合を大きくし、定着ローラ６０の内面側がヒータランプ６４によって過加熱されることを抑制し、定着ローラ６０の熱膨張量が多くなることを抑制できる。したがって、定着ローラ６０の熱膨張量が多くなりすぎて記録材に作用する圧接力が大きくなり、記録材に皺が生じることを防止できる。

また、ウォームアップ完了から所定時間経過後に封筒に対する定着処理を行う場合には、ウォームアップ完了直後よりも定着ローラ６０の設定温度を高く設定することにより、定着ローラ６０への入熱量を多くできる。また、ウォームアップ完了直後よりも無端ベルト８３の設定温度を低く設定することにより、外部加熱装置８０に備えられるヒータランプ８４，８５による定着ローラ６０の加熱量に対する定着ローラ６０内に備えられるヒータランプ６４による定着ローラ６０の加熱量の割合を大きくし、定着ローラ６０への入熱量を多くできる。したがって、定着ローラ６０の熱膨張量が少ないために記録材に対する圧接力が低下した場合であっても、定着ローラ６０から記録材上のトナーに適切な定着を行うための十分な熱量を付与することができるので、低温オフセット等の定着不良が生じることを防止できる。

また、本実施形態では、定着処理時における無端ベルト８３の設定温度を定着ローラ６０の設定温度よりも高く設定している。すなわち、ＴＣ＞ＴＡ、かつＴＤ＞ＴＢに設定している。

これにより、定着ローラ６０内に備えられるヒータランプ６４の発熱量が過大になって定着ローラ６０の芯金の温度が高くなりすぎ、軸受や駆動ギア等の部材が破損することを防止できる。

なお、本実施形態では、ウォームアップ完了から所定時間（本実施形態では１２０秒）が経過する前にジョブを受付けた場合と所定時間経過後にジョブを受付けた場合とで定着ローラ６０および無端ベルト８３の設定温度を２段階に設定しているが、これに限るものではない。例えば、ウォームアップ完了からのジョブを受付けるまでの経過時間に応じて、経過時間が長くなるほど定着ローラ６０の設定温度が高くなり、無端ベルト８３の設定温度が低くなるように、定着ローラ６０および無端ベルト８３の設定温度を多段階あるいは連続的に設定してもよい。

また、本実施形態では、ウォームアップ完了からのジョブを受付けるまでの経過時間に応じて、定着ローラ６０の設定温度および無端ベルト８３の設定温度の両方を変更しているが、これに限らず、定着ローラ６０の設定温度および無端ベルト８３の設定温度の少なくとも一方を変更するようにしてもよく、その場合にも略同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態では、記録材の種類が普通紙と封筒の２種類である場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、定着処理時の定着ローラ６０の目標温度（定着設定温度）をウォームアップ完了温度よりも所定値以上高く設定する必要がある所定の種類の記録材の場合には上述した封筒に対する定着処理と同様の処理を行うようにしてもよい。また、上記の所定の種類の記録材とは、互いに重なり合う複数のシート部を含む記録材（例えば、封筒の他、所定厚さ以上の記録材、１枚の用紙を折り返すことによってこの用紙の一部を当該用紙の他の部分に重畳させた記録材（Ｚ折等の折り返し部分を含む記録材など）、複数枚の用紙を貼り合わせた記録材などであってもよい。また、３種類以上の記録材について、定着処理時の定着ローラ６０の設定温度および無端ベルト８３の設定温度を記録材の種類毎にそれぞれ設定してもよい。

また、本実施形態では、加熱した無端ベルト８３を定着ローラ６０の外周面に当接させて定着ローラの表面を加熱する構成の外部加熱装置８０を備える場合について説明したが、これに限らず、定着ローラ６０に対して非接触で対向するように配置される構成の外部加熱装置８０を用いてもよい。

また、本実施形態では、各可視像形成ユニット４０から記録材Ｐにトナー像を直接転写する構成について説明したが、本発明を適用する画像形成装置の構成はこれに限るものではない。例えば、各可視像形成ユニット４０からベルト等の中間転写部材にトナー像を転写し、中間転写部材から記録材Ｐにトナー像を２次転写する構成としてもよい。

また、本実施形態では、シアン、イエロー、マゼンタ、およびブラックのトナーを用いるカラー画像形成装置について説明したが、これに限らず、例えば、シアン、イエロー、マゼンタ、およびブラックにライトシアンおよびライトマゼンタを加えた６色のトナーを用いてもよい。また、単色のトナーのみを用いたモノクロ画像形成装置であってもよい。

また、本実施形態において、制御部９０は制御用集積回路基板から構成されるものであってもよく、ＣＰＵ等のプロセッサを用いてソフトウェアによって実現するものであってもよい。

制御部９０をソフトウェアによって実現する場合、例えば、制御部９０は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行する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）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などから構成される。

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制御部９０の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、上記制御部９０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達成される。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／Ｂｌｕ−ｒａｙ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。

また、制御部９０を通信ネットワークと接続可能に構成し、通信ネットワークを介して上記プログラムコードを供給してもよい。この通信ネットワークは、特に限定されるものではなく、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は、特に限定されるものではなく、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、ＷｉＭＡＸ、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（データ信号列）の形態でも実現され得る。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、上述した実施形態において開示された各技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、例えば、プリンタ、複写機、ファクシミリ、ＭＦＰ（Multi Function Printer）等の電子写真方式の画像形成装置に備えられる定着装置に適用可能である。

１ 定着装置
１０ カラー画像形成装置（画像形成装置）
６０ 定着ローラ（定着部材）
６１ 芯金
６２ 弾性層
６３ 離型層
６４ ヒータランプ（内部加熱部）
６５ サーミスタ（第１温度検出部）
７０ 加圧ローラ（加圧部材）
８０ 外部加熱装置（外部加熱部）
８１，８２ 支持ローラ
８３ 無端ベルト
８４，８５ ヒータランプ
８６，８８ サーミスタ（第２温度検出手段）
９０ 制御部
９１ 回転駆動装置

Claims (13)

1. 円筒状の芯金とこの芯金の外周面を被覆する弾性層とを備え、上記芯金の延伸方向を軸として回転可能に備えられた定着部材と、上記定着部材に圧接する加圧部材と、上記定着部材の内部に備えられてこの定着部材を内面側から加熱する内部加熱部と、上記定着部材の外周面に対向するように配置され、この定着部材の外周面を加熱する外部加熱部と、上記定着部材における上記加圧部材との当接面の表面温度を検出する第１温度検出部と、上記外部加熱部における上記定着部材との対向面の表面温度を検出する第２温度検出部と、上記第１温度検出部および上記第２温度検出部の検出結果に基づいて上記内部加熱部および上記外部加熱部を制御する制御部とを備え、上記定着部材と上記加圧部材との間に挿入される記録材を上記定着部材と上記加圧部材とで挟持しながら搬送することにより上記記録材上の未定着画像をこの記録材に定着させる定着装置であって、
   上記制御部は、
   上記定着部材の表面温度を所定のウォームアップ完了温度まで加熱するウォームアップモードと、ウォームアップモードの完了後、定着処理を行わない期間中に上記定着部材の表面温度を所定の待機温度範囲に維持する待機モードと、記録材に対する定着処理を行う定着処理モードとを有し、
   定着処理時における上記定着部材の表面の設定温度である定着設定温度を上記ウォームアップ完了温度よりも所定値以上高く設定する必要がある所定の種類の記録材に対して定着処理モードの処理を行う場合に、上記ウォームアップモードを終了してから定着処理モードを開始するまでの時間に応じて、上記定着設定温度および定着処理時における上記外部加熱部の上記定着部材との対向面の設定温度である外部加熱設定温度のうちの少なくとも一方を変更することを特徴とする定着装置。
2. 上記外部加熱部は、上記定着部材の外周面に当接して上記定着部材の外周面を加熱することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 上記制御部は、
   上記所定の種類の記録材に対して定着処理モードの処理を行う場合に、上記ウォームアップモードを終了してから定着処理モードを開始するまでの時間が長いほど上記外部加熱設定温度を低く設定することを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. 上記制御部は、
   上記ウォームアップモードを終了してから定着処理モードを開始するまでの経過時間が所定時間未満である場合の上記外部加熱設定温度をＴＣ、上記経過時間が所定時間以上である場合の上記外部加熱設定温度をＴＤとすると、ＴＣ＞ＴＤとすることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 上記制御部は、
   上記所定の種類の記録材に対して定着処理モードの処理を行う場合に、上記ウォームアップモードを終了してから定着処理モードを開始するまでの時間が長いほど上記定着設定温度を高く設定することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 上記制御部は、
   上記ウォームアップモードを終了してから定着処理モードを開始するまでの経過時間が所定時間未満である場合の上記定着設定温度をＴＡ、上記経過時間が所定時間以上である場合の上記定着設定温度をＴＢとすると、ＴＡ＜ＴＢとすることを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
7. 上記制御部は、上記所定時間を、上記ウォームアップモードが完了して上記待機モードに移行し、上記待機モードの処理を継続して行った場合に、上記ウォームアップモードが完了してから上記芯金が最高到達温度に到達するまでの時間よりも長い時間に設定することを特徴とする請求項４または６に記載の定着装置。
8. 上記制御部は、上記外部加熱設定温度を上記定着設定温度よりも高く設定することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の定着装置。
9. 上記所定の種類の記録材は、互いに重なり合う複数のシート部を含む記録材であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の定着装置。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
11. 円筒状の芯金とこの芯金の外周面を被覆する弾性層とを備え、上記芯金の延伸方向を軸として回転可能に備えられた定着部材と、上記定着部材に圧接する加圧部材と、上記定着部材の内部に備えられてこの定着部材を内面側から加熱する内部加熱部と、上記定着部材の外周面に対向するように配置され、この定着部材の外周面を加熱する外部加熱部と、上記定着部材における上記加圧部材との当接面の表面温度を検出する第１温度検出部と、上記外部加熱部における上記定着部材との対向面の表面温度を検出する第２温度検出部と、上記第１温度検出部および上記第２温度検出部の検出結果に基づいて上記内部加熱部および上記外部加熱部を制御する制御部とを備え、上記定着部材と上記加圧部材との間に挿入される記録材を上記定着部材と上記加圧部材とで挟持しながら搬送することにより上記記録材上の未定着画像をこの記録材に定着させる定着装置の制御方法であって、
    上記定着部材の表面温度を所定のウォームアップ完了温度まで加熱するウォームアップモードと、ウォームアップモードの完了後、定着処理を行わない期間中に上記定着部材の表面温度を所定の待機温度範囲に維持する待機モードと、記録材に対する定着処理を行う定着処理モードとを有し、
    定着処理時における上記定着部材の表面の設定温度である定着設定温度を上記ウォームアップ完了温度よりも所定値以上高く設定する必要がある所定の種類の記録材に対して定着処理モードの処理を行う場合に、上記ウォームアップモードを終了してから定着処理モードを開始するまでの時間に応じて、上記定着設定温度および定着処理時における上記外部加熱部の上記定着部材との対向面の設定温度である外部加熱設定温度のうちの少なくとも一方を変更することを特徴とする定着装置の制御方法。
12. 請求項１から９のいずれか１項に記載の定着装置を動作させるプログラムであって、コンピュータを上記制御部として機能させるためのプログラム。
13. 請求項１２に記載の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。

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