JP5822115B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関するものである。

用紙等の記録シートに対してトナー像の定着処理を施す定着装置として、いわゆるベルト定着方式のものが広く知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載されるようなベルト定着方式の定着装置は、複数のローラに掛け回されて張架された状態で無端移動せしめられるベルト部材たる定着ベルトと、これに当接してニップを形成しているニップ形成回転部材としての加圧ローラとを有している。定着ベルトのループ内には、少なくともループ外の加圧ローラとの間に定着ベルトを挟み込むニップ裏側回転部材としての定着ローラと、定着ベルトを加熱しながら回転する加熱手段としての加熱ローラとを備えている。

通常、サーミスタなどの定着ベルト表面の温度を検知する温度検知手段を備え、温度検知手段で定着ベルトの表面温度を検知しなが定着ベルトを回転させ、定着ベルトの表面温度が所定の温度に到達したら、記録シートを定着ニップへ通紙する制御を行っている。

プロダクトプリンティングなどの高速の画像形成装置に用いられる定着装置においては、加熱時間を稼ぐために、１５〜２５ｍｍ程度の大きなニップを形成する必要がある。このような大きなニップを形成するため大径の定着ローラを使用するだけではなく、対向する加圧ローラへの食い込み量を大きくする必要がある。また、食い込み量を大きくしたとき、定着ローラのゴム層内の歪みを小さく抑える必要もある。このため、高速の画像形成装置に用いられる定着装置においては、定着ローラのゴム層の厚みを厚くする必要がある。

しかしながら、上記のように定着ローラのゴム層の厚みが厚くなる結果、定着ローラの熱容量が大きくなり、定着ベルトの表面温度が所定の温度であっても、定着ローラの温度が定着ベルトの温度よりも低い場合がある。このように定着ローラの温度が所定の温度に達していないと、定着ニップにおいて、定着ベルトの熱量が、記録シートだけではなく定着ローラからも奪われてしまう。また、定着ローラの熱膨張量が少なく、ニップ圧が低下したり、ニップ長が減少したりする。その結果、記録シート上のトナー像に所定の熱量と圧力を付与することができず、定着不良が生じるおそれもある。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、定着不良を抑制することができる定着装置および画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、無端移動する無端状のベルト部材と、上記ベルト部材のループ外側で回転しながら、上記ベルト部材のおもて面に当接して定着ニップを形成するニップ形成回転部材と、上記ベルト部材のループ内側における上記定着ニップの裏側で、上記ベルト部材を自らの周面に掛け回して回転するニップ裏側回転部材と、上記ベルト部材を、上記ニップ裏側回転部材に対する掛け回し位置とは異なる位置で加熱する加熱手段とを有し、上記定着ニップ内に挟み込んだ記録シートを上記定着ニップ内で加熱及び加圧して上記記録シートに対してトナー像の定着処理を施す定着装置において、上記加熱手段が作動した最新の時刻と、当該装置の電源がＯＮになった時刻とを記憶する記憶手段と、上記加熱手段が作動した最新の時刻に基づいて、現在から所定期間遡った間に上記加熱手段が作動したか否かと、当該装置の電源がＯＮになった時刻に基づいて、現在から所定期間遡った間に電源がＯＮになったか否かとを調べ、現在から所定期間遡った間に上記加熱手段が作動していない場合、または、現在から所定期間遡った間に電源がＯＮとなっていた場合は、上記定着ニップに上記記録シートを通紙させる前に所定時間上記ベルト部材を回転させるプレ回転動作を行うよう制御する制御手段とを設けたことを特徴とするものである。

本発明によれば、加熱手段が動作しているときは、加熱手段から所定の熱量がニップ裏側回転部材に供給され、加熱手段が動作を停止しているときは、所定の熱量がニップ裏側回転部材から放出されるので、加熱手段の作動履歴からニップ裏側回転部材の温度を把握することができる。よって、次のようにして、加熱手段の作動履歴に基づいて、ウォーミングアップ動作を行うよう制御すれば、ニップ裏側回転部材が所定の温度状態で、定着動作を行うことができる。すなわち、加熱手段の作動履歴から、ニップ裏側回転部材に供給された熱量が十分ではなく、ニップ裏側回転部材が所定の温度に達していないときは、ウォーミングアップ動作を行うように制御するのである。このように制御することによって、記録シート上のトナー像を定着する際、ベルト部材の熱量が、ニップ裏側回転部材に奪われることはない。また、ニップ裏側回転部材が、所定量の熱膨張した状態で記録シート上のトナー像を定着することができるので、所定のニップ圧、所定のニップ長さで、記録シート上のトナー像を定着することができる。これにより、記録シート上のトナー像に所定の熱量、所定の圧力を付与することができ、記録シート上のトナー像を良好に定着することができる。

実施形態に係るプリンタの概略構成図。 定着装置の概略構成図。 定着ベルト表面の温度プロファイルと定着ローラのゴム層内部の温度プロファイルとを示したグラフ。 プリンタの制御ブロック図。 本実施形態の制御フロー図。 本実施形態の制御を行った場合における朝一の立ち上がりの状態からの定着ベルト表面の温度プロファイルと定着ローラのゴム層内部の温度プロファイルと印刷ジョブ開始タイミングとを示すグラフ。 本実施形態の制御を行った場合における加熱飽和状態ときの定着ベルト表面の温度プロファイルと定着ローラのゴム層内部の温度プロファイルと印刷ジョブ開始タイミングとを示すグラフ。 変形例１の制御フロー図。 変形例２の制御フロー図。 定着ローラの熱量を算出するときの温度プロファイルの一例を示す図。 変形例３の制御フロー図。 待機モードが所定時間経過した場合の温度プロファイルの一例を示す図。 待機モードが所定時間以下の場合の温度プロファイルの一例を示す図。

以下に、本発明を、本実施形態のベルト駆動装置を有した図１に示す定着装置４を備える画像形成装置であるカラーレーザプリンタ（以下、単に「プリンタ」という）１００に適用した一実施形態について説明する。
図１は、実施形態に係るプリンタ１００の概略構成図である。
プリンタ１００は、イエロー・シアン・マゼンタ・ブラック用の４つのトナー像形成手段を横に並べて配置してタンデム画像形成部を構成する。タンデム画像形成部においては、個々のトナー像形成手段であるトナー像形成ユニット１０１Ｙ，１０１Ｃ，１０１Ｍ，１０１Ｋが、図中左から順に配置されている。ここで、各符号の添字Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、黒用の部材であることを示す。また、タンデム画像形成部においては、個々のトナー像形成ユニット１０１Ｙ，１０１Ｃ，１０１Ｍ，１０１Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体２１Ｙ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｋのまわりに、帯電装置、現像装置１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋ、感光体クリーニング装置等を備えている。プリンタ１００の上部には、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の各色トナーが充填されたトナーボトル２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋが配置されている。そして、このトナーボトル２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋから図示しない搬送経路によって、所定の補給量だけ各色の現像装置１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋ、に各色トナーが補給される。

また、タンデム画像形成部の下部に潜像形成手段としての光書込ユニット９を設ける。この光書込ユニット９は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を備え、画像データに基づいて各感光体２１の表面にレーザ光を走査しながら照射するように構成されている。

また、タンデム画像形成部の直ぐ上には、中間転写体として無端ベルト状の中間転写ベルト１を設けている。この中間転写ベルト１は、支持ローラ１ａ、１ｂに掛け回され、この支持ローラのうち駆動ローラ１ａの回転軸には駆動源としての図示しない駆動モータが連結されている。この駆動モータを駆動させると、中間転写ベルト１が図中反時計回りに回転移動するとともに、従動可能な支持ローラ１ｂが回転する。中間転写ベルト１の内側には、感光体２１Ｙ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｋ上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１上に転写するための一次転写装置１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｋを設ける。

また、一次転写装置１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｋより中間転写ベルト１の駆動方向下流に二次転写装置としての二次転写ローラ５を設ける。この二次転写ローラ５と中間転写ベルト１を挟んで反対の側には、支持ローラ１ｂが配置されており、押部材としての機能を果たしている。また、記録体としての記録紙Ｐを収容する給紙カセット８、給紙コロ７、レジストローラ６等を備えている。さらに、二次転写ローラ５によりトナー像を転写された記録紙Ｐの進行方向において二次転写ローラ５の下流部には、記録紙Ｐ上の画像を定着する定着装置４、排紙ローラ３を備えている。

つぎに、プリンタ１００の動作を説明する。個々のトナー像形成ユニット１０１Ｙ，１０１Ｃ，１０１Ｍ，１０１Ｋで、その感光体２１Ｙ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｋを回転し、感光体２１Ｙ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｋの回転とともに、まず帯電装置１７Ｙ，１７Ｃ，１７Ｍ，１７Ｋで感光体２１Ｙ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｋの表面を一様に帯電する。次いで画像データを光書込ユニット９からのレーザによる書込み光を照射して感光体２１Ｙ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｂ上に静電潜像を形成する。その後、現像装置１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋによりトナーが付着され静電潜像を可視像化することで各感光体２１Ｙ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｋ上にそれぞれ、イエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの単色画像を形成する。また、不図示の駆動モータで駆動ローラ１ａを回転駆動して他の従動ローラ１ｂ、二次転写ローラ５を従動回転し、中間転写ベルト１を回転搬送して、その単色画像を一次転写装置１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｋで中間転写ベルト１上に順次転写する。これによって中間転写ベルト１上に合成カラー画像を形成する。画像転写後の感光体２１Ｙ，２１Ｃ，２１Ｍ，２１Ｋの表面は感光体クリーニング装置で残留トナーを除去して清掃して再度の画像形成に備える。

また、上述の画像形成のタイミングにあわせて、給紙カセット８からは記録紙Ｐが給紙コロ７により繰り出され、レジストローラ６まで搬送され、一旦停止する。そして、記録紙Ｐは上記画像形成動作とタイミングを取りながら、二次転写ローラ５と中間転写ベルト１の間に搬送され、二次転写ローラ５にて中間転写ベルト１上のトナー像を記録媒体Ｓ上に二次転写する。

画像転写後の記録紙Ｐは定着装置４へと送り込まれ、定着装置４で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して機外へ排出される。一方、画像転写後の中間転写ベルト１は、中間転写体クリーニング装置１２で、画像転写後に中間転写ベルト１上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部による再度の画像形成に備える。

なお、各色のトナー像形成ユニット１０１Ｙ、１０１Ｃ、１０１Ｍ、１０１Ｋは、一体的に形成され、本体に着脱可能なプロセスカートリッジとなっている。そして、このプロセスカートリッジは、プリンタ１００本体に固定された図示しないガイドレールに沿って、プリンタ１００本体の手前側に引き出すことができる。また、このプロセスカートリッジをプリンタ１００本体の奥側に押し込むことによって、トナー像形成ユニット１０１Ｙ、１０１Ｃ、１０１Ｍ、１０１Ｋを所定の位置に装填することができる。

図２は、本実施形態における定着装置４の概略構成図である。定着装置４は、弾性ローラであるニップ裏側回転部材たる定着ローラ４１と、ベルト部材たる定着ベルト４３を介して定着ローラ４１と対向するニップ形成回転部材たる加圧ローラ４５とを備える。図２に示すように、定着装置４では、定着ベルト４３が張架ローラとしての加熱ローラ４２と定着ローラ４１とに張架されている。

定着ローラ４１は、シリコーンゴム製でスポンジ状のゴム層と、金属製の芯金とから構成される。加熱ローラ４２は、金属製の中空ローラで内部にハロゲンランプ等の加熱手段であるヒータ４４を内蔵しており、これによって定着ベルト４３を内側から加熱している。また、加熱ローラ４２と定着ベルト４３を介して対抗する位置には、温度検知手段であるサーミスタ４８を配置し、サーミスタ４８の温度検知に基づき、その設定温度となるようにヒータ４４を制御している。

加圧ローラ４５は、定着ローラ４１側に加圧されている。また、加圧ローラ４５は、定着駆動部４０２（図４参照）によって回転しており、これにより定着ベルト４３が回転し定着ローラ４１が従動回転するようになっている。また、定着装置４には、定着ベルト４３を内周面から押圧し定着ベルト４３を外側へ屈曲させるように接触するテンションローラ４７が設けられている。このテンションローラ４７は、不図示のバネによって定着ベルト４３を外側へ加圧しており、これにより、定着ベルト４３にテンションが付与されている。なお、本実施形態においては、加圧ローラ４５を回転駆動させているが、定着ローラ４１を回転駆動させ、加圧ローラ４５を従動回転させてもよい。

加圧ローラ４５はアルミ又は鉄等の芯金の上にシリコーンゴムなどの弾性層を設けてあり、表層はＰＦＡ（四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシ樹脂）やＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）の離型層となっている。定着ベルト４３はニッケル、ポリイミドなどの基材にＰＦＡやＰＴＦＥなどの離型層を有するもの、または、その中間にシリコーンゴムなどの弾性層を設けたもので構成されている。ヒータ４４としてはハロゲンヒータに限るものではなく、ＩＨヒータの場合もある。

記録紙Ｐは定着ローラ４１と加圧ローラ４５により形成されるニップに向かって進入する。そしてニップ部において所定の熱と圧力を与えて画像を定着させて搬送される。

図３は、定着装置４の定着ベルト４３表面の温度プロファイルと定着ローラ４１のゴム層内部の温度プロファイルとを示したグラフである。図３（ａ）は、朝一の立ち上がりの状態からヒータ点灯開始をした状態を示すグラフであり、（ｂ）は、加熱飽和状態における定着装置４の定着ベルト表面４３の温度プロファイルと定着ローラ４１のゴム層内部の温度プロファイルとを示したグラフである。
図３（ａ）に示すように、朝一の立ち上がりの状態からヒータ点灯開始をしたとき、定着ベルト４３の表面は１０分程度で所定の温度（図では、１７０℃）まで上昇するが、定着ローラ４１のゴム層内部の温度はそれに対して応答遅れがあり、定着ベルト４３と定着ローラ４１ゴム層内部温度が定着ベルト４３の表面温度と同じ温度になるまで、およそ２５分必要である。

従来の定着装置４においては、サーミスタ４８が検知した定着ベルト４３の表面温度が所定の温度（図では、１７０℃）に到達した時点で、ウォームアップ動作を終了し、印刷ジョブを開始して、定着ニップに記録紙を通紙していた。しかし、図３（ａ）に示すように、朝一の立ち上がりの状態からヒータ点灯開始をした場合、定着ベルト４３の表面温度が所定の温度（１７０℃）に達していても、定着ローラ４１のゴム層内部の温度は、所定の温度（１７０℃）に達していない。そのため、定着ベルト４３の表面温度が所定の温度（１７０℃）に達した時点では、定着ローラ４１は、所定量、熱膨張しておらず、ニップ圧が、所定の圧よりも低かったり、ニップ長さが、所定の長さよりも短かったりする。また、定着ニップに記録紙を通紙したとき、定着ベルト４３の熱量が、記録紙だけでなく、定着ローラ４１にも奪われてしまう。その結果、記録紙上のトナー像に所定の熱量を付与できず、また、所定の圧力を加えることができないので、定着不良が生じてしまう。

一方、図３（ｂ）に示すように、定着装置４が十分温まっている状態のときは、定着ベルト４３の表面温度と定着ローラ４１のゴム層内部温度とは、ほぼ所定温度である。よって、このときは、定着ローラ４１は、所定量熱膨張しており、所定のニップ圧、所定のニップ長さとなっている。また、定着ベルト４３から定着ローラ４１に熱量が奪われることもほとんどない。よって、図３（ｂ）に示す、加熱飽和状態のときは、定着ベルト４３の表面温度が所定の温度で印刷ジョブを開始することで、定着ニップに通紙された記録紙上のトナー像に所定の熱量の圧力を付与でき、良好な画像を得ることができる。

よって、本実施形態においては、朝一の立ち上がりの状態のときなど、定着ベルトの表面温度が所定の温度に達していても、定着ローラのゴム層内部の温度が１７０℃に達していない状態のときに、印刷ジョブ信号を受信した場合は、所定時間プレ回転動作を行うウォームアップ動作を行ってから印刷ジョブを開始し、図３（ｂ）に示すような、定着装置４が十分温まっており、定着ローラのゴム層内部の温度がほぼ所定の温度に達しているときは、印刷ジョブ信号を受信したら、直ぐに、印刷ジョブを開始するようにした。以下に、具体的に説明する。

図４は、プリンタ１００の制御ブロック図である。
同図においては、制御手段としての制御部４００は、プリンタ１００に搭載されている各種機器の駆動を制御するものである。この制御部４００には、様々な機器が接続されているが、同図においては、定着装置４の制御に関する機器だけを示している。制御部４００には、定着ベルト４３を駆動するための定着駆動部４０２、ヒータ４４、不揮発性メモリ４０１、サーミスタ４８などが接続されている。制御部４００は、サーミスタ４８の定着ベルト４３の表面温度の検知結果に基づいて、ヒータ４４をＯＮ−ＯＦＦ制御している。一例を挙げると、サーミスタ４８による定着ベルト４３の表面温度の検知結果が、所定の温度（例えば、１７０℃）＋α℃（α＞０）となったら、ヒータ４４をＯＦＦにする。そして、サーミスタ４８による定着ベルト４３の表面温度の検知結果が、所定の温度（例えば、１７０℃）−β℃（β≧０）となったら、ヒータ４４をＯＮにするのである。不揮発性メモリ４０１には、ヒータ４４の作動履歴を記憶している。

図５は、本実施形態の制御フロー図である。
図５に示すように、印刷ジョブ信号を受信（Ｓ１のＹＥＳ）したら、制御部４００は、定着駆動部４０２を制御して定着ベルト４３を回転させる（Ｓ２）。次に、不揮発性メモリ４０１から過去一時間以内のヒータ点灯時間Ｔｈを読み出す（Ｓ３）。次に、ヒータ点灯時間Ｔｈが、３０分を越える場合（Ｓ４のＹＥＳ）は、ヒータ４４の熱量が、定着ベルト４３を介して、十分に定着ローラ４１に供給されており、定着ローラ４１のゴム層内部まで、所定の温度に達している。よって、この場合は、定着ローラ４１は、所定の熱膨張量となっており、ニップ圧、ニップ長さが、所定の長さとなっている。よって、この場合は、サーミスタ４８で検知した定着ベルト４３の表面温度が所定の温度に達した段階（Ｓ６ＹＥＳ）で、印刷ジョブをスタートさせる（Ｓ７）。

一方、ヒータ４４の累計点灯時間Ｔｈが３０分以下のとき（Ｓ４のＮＯ）は、定着ローラ４１に定着ベルト４３を介してヒータ４４の熱量が十分に供給されておらず、定着ローラ４１のゴム層内部温度が所定の温度よりも低いおそれがある。よって、この場合は、定着ローラの熱膨張量が、所定の熱膨張に達しておらず、ニップ圧が所定値よりも低く、ニップ長さが所定値よりも短いおそれがある。よって、この場合は、ウォームアップ動作として、所定時間（３０−Ｔｈ分）、定着ベルト４３を回転させるプレ回転動作を実行する（Ｓ５）。所定時間（３０−Ｔｈ分）プレ回転動作を実行したら、印刷ジョブを実行する（Ｓ７）。

図６を用いて、具体的に説明すると、朝一の立ち上がりの状態から１０分経過した時点で、印刷ジョブ信号を受信した場合、ヒータ点灯時間Ｔｈは、１０分であるので、定着ローラ４１のゴム層内部温度は、所定の温度にまで達してしない。よって、このときは、２０分（３０分−１０分）、定着ベルト４３をプレ回転させてから印刷ジョブを開始する。図６に示すように、印刷ジョブ信号を受信してから、１５分経過後には、定着ローラ４１のゴム層の内部温度は、所定の温度に達しているため、この図を見る限りでは、過剰なプレ回転動作を行っている。しかし、この図６に示す例では、常温（２３℃）のときの例であり、低温環境下では、当然、図６に示す場合に比べて、定着ローラ４１のゴム層内部温度が、所定の温度に達するまでの時間が長くなる。すなわち、本実施形態のプレ回転させる時間は、低温環境下でも、定着ローラ４１のゴム層内部が、所定の温度に到達時間に設定しているのである。もちろん、装置の雰囲気温度と、ヒータ４４の累計点灯時間Ｔｈとに基づいて、プレ回転動作させる時間を決めてもよい。すなわち、低温環境下では、（３０−Ｔｈ）分、常温環境下では、（２５−Ｔｈ）分という具合である。

また、図６に示すように、装置立ち上げ後、定着ベルト４３の表面温度が所定温度に達するまでの間の１０分間は、ヒータ４４は、ＯＮ状態（点灯状態）を維持し続けるが、定着ベルト４３の表面温度が１７０℃に達してからは、ヒータ４４は、ＯＮ状態とＯＦＦ状態とが交互に切り替わる制御となり、装置を立ち上げてから定着ローラ４１のゴム層内部の温度が所定の温度に達するまでの累計のヒータ点灯時間は、約（１０分＋（１５／２）分）＝１７．５分であり、過去一時間以内のヒータ点灯時間Ｔｈが、２０分もあれば、十分に定着ローラ４１のゴム層内部温度は、所定の温度に達している。しかし、この図６に示す例では、常温（２３℃）のときの例であり、低温環境下では、当然、図６に示す場合に比べて、定着ローラ４１のゴム層内部温度が、所定の温度に達するまでの必要な熱量が多くなる。すなわち、本実施形態のヒータ４４の累計点灯時間の閾値は、低温環境下でも、定着ローラ４１のゴム層内部が、所定の温度に到達するのに必要な加熱時間に設定しているのである。もちろん、装置の雰囲気温度に基づいて、プレ回転動作を行うか否かの閾値を変えてもよい。

また、図７に示すように、定着装置４が十分温まっている加熱飽和状態においては、ヒータ４４は、所定時間ＯＮの後、所定時間ＯＦＦというような点灯制御となる。通常は、一時間あたりのＯＮ状態の累計時間の方が、ＯＦＦ状態の累計時間よりも長くなるので、ヒータ４４の累計点灯時間は、３０分を超える。よって、定着装置４が十分温まっている加熱飽和状態においては、プレ回転動作を行わずに、印刷ジョブが開始される。

このように、ヒータ４４の累計加熱時間を用いることにより、定着ベルト４３を介して、定着ローラ４１のゴム層に付与された熱量を把握することができ、定着ローラ４１のゴム層内部の温度を予測することができる。そして、加熱時間が短く、定着ローラ４１のゴム層が均一に温まっていないときは、プレ回転動作を行うので、定着ローラ４１のゴム層内部温度が所定の温度に均一になった状態で、定着ニップに記録紙を通紙することができる。これにより、通紙時の定着ローラ４１の熱膨張のロバスト性を高めることができ、定着不良を抑制することができる。

ヒータ４４の作動履歴を揮発性のメモリに記憶しておいた場合、不要な電源ＯＦＦがなされ、直ぐに電源をＯＮにした場合、作動履歴が消えてしまう。その結果、実際は、ヒータ４４の過去一時間以内のヒータ点灯時間Ｔｈが、３０分を超えており、定着ローラ４１のゴム層内部温度が所定温度に達しているにも係らず、メモリの作動履歴がないので、電源復帰後の印刷ジョブにおいて、過去一時間以内のヒータ点灯時間Ｔｈが、３０分未満と判断されて、プレ回転動作が行われる虞がある。

一方、本実施形態においては、不揮発性メモリ４０１にヒータ４４の作動履歴を記憶しているので、上記のような不要な電源ＯＦＦからの復帰後の印刷ジョブにおいて、不要な電源ＯＦＦ前のヒータ点灯時間も累計点灯時間に加味される。よって、不要な電源ＯＦＦからの復帰後において、ゴム層内部温度が所定温度に達しているにも係らず、プレ回転動作が行われるのを抑制することができる。

また、上述では、ヒータ４４の作動履歴として、過去一時間以内のヒータ点灯時間Ｔｈに基づいて、プレ回転動作を行うか否かの判定を行っているが、これに限られない。以下、変形例として、説明する

［変形例１］
図８は、変形例１の制御フロー図である。
この変形例１は、装置の電源がＯＮされてから３０分以上経過しており、かつ、１０分以内にヒータ４４が点灯した履歴があるときは、プレ回転動作を行わないようにした例である。

図８に示すように、印刷ジョブ信号を受信したら（Ｓ１１）、制御部４００は、定着駆動部４０２を制御して定着ベルト４３を回転させる（Ｓ１２）。不揮発性メモリ４０１から作動履歴を読み出し（Ｓ１３）、１０分以内にヒータ４４の点灯履歴があるか否かをチェックする（Ｓ１４）。１０分以内にヒータ点灯履歴がないとき（Ｓ１４のＮＯ）は、定着ローラ４１のゴム層内部が、所定温度以下の可能性があるので、１５分間のプレ回転動作を行う（Ｓ１７）。また、先の図３（ａ）に示すように、１０分以内にヒータ４４の点灯履歴があっても、朝一の立ち上がりにおいては、定着ローラ４１のゴム層内部が所定の温度にまで到達していない場合がある。よって、１０分以内にヒータ点灯履歴があって（Ｓ１４のＹＥＳ）も、３０分以内に装置の電源ＯＮの履歴がある場合（Ｓ１５のＹＥＳ）は、定着ローラ４１のゴム層内部温度が所定温度でない可能性があるので、１５分間のプレ回転動作を行って（Ｓ１７）から、印刷ジョブをスタートさせる（Ｓ１８）。

一方、１０分以内にヒータ４４の点灯履歴があり（Ｓ１４のＹＥＳ）、かつ、３０分以内に装置の電源ＯＮの履歴がない場合（Ｓ１５のＮＯ）は、図３（ｂ）に示した加熱飽和状態のときの状態であり、定着ローラ４１のゴム層内部温度が所定温度になっている。よって、このときは、定着ベルト４３の温度が所定の温度に到達後（Ｓ１６のＹＥＳ）、印刷ジョブをスタートする（Ｓ１８）。

この変形例１においても、通紙時の定着ローラ４１の熱膨張のロバスト性を高めることができ、定着不良を抑制することができる。また、不揮発性メモリ４０１にヒータ点灯ＯＮの時刻と、装置の電源のＯＮの時刻とを記憶しておけばよいため、現在から１時間前までのヒータ４４の点灯履歴を記憶する場合に比べて、不揮発性メモリ４０１のメモリ容量を少なくできるというメリットがある。

［変形例２］
図９は、変形例２の制御フロー図である。
この変形例２においては、ヒータ４４の熱量、記録紙に吸着される熱量や定着装置の筐体へ熱伝導する熱量など定着ローラ４１に伝達されない熱損失量とに基づいて算出した定着ローラ４１が持つ熱量を算出し、この算出した熱量から、プレ回転動作を行うか否かを決めるものである。

図９に示すように、印刷ジョブ信号を受信（Ｓ２１のＹＥＳ）したら、制御部４００は、定着駆動部４０２を制御して定着ベルト４３を回転させる（Ｓ２２）。不揮発性メモリ４０１から作動履歴を読み出し（Ｓ２３）、作動履歴に基づいて、定着ローラ４１が持つ熱量Ｗを算出する（Ｓ２４）。

不揮発性メモリ４０１には、ヒータ４４の作動履歴として、印刷ジョブ信号を受信した時点から１００分前までの（ａ）通紙時におけるヒータ４４の作動時間ΔＴｊｏｂ、（ｂ）非通紙時におけるヒータ４４の作動時間ΔＴｏｎとを記憶している。そして、下記式を時間積分することで、印刷ジョブ信号受信時の定着ローラ４１の熱量Ｗを算出する。
Ｗ＝０．５＊ΔＴｊｏｂ＊ｅｘｐ（−ｔ／１００）＋ΔＴｏｎ＊ｅｘｐ（−ｔ／１００）・・・・（式１）

上記ｔは、印刷ジョブ信号受信した時点を０とし、その時点から遡った時間である。また、係数０．５は、記録紙にもっていかれる熱量を模擬しており、ｅｘｐの項は、放熱をモデル化している。例えば、図１０に示すような温度プロファイルの場合、算出される熱量Ｗの式は、次の通りとなる。
Ｗ＝∫０．５＊ΔＴｊｏｂ＊ｅｘｐ（−ｔ／１００）ｄｔ＋∫ΔＴｏｎ１＊ｅｘｐ（−ｔ／１００）ｄｔ＋∫ΔＴｏｎ２＊ｅｘｐ（−ｔ／１００）ｄｔ
上記ΔＴｊｏｂにおける積分区間は、ｔ４〜１００であり、上記ΔＴｏｎ１の積分区間は、ｔ１〜ｔ２であり、上記ΔＴｏｎ２の積分区間は、ｔ３〜ｔ４である。

そして、算出した熱量Ｗが２０を超える場合（Ｓ２５のＹＥＳ）は、定着ローラ４１の内部まで十分に加熱されていると判断して、プレ回転動作を行わずに定着ベルト４３の温度が所定の温度に到達した時点（Ｓ２６のＹＥＳ）で、印刷ジョブを開始する（Ｓ２８）。

一方、算出した熱量Ｗが２０以下の場合（Ｓ２５のＮＯ）は、定着ローラ４１のゴム層内部が所定の温度でない場合があるので、１５分間のプレ回転動作を実施（Ｓ２７）した後に、印刷ジョブを開始する（Ｓ２８）。プレ回転動作の時間は、算出した熱量Ｗの値に応じて、適宜決めてもよい。

この変形例２においても、通紙時の定着ローラ４１の熱膨張のロバスト性を高めることができ、定着不良を抑制することができる。また、実際の定着ローラ４１への熱収支を演算することにより、印刷ジョブ信号受信時における定着ローラの熱膨張状態を精度よく予測することができる。

［変形例３］
図１１は、変形例３の制御フロー図である。
装置によっては、消費電力の削減のため、非通紙時においては、ヒータ４４に印加する電圧を落として待機モードにするものがある。この待機モードの時間ＷＴが長いと、定着ローラ４１の内部温度が下がっていく。その結果、図１２に示すように、印刷ジョブ信号を受けて、ヒータ４４に印加する電圧を通常の状態に戻した場合、定着ベルト４３は、すぐに、所定の温度にまで立ち上がるが、定着ローラ４１のゴム層の内部温度は、所定の温度にまで到達していない。一方、待機時間が短いときは、図１３に示すように、定着ベルト４３が所定の温度となったとき、定着ローラ４１のゴム層の温度も所定の温度に到達している。よって、この変形例３は、印刷ジョブ信号を受信したとき、待機モードであるときは、待機モードの時間ＷＴに基づいて、プレ回転動作を行うか否かを決めるものである。

図１１に示すように、印刷ジョブ信号を受信した（Ｓ３１のＹＥＳ）とき、待機モードのとき（Ｓ３３）は、不揮発性メモリ４０１に記憶されている作動履歴として、（待機モードの時間）待機時間ＷＴを読み出す。待機時間が所定値ａ以下のとき（Ｓ３５のＹＥＳ）は、先の図１３に示すように、定着ベルト４３の温度が所定の温度に到達したとき、定着ローラ４１のゴム層の内部温度も所定温度に達しているので、プレ回転動作を行わず、プリントジョブを開始する（Ｓ４１）。

一方、待機時間ＷＴが所定値ａを超えるとき（Ｓ３５のＮＯ）は、先の図１２に示すように、定着ローラ４１のゴム層内部の温度が低下しており、定着ベルト４３の表面温度が所定値に達しても、定着ローラ４１のゴム層内部の温度が、所定値に達していない場合がある。よって、この場合は、１５分間のプレ回転動作を行って（Ｓ３６）、定着ローラ４１のゴム層内部の温度が所定値に到達させてから、印刷ジョブをスタートさせる（Ｓ４１）。

一方、待機モードでなかった場合（Ｓ３３のＮＯ）は、先の図５に示す制御フロー同様、過去一時間以内のヒータ点灯時間Ｔｈに基づき、プレ回転動作を行うか否かを判定する。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の（１）〜（７）態様毎に特有の効果を奏する。
（１）
定着ベルト４３などの無端移動する無端状のベルト部材と、上記ベルト部材のループ外側で回転しながら、上記ベルト部材のおもて面に当接して定着ニップを形成する加圧ローラ４５などのニップ形成回転部材と、上記ベルト部材のループ内側における上記定着ニップの裏側で、上記ベルト部材を自らの周面に掛け回して回転する定着ローラ４１などのニップ裏側回転部材と、上記ベルト部材を、上記ニップ裏側回転部材に対する掛け回し位置とは異なる位置で加熱するヒータ４４などの加熱手段とを有し、上記定着ニップ内に挟み込んだ記録シートを上記定着ニップ内で加熱及び加圧して上記記録シートに対してトナー像の定着処理を施す定着装置において、上記加熱手段の作動履歴を記憶する不揮発性メモリ４０１などの記憶手段と、上記記憶手段に記憶された上記加熱手段の作動履歴に基づいて、上記ニップ裏側回転部材を昇温させるプレ回転動作などのウォーミングアップ動作を行うよう制御する制御部などの制御手段とを設けた。
かかる構成を備えることにより、上述したように、ニップ裏側回転部材が、所定の熱膨張量となった状態で、記録シートを定着ニップへ通紙することができるので、所定のニップ圧、所定のニップ長さで、記録シート上のトナーに対して定着処理を行うことができる。これにより、トナー像を定着するときにおけるニップ裏側回転部材の熱膨張のロバスト性を高めることができ、定着不良を抑制することができる。

（２）
上記（１）に記載の態様の定着装置において、上記記憶手段は、不揮発性メモリである。不要に電源がＯＦＦにされて、その後直ぐに電源をＯＮした場合でも、作動履歴が記憶手段に残っている。よって、不要に電源がＯＦＦにされて、その後直ぐに電源をＯＮにして、印刷ジョブを開始しても、加熱手段の作動履歴に基づいた制御を行うことができる。

（３）
また、上記（１）または（２）に記載の態様の定着装置において、上記記憶手段は、上記加熱手段の作動履歴として、現在から所定期間遡った間の累計加熱時間を記憶しており、上記制御手段は、上記累計加熱時間が、所定値以下のとき、上記ウォーミングアップ動作を行うよう制御する。
かかる制御を行うことで、累計加熱時間が所定値以下で、上記ニップ裏側回転部材に十分な熱量が供給されておらず、上記ニップ裏側回転部材が所定の温度に達していない場合にウォーミングアップ動作が行われる。これにより、上記ニップ裏側回転部材が所定の温度の状態で、記録シートを定着ニップに通紙することができる。これにより、所定のニップ圧、所定のニップ長さで定着処理を行うことができ、定着不良を抑制することができる。また、上記累計加熱時間が、所定値以上のときは、ウォームアップ動作を行わずに、定着ニップに記録シートを通紙させるので、装置にダウンタイムが生じるのを抑制することができる。
本実施形態においては、現在から所定期間遡った間の累計加熱時間として、印刷ジョブ信号を受信してから１時間遡った間の累計加熱時間とし、上記累計加熱時間が、３０分以下のとき、上記ウォーミングアップ動作を行うよう制御した。

（４）
また、上記（１）または（２）に記載の態様の定着装置において、上記記憶手段は、上記加熱手段の作動履歴として、上記加熱手段が作動した最新の時刻と、当該装置の電源がＯＮになった時刻とを記憶しており、上記制御手段は、上記加熱手段が作動した最新の時刻に基づいて、現在から所定期間遡った間に上記加熱手段が作動したか否かと、当該装置の電源がＯＮになった時刻に基づいて、現在から所定期間遡った間に電源がＯＮになったら否かとを調べ、現在から所定期間遡った間に上記加熱手段が作動していない場合、または、現在から所定期間遡った間に電源がＯＮとなっていた場合は、上記ウォーミングアップ動作を行うよう制御する。
現在から所定期間遡った間に上記加熱手段が作動していない場合は、上記ニップ裏側回転部材の温度が低下しており、上記ニップ裏側回転部材が所定の熱膨張量になっていないおそれがある。よって、この場合、ウォーミングアップ動作を行って、上記ニップ裏側回転部材の温度を所定の温度にまで昇温させる。これにより、ニップ裏側回転部材の熱膨張量が所定の状態で、定着ニップに記録シートを搬送することができ、所定のニップ圧、所定のニップ長さで定着処理を行うことができ、定着不良を抑制することができる。また、先の図３（ａ）に示すように、朝一の電源ＯＮのときなど、上記ニップ裏側回転部材が常温にまで低下した状態のとき、現在から所定期間遡った間に上記加熱手段が作動していても、上記ニップ裏側回転部材の温度が、所定の温度になっていない場合がある。よって、現在から所定期間遡った間に電源がＯＮとなっていた場合は、上記ウォーミングアップ動作を行うよう制御することにより、ニップ裏側回転部材の熱膨張量が所定の状態で、定着ニップに記録シートを搬送することができ、所定のニップ圧、所定のニップ長さで定着処理を行うことができ、定着不良を抑制することができる。また、現在から所定期間遡った間に上記加熱手段が作動しており、現在から所定期間遡った間に電源がＯＮとなっていない場合は、ウォーム動作を行わずに、定着ニップに記録シートを通紙させるので、装置にダウンタイムが生じるのを抑制することができる。
また、上記（４）に記載の態様においては、記憶手段に電源がＯＮとなった時刻と、最新の加熱手段の作動した時刻とを記憶しておけばよいので、上記（３）に記載の態様に比べて、記憶手段の記憶領域を少なくできるという利点がある。
本実施形態においては、印刷ジョブ信号を受信してから１０分間遡った間に上記加熱手段が作動したか否かを調べ、印刷ジョブ信号を受信してから３０分間遡った間に電源がＯＮされたか否かを調べた。そして、１０分間遡った間に上記加熱手段が作動していない場合、印刷ジョブ信号を受信してから３０分間遡った間に電源がＯＮされた場合、上記ウォーミングアップ動作を行うよう制御した。

（５）
また、上記（１）または（２）に記載の態様の定着装置において、上記記憶手段は、上記加熱時間の作動履歴として、現在の時刻から所定期間遡った間における、上記定着ニップに記録シートを通紙しているときの上記加熱手段の作動時間、非通紙時の上記加熱手段の作動時間を記憶しており、上記制御手段は、現在の時刻から所定期間遡った間における、上記定着ニップに記録シートを通紙しているときの上記加熱手段の作動時間、非通紙時の上記加熱手段の作動時間に基づいて、上記ニップ裏側回転部材の熱量を算出し、算出した熱量が、所定値以下のとき、上記ウォーミングアップ動作を行う。
ニップ裏側回転部材の熱量が所定値以下のときは、ニップ裏側回転部材の熱膨張量が、所定値以下の場合があるので、ウォームアップ動作を行って、ニップ裏側回転部材を昇温させてから、定着ニップへ記録シートを通紙させる。これにより、ニップ裏側回転部材が、所定量熱膨張した状態で、定着処理を行うことができ、定着不良を抑制することできる。また、ニップ裏側回転部材の熱量が所定値を超える熱量であり、所定の熱膨張量になっている場合は、ウォームアップ動作を行わずに、記録シートを定着ニップに通紙させるので、装置にダウンタイムが生じるのを抑制することができる。

（６）
また、上記（１）〜（５）に記載のいずれかの態様の定着装置において、上記加熱手段として、赤外線ヒータを用いた。
かかる構成を備えることで、安価な構成でベルト部材、ニップ裏側ローラを加熱することができる。

（７）
記録シートにトナー像を形成するトナー像形成手段と、トナー像が形成された記録シートに対してそのトナー像の定着処理を施す定着手段とを備える画像形成装置において、上記定着手段として、上記（１）乃至（６）に記載の何れか態様の定着装置を用いた。
かかる構成を備えることにより、定着不良が抑えられた高品位な画像を得ることができる。

４：定着装置
４１：定着ローラ
４２：加熱ローラ
４３：定着ベルト
４４：ヒータ
４５：加圧ローラ
４８：サーミスタ
４００：制御部
４０１：不揮発性メモリ
４０２：定着駆動部

特開２００５−１５６７６９号公報

Claims (5)

1. 無端移動する無端状のベルト部材と、
   上記ベルト部材のループ外側で回転しながら、上記ベルト部材のおもて面に当接して定着ニップを形成するニップ形成回転部材と、
   上記ベルト部材のループ内側における上記定着ニップの裏側で、上記ベルト部材を自らの周面に掛け回して回転するニップ裏側回転部材と、
   上記ベルト部材を、上記ニップ裏側回転部材に対する掛け回し位置とは異なる位置で加熱する加熱手段とを有し、
   上記定着ニップ内に挟み込んだ記録シートを上記定着ニップ内で加熱及び加圧して上記記録シートに対してトナー像の定着処理を施す定着装置において、
   上記加熱手段が作動した最新の時刻と、当該装置の電源がＯＮになった時刻とを記憶する記憶手段と、
   上記加熱手段が作動した最新の時刻に基づいて、現在から所定期間遡った間に上記加熱手段が作動したか否かと、当該装置の電源がＯＮになった時刻に基づいて、現在から所定期間遡った間に電源がＯＮになったか否かとを調べ、現在から所定期間遡った間に上記加熱手段が作動していない場合、または、現在から所定期間遡った間に電源がＯＮとなっていた場合は、上記定着ニップに上記記録シートを通紙させる前に所定時間上記ベルト部材を回転させるプレ回転動作を行うよう制御する制御手段とを設けたことを特徴とする定着装置。
2. 請求項１の定着装置において、
   上記制御手段は、現在から所定期間遡った間に上記加熱手段が作動しており、かつ、現在から所定期間遡った間に電源がＯＮとなっていない場合は、上記定着ベルトの温度が所定の温度になったら、上記定着ニップに上記記録シートを通紙させるよう制御することを特徴とする定着装置。
3. 請求項１または２の定着装置において、
   上記記憶手段は、不揮発性メモリであることを特徴とする定着装置。
4. 請求項１乃至３いずれかの定着装置において、
   上記加熱手段として、赤外線ヒータを用いたことを特徴とする定着装置。
5. 記録シートにトナー像を形成するトナー像形成手段と、トナー像が形成された記録シートに対してそのトナー像の定着処理を施す定着手段とを備える画像形成装置において、
   上記定着手段として、請求項１乃至４の何れかの定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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