JP2013105130A - 画像加熱装置、画像形成装置、及び画像加熱システム - Google Patents

Abstract

【課題】用紙後端が定着装置を通過する前にヒータをＯＦＦした場合、定着不良などの画像不良が生じたり、消費電力があまり低減できなかった。
【解決手段】定着装置の温度状態や本体設置環境、用紙の種類等に応じてヒータＯＦＦするタイミングを制御する。
【選択図】図６

Description

本発明は、画像加熱装置、画像形成装置、及び画像加熱システムに関する。

画像加熱装置としては、記録材に形成された未定着画像を定着する定着装置や、記録材に定着された画像を加熱することにより画像の光沢度を向上させる光沢度付与装置が挙げられる。画像形成装置としては、例えば電子写真方式を利用して、画像を記録材上に形成してハードコピーを得る複写機、ファクシミリ、プリンタ、それらの複合機能などが挙げられる。

近年、電子写真方式を用いた画像形成装置では省エネルギー化の観点から、記録材に形成された未定着画像を定着する画像加熱装置としては、熱容量が小さな定着装置が提案され、実用化されている。定着装置の低熱容量化の具体的な施策として、ベルト状のエンドレスベルト（以下定着ベルトと称す）を定着部材として用いる、ベルト定着方式があり、以下の構成が提案されている。

特許文献１には、発熱体としてのセラミックヒータ（以下ヒータと称す）を定着部材と加圧部材とで形成するニップ部に配置し、定着ベルトを介してヒータの熱を与えながら定着領域の加圧力で未定着トナー像を記録材面に定着させる方式が記載されている。この方式は、ヒータ及び定着部材の熱容量が小さいため画像形成装置の電源オンから画像形成実行可能状態までの待ち時間が短く（クイックスタート性）、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい（省電力）等の利点がある。

また、省エネルギー化に対しては定着装置への通電時間をできるだけ短縮することが望ましい。そこで、前述のベルト定着方式においてはスタンバイ時にヒータへの通電を行わずに、画像形成動作実行時や画像形成動作の予備動作時のみ、ヒータへ通電するような制御も用いられている。

一方、特許文献２には、記録材の後端が定着装置を通過する前に記録材の位置に基づいて所定のタイミングでヒータをオフして定着装置の余熱により定着させる方法が開示されている。即ち、記録材の位置に基づいて使用する定着装置の熱時定数を考慮した所定のタイミングで定着装置のヒータへの通電をオフしている。このような制御を行うことにより、画像形成動作中の電力を低減することができる。

特開２００６−２９３２２５号公報 特開平８−１７１３０７号公報

本発明は特許文献２の技術を更に発展させたものである。即ち、ベルト定着方式などの熱容量が小さい定着装置を用いた場合、定着装置の温度状態によってヒータをオフした際の定着装置の温度低下量が大きく変化する。そして、定着装置が冷えている状態では温度低下量が大きく、定着装置が十分温まった状態では温度低下量が小さくなる。そのため、ヒータへの通電をオフするタイミングによっては、温度低下が大きすぎて定着不良が発生する場合や、消費電力の低減効果があまり得られない場合があることが判明した。

また、通紙される記録材の種類や装置の設置環境によっても、定着可能な温度や定着装置の温度低下量が異なるため、同様の事象が生じる場合があることが判明した。

そこで本発明の目的は、加熱手段をオフするタイミングを各種条件に基づいて適切に制御することで、画像不良を発生させることなく消費電力量を低減することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、画像を担持して搬送される記録材を加熱手段による熱を用いて加熱する画像加熱手段と、前記画像加熱手段の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段が検知する温度に基づいて前記加熱手段の加熱動作を制御する温度制御手段と、前記画像加熱手段よりも記録材搬送方向上流側において搬送路上の記録材の位置を検知する記録材検知手段と、前記加熱手段の加熱動作を停止するタイミングを記録材の後端が前記画像加熱手段を通過するタイミング以前に決定する加熱停止制御手段と、を有し、前記温度制御手段は前記記録材検知手段により検知した記録材の位置に基づいて前記加熱停止制御手段が決定したタイミングにて前記加熱手段の加熱動作を停止することを特徴とする。

また、上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱システムの代表的な構成は、画像を担持した記録材を搬送する搬送路と、前記搬送路を搬送される加熱手段による熱を用いて加熱する画像加熱手段と、前記画像加熱手段の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段が検知する温度に基づいて前記加熱手段の加熱動作を制御する温度制御手段と、前記画像加熱手段よりも記録材搬送方向上流側において搬送路上の記録材の位置を検知する記録材検知手段と、前記加熱手段の加熱動作を停止するタイミングを記録材の後端が前記画像加熱手段を通過するタイミング以前に決定する加熱停止制御手段と、を有し、前記温度制御手段は前記記録材検知手段により検知した記録材の位置に基づいて前記加熱停止制御手段が決定したタイミングにて前記加熱手段の加熱動作を停止することを特徴とする。

本発明によれば、画像不良を発生させることなく消費電力量を低減することが出来る。

画像形成装置の一例の概略構成を示す縦断面模式図 その部分的な拡大図 画像形成装置の動作行程図 実施例１における定着装置（画像加熱装置）の要部の横断面模式図 ヒータ（加熱手段）と通電制御回路の構成説明図 実施例１のヒータ通電停止動作のフローチャート 比較例の定着ベルト表面温度推移図 実施例１の定着ベルト表面温度推移図

次に図面を参照しながら、本発明の実施形態の具体例（実施例）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
《画像形成装置例の説明》
図１は本発明に従う画像加熱装置或いは画像加熱システムを搭載した画像形成装置の一例であるカラー電子写真プリンタ（以下、単にプリンタと記す）１の概略構成を示す縦断面模式図である。図２はその部分的な拡大図である。

プリンタ１は制御回路部（制御手段：ＣＰＵ）５０と通信可能に接続したホスト装置５１からの入力画像情報に応じて作像動作（プリント動作）して、シート状の記録材Ｐにフルカラー画像を形成してハードコピーとして出力することができる。ホスト装置５１はコンピュータ、イメージリーダー、ファクシミリ等である。制御回路部５０は装置５１や操作部５２と信号の授受をする。また、プリンタ１側の各種の作像機器と信号の授受をして作像シーケンス制御を司る。記録材Ｐはトナー像が形成されるものである。普通紙、樹脂製シート状物、厚紙、オーバーヘッドプロジェクター用シートなどが挙げられる。

プリンタ１の本体内には図面上左側から右側にかけて、第１乃至第４の４つの画像形成部Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋが水平方向に並べられて配設されている。各画像形成部はいずれもレーザー露光方式の電子写真プロセス機構であり、現像器に収容の現像剤（トナー）の色が異なるだけで、互いに同様な構成である。

即ち、各画像形成部は、それぞれ、矢印の反時計方向に所定の速度で回転駆動されるドラム型の電子写真感光体（像担持体：以下、ドラムと記す）１１を有する。また、各ドラム１１の周囲には、ドラム１１に作用するプロセス手段としての、帯電器１２、レーザースキャナ１３、現像器１４、一次転写ブレード１７、クリーナ１５が配置されている。

画像形成部Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋの下側には中間転写ベルトユニット３０が配設されている。ユニット３０は、無端状でフレキシブルな中間転写ベルト（以下、ベルトと記す）３１と、ベルト３１を懸回張設している駆動ローラ３０ａ・テンションローラ３０ｂ・二次転写対向ローラ３０ｃを有する。各画像形成部Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋの一次転写ブレード１７はベルト３１の内側に配設されていて、ベルト３１のローラ３０ｂとローラ３０ａとの間の上行側ベルト部分を介して対応するドラム１１の下面に圧接している。各ドラム１１とベルト３１との当接部が一次転写部である。

ローラ３０ｃにはベルト３１を介して二次転写ローラ３５が圧接している。ベルト３１とローラ３５との当接部が二次転写部である。ベルト３１はローラ３０ａにより矢印の時計方向にドラム１１の回転速度に対応した速度にて循環移動される。

本実施例において、第１の画像形成部Ｙは現像器１４にイエロー（Ｙ）色の現像剤（有彩色カラートナー）が収容されていて、ドラム１１にＹ色トナー像を形成する。第２の画像形成部Ｍは現像器１４にマゼンタ（Ｍ）色の現像剤が収容されていて、ドラム１１にＭ色トナー像を形成する。第３の画像形成部Ｃは現像器１４にシアン（Ｃ）色の現像剤が収容されていて、ドラム１１にＣ色トナー像を形成する。第４の画像形成部Ｂｋは現像器１４にブラック（Ｂｋ）色の現像剤が収容されていて、ドラム１１にＢｋ色トナー像を形成する。

制御回路部５０は装置５１から入力したカラー色分解画像信号に基づいて、各画像形成部Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋを作像動作させる。これにより各画像形成部において回転するドラム１１の面に対して所定の制御タイミングで、それぞれ、Ｙ色、Ｍ色、Ｃ色、Ｂｋ色の色トナー像が形成される。なお、ドラム１１にトナー像を形成する電子写真作像原理・プロセスは公知に属するからその説明は省略する。

各画像形成部のドラム１１の面に形成される上記のトナー像はそれぞれ一次転写部にて、各ドラム１１の回転方向と順方向に、かつ各ドラム１１の回転速度に対応した速度で回転駆動されているベルト３１の外面に対して順次に重畳転写される。これにより、ベルト３１の面に上記のＹ色、Ｍ色、Ｃ色、Ｂｋ色の４つのトナー像の重ね合わせによる未定着のフルカラートナー像（未定着画像）が合成形成される。

一方、制御回路部５０は所定の給紙タイミングにて、給紙カセット２０又はマルチ給紙トレイ２５から記録材Ｐを１枚分離給送する。その記録材が搬送路２１で二次転写部に向って搬送される。搬送路２１には二次転写部よりも記録材搬送方向上流側にレジセンサ（レジストセンサ）２４とレジローラ対（レジストローラ対）２３が配設されている。

レジセンサ２４は、レジローラ対２３よりも記録材搬送方向上流側に設置された記録材の有無を検知するセンサであり、このレジセンサ２４からの信号が制御回路部５０に入力する。制御回路部５０はレジセンサ２４により記録材の有無を検出することで記録材の先後端通過タイミングを検知することができる。即ち、レジセンサ２４は、後述する画像加熱装置としての定着装置（画像定着手段）４０よりも記録材搬送方向上流側において搬送路上の記録材Ｐの位置を検知する記録材検知手段である。

レジローラ対２３は、レジセンサ２４を通って搬送されてくる記録材Ｐの先端部をその時点では回転が停止されているレジローラ対２３のニップ部で一旦受け止めて、記録材Ｐが斜行している場合、真っ直ぐに直す。

そして、制御回路部５０は、走行しているベルト３１上のトナー像の位置と同期を取って、トナー像の先端部が二次転写部に到達したとき記録材Ｐの先端部も丁度二次転写部に到達するタイミングとなるようにレジストローラ対２３の回転駆動を開始させる。レジローラ対２３で二次転写部に導入された記録材は二次転写ローラ３５によってベルト３１上のフルカラーの合成トナー像の一括二次転写を順次に受ける。

二次転写部を出た記録材Ｐはベルト３１の面から分離されて、画像加熱装置としての定着装置４０に導入される。この定着装置４０により、記録材Ｐ上の複数色の未定着トナー像が溶融混色されて記録材面に固着画像として定着される。二次転写部における記録材分離後のベルト３１の面はベルトクリーナ１８により二次転写残トナー等の残留付着物の除去を受けて清掃され、繰り返して作像に供される。定着装置４０までの作像機構部が搬送される記録材に未定着画像を形成する画像形成手段である。

フルカラー以外のモノ黒などの単色或いは２次色若しくは多次色のプリントモードの場合には対応する色の画像形成部が作像動作制御される。また、片面プリントモードの場合においては、定着装置４０を出た記録材Ｐは、予めの指定に従ってフラッパ６１により進路切り換えされて、プリンタ上面に配置されているフェイスダウン排紙トレイ５５に排出される。あるいは、プリンタ側面に配置されているフェイスアップ排紙トレイ６４に排出される。

トレイ５５への排紙の場合は、定着装置４０を出た記録材Ｐは、図２の実線示の第１の姿勢に転換されているフラッパ６１の上面側を通って上方に案内され、搬送路２６により上方搬送される。そして、第１の排紙ローラ２７によりトレイ５５上に画像面下向きで排出される。トレイ６４への排紙の場合は、定着装置４０を出た記録材Ｐは、図２の二点鎖線示の第２の姿勢に転換されているフラッパ６１の下面側を通って直進し、第２の排紙ローラ６３によりトレイ６４上に画像面上向きで排出される。

両面プリントモードの場合は、定着装置４０を出た第１面に対する画像形成・定着済みの記録材Ｐが、第１の姿勢に転換されているフラッパ６１の上面側を通って上方に案内され、搬送路２６により上方搬送される。その記録材Ｐの搬送途中で後端が反転ポイントＲに達したとき、搬送路２６が逆搬送駆動に転換される。これにより、記録材Ｐがスイッチバック搬送されて両面搬送路７０に入る。そして、搬送路７０から再び搬送路２１に入って、表裏反転された状態にて二次転写部に再搬送される。これにより、記録材Ｐは第２面に対する画像転写を受ける。

二次転写部を出た記録材Ｐは再び定着装置４０に導入される。定着装置４０を出た両面プリント済みの記録材Ｐが、片面プリントモードの場合と同様に予めの指定に従ってフラッパ６１により進路切り換えされてトレイ５５又はトレイ６４に排出される。フラッパ６１、スイッチバック搬送路２６等で構成される部分は反転手段の一例である。

《プリンタの動作行程》
図３は制御回路部５０が実行するプリンタ１の動作行程図である。

ａ）前多回転動作
前多回転動作は、プリンタ１のメイン電源スイッチＳＷが投入されたときに実行するプリンタ始動動作行程である。メインモータＭを起動させて各画像形成部のドラム１１を回転駆動させ、所定のプロセス機器について所定のウォーミングアップ動作を実行させる。

ｂ）スタンバイ時（待機時）
スタンバイ時は、所定の前多回転動作が終了したら、メインモータＭを停止させて、ホスト装置５１から制御回路部５０へのプリントスタート信号（画像信号：画像形成実行要求）の入力待ちをしている状態時である。

ｃ）前回転動作
前回転動作は、ホスト装置５１から制御回路部５０へプリントスタート信号が入力されたときに実行するプリント前動作（画像形成動作の予備動作）である。メインモータＭを駆動させてドラム１１を回転駆動させ、所定のプロセス機器について画像形成動作前の所定の準備動作を実行させる。この前回転動作はａ）の前多回転動作中にプリントスタート信号が入力したときにはｂ）のスタンバイ時無しに前多回転動作に引き続いて実行される。

ｄ）プリント動作
ホスト装置５１から制御回路部５０へ入力した画像情報に対応する画像を記録材Ｐに形成する画像形成動作である。所定の前回転動作の終了に引き続いて実行される。この画像形成動作は、モノプリントである場合は、記録材Ｐが一枚だけ搬送されて、その記録材に対するプリント動作がなされる。マルチプリント（連続プリントジョブモード）である場合には、設定された所定複数枚の記録材が所定の間隔（紙間）をあけて連続して搬送され、それらの記録材に対して順次にプリント動作（連続プリント動作）が実行される。

ｅ）紙 間
連続プリントジョブモードにおいて、一の記録材の後端部と次の記録材の先端部との間の間隔部であり、転写部（本実施例では二次転写部）における記録材の非通紙状態時である。

ｆ）後回転動作
設定された１枚または複数枚の記録材に対する一連のプリント動作（画像形成ジョブ）の終了後に実行させる後動作行程である。プリント動作の終了後もメインモータＭの駆動を所定の時間継続させて、所定のプロセス機器に所定の後動作を実行させる。

ｇ）スタンバイ時
所定の後回転動作行程が終了したら、メインモータＭを停止させて、ホスト装置５１から制御回路部５０への次のプリントジョブのスタート信号の入力待ちをしている状態時である。次のプリントジョブのスタート信号が入力すると、再びｃ）〜ｆ）の動作行程サイクルが実行される。

《定着装置》
（１）定着装置の概略構成
図４は本実施例における定着装置（画像加熱装置）４０の要部の横断面模式図である。本実施例における定着装置４０は、特開平４−４４０７５〜４４０８３号公報、特開平４−２０４９８０〜２０４９８４号公報等に開示の、加圧部材駆動式・テンションレスタイプのベルト定着方式の定着装置である。

４０１は画像加熱部材（画像加熱手段）としてのベルトユニット、４０２は加圧部材としての弾性加圧ローラであり、該両者４０１・４０２を上下に並行に配列して圧接させて両者間に定着ニップ部Ｎを形成させている。

ベルトユニット４０１において、４０４は加熱体支持部材兼ベルト内面ガイド部材としての横断面略半円形樋型のヒータガイドであり、断熱性、高耐熱性、剛性を有する高耐熱性樹脂等で構成される。このヒータガイド４０４は図面に垂直方向を長手とする横長部材であり、その下面に長手に沿って設けた溝部に加熱手段としての加熱体（以下、ヒータと記す）４０３を嵌入させて、断熱、固定的に保持させてある。４０６は、ヒータガイド４０４を補強する金属製のステイである。

４０５は可撓性部材としての、耐熱性に優れた円筒状のベルト（以下、定着ベルトと記す）であり、上記のヒータガイド４０４と、ヒータ４０３と、ステイ４０６のアセンブリに対してルーズに外嵌させてある。すなわち、定着ベルト４０５の内周長と、ヒータ４０３とステイ４０６を含むヒータガイド４０４の外周長は、定着ベルト４０５の方を大きくしてあり、従って、定着ベルト４０５はヒータガイド４０４に対して周長が余裕を持つようルーズに外嵌している。

定着ベルト４０５は、例えば厚み３０μｍ〜１００μｍ程度のポリイミドを基層とした薄膜筒で、基層の上にプライマー層を介してＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のコートが施されており、トナー像との離型性を保っている。定着ベルト４０５は、可撓性を有する金属円筒体や金属層を有する複合層構成の円筒体であってもよい。

そして、ベルトユニット４０１側のヒータ４０３の下面に対して、加圧部材としての弾性加圧ローラ４０２を定着ベルト４０５を挟ませて加圧ローラ４０２の弾性に抗して加圧手段（不図示）にて所定の押圧力で加圧当接させてある。これにより、記録材搬送方向ａにおいて、加熱定着に必要な所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させてある。上記ベルトユニット４０１側のステイ４０６は加圧ローラ４０２で加圧された際のヒータガイド４０４やヒータ４０３の変形を防止している。

加圧ローラ４０２は、金属軸４０２ａと、シリコンゴムからなる弾性層４０２ｂと、弾性層４０２ｂの上にプライマー層を介して１０〜１００μｍ程度の厚みを有するＰＦＡ等の離型層４０２ｃと、で構成されている。

加圧ローラ４０２は制御回路部に５０で制御される定着モータＭ４０の駆動力が駆動力伝達機構（不図示）を介して伝達されることで、記録材Ｐを搬送する方向である矢印Ｂの反時計方向に所定の周速度で回転駆動される（加圧部材駆動式）。この加圧ローラ４０２の回転駆動に伴い、加圧ローラ４０２と定着ベルト４０５の外面との定着ニップ部Ｎにおける摩擦力で円筒状の定着ベルト４０５に回転力が作用する。これにより定着ベルト４０５が定着ニップ部Ｎにおいてベルト内面がヒータ４０３の下向き面に密着して摺動しながらヒータガイド４０４の外回りを矢印Ａの時計方向に従動回転する。

定着ベルト４０５の耐磨耗性向上、安定した定着ベルト４０５の回転、及び定着ベルト４０５への均一な熱伝達等を考慮して、ヒータ４０３と定着ベルト４０５の摺擦面に耐熱グリスが塗布されている。本実施例で用いた耐熱性グリスは基油であるパーフロロポリエーテルや、増稠剤としてのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等から構成されているダウコーニングアジアのＨＰ−３００である。

加圧ローラ４０２の回転駆動による定着ベルト４０５の回転がなされ、また後述するようにヒータ４０３に対する通電により該ヒータ４０３が昇温して所定の目標温度に温調される。この状態において、定着ニップ部Ｎの定着ベルト４０５と加圧ローラ４０２との間に未定着トナー像ｔを担持した記録材Ｐが導入され、記録材Ｐのトナー像担持面が定着ベルト４０５の外面に密着して定着ベルト４０５と一緒に定着ニップ部Ｎを通過する。

これにより、ヒータ４０３の熱が定着ベルト４０５を介して記録材Ｐに付与され未定着トナー像ｔが記録材Ｐの面に加熱定着される。定着ニップ部Ｎを通った記録材Ｐは定着ベルト４０５の面から曲率分離されて排出搬送される。

図５は本実施例におけるヒータ４０３と通電制御回路の構成説明図である。ヒータ４０３は、被加熱材としての記録材Ｐの搬送方向ａに対して直交方向を長手とする細長の耐熱性・絶縁性・良熱伝導性の基板４０３ａを有する。この基板４０３ａの表面（定着ベルト摺動面）側に基板長手に沿って形成した抵抗発熱体４０３ｂを有する。この抵抗発熱体４０３ｂを形成したヒータ表面を保護させた耐熱性オーバーコート層４０３ｃを有する。また、抵抗発熱体４０３ｂの長手両端部の給電用電極４０３ｄ・４０３ｅを有する。ヒータ４０３はこの構成において全体に低熱容量のものである。

基板４０３ａは、例えば、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミックス材料が用いられる。抵抗発熱体４０３ｂは、例えば、銀・パラジウム・ガラス粉末（無機結着剤）・有機結着剤を混練して調合したペーストをスクリーン印刷により、基板４０３ａ上に細帯状に形成して得たものである。抵抗発熱体の材料としては、銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）以外にＲｕＯ₂、Ｔａ₂Ｎ等の電気抵抗材料を用いても良い。

給電用電極４０３ｄ・４０３ｅは銀パラジウムのスクリーン印刷パターンを用いた。オーバーコート層４０３ｃは、抵抗発熱体４０３ｂと定着ベルト４０５との電気的な絶縁性と、定着ベルト４０５との摺動性を確保することが主な目的である。オーバーコート層４０３ｃは例えばとして厚さ約５０μｍの耐熱性ガラス層である。

上記のヒータ４０３をオーバーコート層４０３ｃに形成具備させた表面側を下向きに露呈させてステイ４０４の下面側に保持させて固定配設してある。ＴＨはヒータ４０３の温度を検知するために設けられた検温素子であり、ヒータ裏面側、すなわち基板４０３ａの抵抗発熱体４０３ｂを設けた側とは反対面側に配設してある。本実施例では、この検温素子ＴＨとしてサーミスタを用いている。

Ｗｍａｘは定着装置４０に対する記録材Ｓの最大通紙幅である。本実施例において定着装置４０に対する大小各種幅サイズの記録材の通紙は、記録材幅中心の所謂中央基準搬送でなされる。記録材において幅サイズとは，記録材搬送路面内において記録材の搬送方向ａに対して直交する方向の寸法である。Ｏは記録材Ｓの中央基準搬送線（仮想線）である。抵抗発熱体４０３ｂはこの最大通紙幅Ｗｍａｘよりも少し長い。

サーミスタＴＨは大小どの幅サイズの記録材についても通紙域となるヒータ部分の温度を検知するようにヒータ４０３の長手方向中央部（本実施例では中央基準搬送線Ｏの位置にほぼ対応するヒータ部分）に配設されている。そして、このサーミスタＴＨで検知されるヒータ温度（温度に関する電気的な情報）がＡ／Ｄ変換器４１を介して制御回路部５０に入力する。

４２・４３は給電用コネクタであり、ステイ４０４に固定支持させたヒータ４０３の給電用電極４０３ｄ・４０３ｅ部分に嵌着され、給電用電極４０３ｄ・４０３ｅにそれぞれコネクタ４２・４３側の電気接点が接触状態になる。ヒータ４０３は商用電源（ＡＣ電源）４４からトライアック４５を介して給電用電極４０３ｄ・４０３ｅ間に給電されることにより抵抗発熱体４０３ｂが長手全長にわたって発熱して、迅速急峻に昇温する。

その昇温がサーミスタＴＨで検知され、サーミスタＴＨの出力をＡ／Ｄ変換し制御手段部４１に取り込む。制御手段部４１はその情報に基づいてトライアック４５により抵抗発熱体４０３ｂに通電する電力を位相制御あるいは波数制御等により制御して、ヒータ４０３を所定の温度に制御する。

定着ベルト４０５の耐磨耗性向上、安定した定着ベルト４０５の回転、及び定着ベルト４０５への均一な熱伝達等を考慮して、ヒータ４０３と定着ベルト４０５の摺擦面に耐熱グリスが塗布されている。本実施例で用いた耐熱性グリスは基油であるパーフロロポリエーテルや、増稠剤としてのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等から構成されているダウコーニングアジアのＨＰ−３００である。

（２）ヒータ通電制御
本実施例の上記の定着装置４０において、ベルトユニット４０１が、画像ｔを担持して搬送される記録材Ｐを加熱手段であるヒータ４０３の熱を用いて加熱する画像加熱手段である。サーミスタＴＨが画像加熱手段であるベルトユニット４０１の温度を検知する温度検知手段である。制御回路部５０の温度制御機能部が温度検知手段であるサーミスタＴＨが検知する温度に基づいて加熱手段であるヒータ４０３の加熱動作を制御する温度制御手段である。レジセンサ２４が画像加熱手段であるベルトユニット４０１よりも記録材搬送方向上流側において搬送路上の記録材の位置を検知する記録材検知手である。

加熱手段であるヒータ４０３への通電制御動作について図６のフローチャートに基づいて説明する。制御回路部５０の温度制御機能部によるヒータ４０３への通電制御の開始タイミングは、例えば、前多回転動作が終了してプリントスタート信号の入力待ちをしているスタンバイ状態等のプリント動作開始前でも構わない。しかし、消費電力を低減するためにはプリント動作開始時点、または、原稿セット検知やユーザーによる操作部５２への入力検知といったプリント予備動作検知時点から行う方が望ましい。本実施例では、プリント動作開始時点でヒータ４０３への通電制御を開始する場合について説明する。

プリンタ１がプリント動作を開始すると、制御回路部５０の温度制御機能部はヒータ４０３への通電を開始する。また、加圧ローラ４０２の回転駆動を開始することで、定着ベルト４０５および加圧ローラ４０２の全周を加熱して、サーミスタＴＨの検知温度が所定の温度となるまで定着立上げ動作を行う（ステップＳ１、Ｓ２）。

サーミスタＴＨの検知温度が所定の温度に達した後、制御回路部５０の温度制御機能部はプリント中温度制御によりヒータ４０３を制御する（ステップＳ３）。プリント中温度制御においては、ヒータ４０３が所定の定着温度Ｔ＿ｐｒｉｎｔとなるようにサーミスタＴＨの検知温度に基づいてヒータ４０３への通電を制御する。プリント中温度制御は、連続プリント動作中は継続して行われ、この間サーミスタＴＨの検知温度はＴ＿ｐｒｉｎｔにてほぼ一定となる。

また、制御回路部５０の加熱停止制御機能部（加熱停止制御手段）は、後述するように、加熱手段であるヒータ４０３の加熱動作を停止するタイミングを記録材Ｐの後端が画像加熱手段であるベルトユニット４０１を通過するタイミング以前に決定する。そして、制御回路部５０の温度制御機能部は記録材検知手段であるレジセンサ２４により検知した記録材の位置に基づいて制御回路部５０の加熱停止制御機能部が決定したタイミングにてヒータ３０４の加熱動作を停止する。

具体的に、本実施例においては、制御回路部５０の加熱停止制御機能部は、連続プリントの最終紙（ｎ枚目の記録材）が定着ニップ部Ｎを通過するΔｔ秒前をヒータ動作停止タイミングとして、このタイミングにおいて定着ヒータ４０３への通電を停止する。ステップＳ４〜Ｓ７がこの制御ステップである。本実施例においては、最終紙の後端がレジセンサ２４を通過するのを検知してからヒータＯＦＦ時間ｔ＿ｏｆｆ秒が経過したタイミングが、ヒータ動作停止タイミングと一致するように設定されている。

制御回路部５０の加熱停止制御機能部は、連続プリントの最終紙の後端が、レジセンサ２４を通過したタイミングから計時をスタートする。そして、その時点における諸条件に基づいてヒータ動作停止タイミングを決定する。これによりヒータＯＦＦ時間が決まる。最終紙の後端がレジセンサ２４を通過してからｔ＿ｏｆｆ秒が経過した時点でヒータ４０３への通電を停止する。但し、加圧ローラ４０２の回転駆動は最終紙が定着ニップ部Ｎを通過した後に停止する。

最終紙の後端がレジセンサ２４を通過してから定着ニップ部Ｎを通過し終わる時間は記録材の搬送速度（プロセススピード）と、レジセンサ２４から定着ニップ部Ｎまでの記録材搬送路長から算出される。

（３）ヒータ動作停止タイミングの決定
ヒータ動作停止タイミングの決定方法について説明する。本実施例では、制御回路部５０の加熱停止制御機能部は定着装置４０（ベルトユニット４０１）の温度状態に基づいてヒータ動作停止タイミングを決定する。プリント動作開始時におけるヒータ４０３への通電開始直前のサーミスタＴＨの検知温度をプリント開始時定着温度Ｔ＿ｓｔａｒｔとする。Ｔ＿ｓｔａｒｔは定着装置４０のプリント開始時における蓄熱の程度を表している。即ち、定着装置４０の温度状態は、一連（画像形成ジョブ）の定着動作開始時（画像加熱動作開始時）のサーミスタＴＨの検知温度により判断される。

Ｔ＿ｓｔａｒｔの代わりに、定着ベルト４０５の温度や加圧ローラ４０２の温度より判断して、定着装置４０のプリント開始時における蓄熱の程度を表す値として用いても構わない。また、前回のプリントジョブ終了からの経過時間（一連の定着動作（画像加熱動作）におけるヒータ４０３の加熱動作時間）等により判断して、定着装置４０のプリント開始時における蓄熱の程度を表す値として用いても構わない。

プリント動作を開始してから、当該プリントジョブにおいてヒータ４０２への通電を開始してから最終紙の紙後端がレジセンサ２４を通過するまでの時間をｔ＿ｐｒｉｎｔとする。ｔ＿ｐｒｉｎｔは定着装置４０が当該プリント動作中に加熱された程度を表している。

ｔ＿ｐｒｉｎｔの代わりに、当該プリントジョブのプリント枚数や記録材Ｐのサイズや種類、当該プリントジョブ中の積算電力量等を、定着装置４０が当該プリント動作中に加熱された程度を表す値として用いても構わない。

本実施例では、Ｔ＿ｓｔａｒｔおよびｔ＿ｐｒｉｎｔに基づいたΔｔを表１のヒータ動作停止タイミングテーブルを用いて決定する。

Ｔ＿ｓｔａｒｔ＜８０℃、かつ、ｔ＿ｐｒｉｎｔ＜１５０ｓは定着装置４０が冷えている状態とし、これを定着装置ｃｏｌｄ状態とする。Ｔ＿ｓｔａｒｔ≧８０℃、かつ、ｔ＿ｐｒｉｎｔ≧１５０ｓ以上は定着装置４０が十分温まっている状態とし、これを定着装置ｈｏｔ状態とする。この定着装置ｃｏｌｄ状態と定着装置ｈｏｔ状態とにおける、ヒータ４０３のＯＦＦ前後における定着ベルト４０５の表面温度推移を図７および図８に示す。

ここで、図７および図８でヒータＯＦＦする前の温度推移は、前述したようにプリント中温度制御実行中はヒータ温度がＴ＿ｐｒｉｎｔでほぼ一定に保たれている。このときの定着ベルト表面温度は、通紙中には定着ベルトから記録材Ｐに熱が奪われるために温度低下して、紙間では再び温度が上昇するような温度推移を繰り返す。定着ベルト４０５の表面温度が低下して、定着可能温度を下回るとトナーの加熱不足により定着不良が発生してしまうため、定着可能温度以上になるようにＴ＿ｐｒｉｎｔが設定されている。

図７は、比較例としての、定着装置ｃｏｌｄ状態および定着装置ｈｏｔ状態で同タイミングでヒータＯＦＦした際の定着ベルト４０５の表面温度推移である。ヒータ動作停止タイミングがΔｔ０となるように、ヒータＯＦＦ時間ｔ＿ｏｆｆ０経過時点でヒータＯＦＦした際に、定着装置ｈｏｔ状態では定着装置４０の余熱によりヒータＯＦＦ後の温度低下が緩やかであるために定着不良は発生しない。しかし、定着装置ｃｏｌｄ状態ではヒータＯＦＦ後の定着装置４０の温度低下が大きくなり、最終紙後端においては定着不良が発生してしまう。

図８は、定着装置ｃｏｌｄ状態および定着装置ｈｏｔ状態で表１に示すように異なるタイミングでヒータＯＦＦした際の定着ベルト４０５の表面温度推移である。

定着装置ｃｏｌｄ状態においては、ヒータ動作停止タイミングがΔｔ０より小さいΔｔ（ｃｏｌｄ）となるようにヒータＯＦＦ時間をｔ＿ｏｆｆ０より大きいｔ＿ｏｆｆ（ｃｏｌｄ）に設定することで、最終紙後端でも定着不良が発生しなくなった。

一方、定着装置ｈｏｔ状態においては、ヒータ動作停止タイミングΔｔ（ｈｏｔ）となるようにヒータＯＦＦ時間ｔ＿ｏｆｆ（ｈｏｔ）に設定することで、定着装置ｃｏｌｄ状態よりも早いタイミングでヒータＯＦＦしても定着不良は発生しない。

このように、定着装置４０の温度状態に対するヒータＯＦＦ後の温度推移からヒータ動作停止タイミングΔｔおよびヒータＯＦＦ時間ｔ＿ｏｆｆを決めることで、定着不良が発生せずに消費電力を低減することができる。

本実施例では、定着装置４０の温度状態によりヒータ動作停止タイミングΔｔやヒータＯＦＦ時間ｔ＿ｏｆｆを決定したが、環境温度／湿度によりヒータ動作停止タイミングΔｔやヒータＯＦＦ時間ｔ＿ｏｆｆを決定しても良い。即ち、図１と図５において、５３は画像形成装置（または画像加熱装置）に設置されている環境の温度または湿度を検知する環境センサ（環境検知手段）である。この環境センサ５３の検知温度または湿度の情報が制御回路部５０に入力する。制御回路部５０の加熱停止制御機能部が決定する所定の条件が、この環境センサ５３の検知温度または湿度に基づくことを特徴とする。

この場合、低温または高湿環境では定着装置４０の温度低下が大きいためヒータ動作停止タイミングΔｔを小さくヒータＯＦＦ時間ｔ＿ｏｆｆを大きく設定することができる。また、高温または低湿環境ではヒータ動作停止タイミングΔｔを大きくヒータＯＦＦ時間ｔ＿ｏｆｆを小さく設定することができる。

また、搬送（通紙）される記録材Ｐの種類によりヒータ動作停止タイミングΔｔやヒータＯＦＦ時間ｔ＿ｏｆｆを決定しても良い。この場合、厚紙などの単位面積あたりの重量（坪量）が大きい記録材では、定着装置４０の温度低下が大きいためヒータ動作停止タイミングΔｔを小さくヒータＯＦＦ時間ｔ＿ｏｆｆを大きく設定することができる。また、坪量が小さい記録材ではヒータ動作停止タイミングΔｔを大きくヒータＯＦＦ時間ｔ＿ｏｆｆを小さく設定することができる。搬送される記録材Ｐの種類情報は制御回路部５０に対して操作部５２の選択指定手段やホスト装置５１からユーザーにより入力される。

［実施例２］
本実施例では、制御回路部５０の加熱停止制御機能部は、記録材Ｐの後端を検知する替わりに記録材に形成される画像の後端を検知してヒータ動作停止タイミングΔｔを決定している点が、実施例１と異なっている。

画像後端を検知する方法としては、レーザースキャナ１３が潜像を形成する際に用いる画像情報から記録材後端側における画像有り領域から画像無し領域への変化点を検知する等の方法がある。

画像後端位置を検出して、画像後端位置に対してヒータ動作停止タイミングΔｔやヒータＯＦＦ時間ｔ＿ｏｆｆを決定することで、記録材後端基準でヒータ動作を停止するよりも早いタイミングでヒータ動作停止することができる。

［その他の事項］
１）実施例では連続プリントジョブの場合における最終の記録材（最終紙）に対してのみ加熱停止制御手段を動作させる説明したけれども、モノプリントの場合における１枚通紙の記録材に対しても同様に加熱停止制御手段を動作させることができる。

２）通紙される記録材の厚さなどに応じてプロセススピードを変更可能な画像形成装置や画像加熱装置において、記録材が連続して搬送される際に、記録材の間隔（紙間）が所定時間以上となる場合は次のような制御にすることもできる。即ち、先行する記録材に対して前記の加熱停止制御手段が動作する。

３）画像加熱装置は実施例のベルト加熱方式に限られない。熱ローラ方式、熱チャンバー方式、赤外線照射方式、電磁加熱方式など従来公知の各種構成の加熱方式の画像加熱装置を使用することができる。

４）または画像加熱装置は定着装置に限られない。記録材に定着された画像を加熱することにより画像の光沢を増大させる光沢増大装置（画像改質装置）であってもよい。

５）画像形成装置の画像形成部は電子写真方式に限られない。静電記録方式や磁気記録方式の画像形成部であってもよい。また、転写方式に限られず、記録材に対して直接方式で未定着画像を形成する構成のものであってもよい。

ｔ：画像、Ｐ：記録材、４０３：加熱手段、４０１：画像加熱手段、ＴＨ：温度検知手段、５０：温度制御手段・加熱停止制御手段、２４：記録材検知手段

Claims (19)

1. 画像を担持して搬送される記録材を加熱手段による熱を用いて加熱する画像加熱手段と、
   前記画像加熱手段の温度を検知する温度検知手段と、
   前記温度検知手段が検知する温度に基づいて前記加熱手段の加熱動作を制御する温度制御手段と、
   前記画像加熱手段よりも記録材搬送方向上流側において搬送路上の記録材の位置を検知する記録材検知手段と、
   前記加熱手段の加熱動作を停止するタイミングを記録材の後端が前記画像加熱手段を通過するタイミング以前に決定する加熱停止制御手段と、
   を有し、前記温度制御手段は前記記録材検知手段により検知した記録材の位置に基づいて前記加熱停止制御手段が決定したタイミングにて前記加熱手段の加熱動作を停止することを特徴とする画像加熱装置。
2. 加熱停止制御手段が決定する所定の条件が、前記画像加熱手段の温度状態に基づくことを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
3. 前記画像加熱手段の温度状態は、一連の画像加熱動作における前記加熱手段の加熱動作時間により判断されることを特徴とする請求項２に記載の画像加熱装置。
4. 前記画像加熱手段の温度状態は、一連の画像加熱動作開始時の前記温度検知手段の検知温度により判断されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の画像加熱装置。
5. 前記加熱停止制御手段が決定する所定の条件が、画像加熱装置に設置されている環境の温度または湿度を検知する環境検知手段の検知温度または湿度に基づくことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の画像加熱装置。
6. 前記加熱停止制御手段が決定する所定の条件が、搬送される記録材の種類に基づくことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の画像加熱装置。
7. 前記加熱停止制御手段が決定する所定の条件が、記録材に形成された画像情報に基づくことを特徴とする請求項１から請求項６の何れか一項に記載の画像加熱装置。
8. 記録材が連続して搬送される際に、最終の記録材に対してのみ前記加熱停止制御手段が動作することを特徴とする請求項１から請求項７の何れか一項に記載の画像加熱装置。
9. 記録材が連続して搬送される際に、記録材の間隔が所定時間以上となる場合に先行する記録材に対して前記加熱停止制御手段が動作することを特徴とする請求項１から請求項７の何れか一項に記載の画像加熱装置。
10. 搬送される記録材に未定着画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段から搬送された前記記録材を加熱して前記未定着画像を定着する画像定着手段と、を有する画像形成装置であって、前記画像定着手段が請求項１から請求項９の何れか一項に記載の画像加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。
11. 画像を担持した記録材を搬送する搬送路と、
    前記搬送路を搬送される加熱手段による熱を用いて加熱する画像加熱手段と、
    前記画像加熱手段の温度を検知する温度検知手段と、
    前記温度検知手段の温度に基づいて前記加熱手段の加熱動作を制御する温度制御手段と、
    前記画像加熱手段よりも記録材搬送方向上流側において搬送路上の記録材の位置を検知する記録材検知手段と、
    前記加熱手段の加熱動作を停止するタイミングを記録材の後端が前記画像加熱手段を通過するタイミング以前に決定する加熱停止制御手段と、
    を有し、前記温度制御手段は前記記録材検知手段により検知した記録材の位置に基づいて前記加熱停止制御手段が決定したタイミングにて前記加熱手段の加熱動作を停止することを特徴とする画像加熱システム。
12. 加熱停止制御手段が決定する所定の条件が、前記画像加熱手段の温度状態に基づくことを特徴とする請求項１１に記載の画像加熱システム。
13. 前記画像加熱手段の温度状態は、一連の画像加熱動作における前記加熱手段の加熱動作時間により判断されることを特徴とする請求項１２に記載の画像加熱システム。
14. 前記画像加熱手段の温度状態は、一連の画像加熱動作開始時の前記温度検知手段の検知温度により判断されることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の画像加熱システム。
15. 前記加熱停止制御手段が決定する所定の条件が、画像加熱装置に設置されている環境の温度または湿度を検知する環境検知手段の検知温度または湿度に基づくことを特徴とする請求項１１から請求項１４の何れか一項に記載の画像加熱システム。
16. 前記加熱停止制御手段が決定する所定の条件が、搬送される記録材の種類に基づくことを特徴とする請求項１１から請求項１５の何れか一項に記載の画像加熱システム。
17. 前記加熱停止制御手段が決定する所定の条件が、記録材に形成された画像情報に基づくことを特徴とする請求項１１から請求項１６の何れか一項に記載の画像加熱システム。
18. 記録材が連続して搬送される際に、最終の記録材に対してのみ前記加熱停止制御手段が動作することを特徴とする請求項１１から請求項１７の何れか一項に記載の画像加熱システム。
19. 記録材が連続して搬送される際に、記録材の間隔が所定時間以上となる場合に先行する記録材に対して前記加熱停止制御手段が動作することを特徴とする請求項１１から請求項１７の何れか一項に記載の画像加熱システム。