JP2021113838A - 定着装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ニップ部が定着可能な状態になるまでの所要時間を安定化させるとともに、無駄な電力消費の発生を防止することが可能な定着装置、及び画像形成装置を提供する。【解決手段】定着装置４８においては、加圧ローラー６の複数の温度状態それぞれに対応するヒーター５１に関する複数の温度情報を含む温度データと、加熱制御部８ｂによる初期加熱前にヒーター５１を一時的に加熱した後に温度センサー５６によって取得されるヒーター５１の実測温度と、に基づいて、加圧ローラー６の温度状態が判定され、判定された加圧ローラー６の前記温度状態に基づいて、前記初期加熱処理に用いられる設定温度が設定される。【選択図】図５

Description

本発明は、トナー像をシートに定着させる定着装置およびそれを備える画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、シートに転写されたトナー像を加熱および加圧する定着装置を備える。従来、ヒーターと、前記ヒーターによって加熱される筒状の定着ベルト（被加熱部材）と、前記定着ベルトとの間にシートが通過するニップ部を形成する加圧ローラー（加圧部材）と、を備える定着装置が知られている（特許文献１参照）。前記ヒーターは、例えば、前記定着ベルトに内包されている。前記加圧ローラーが回転すると、前記定着ベルトが従動回転し、前記定着ベルトの内周面が前記ヒーターの熱放射面に対してシート搬送方向へ摺動する。

前記定着ベルト及び前記加圧ローラーが回転駆動されている場合に、前記ニップ部が予め定められた目標温度（定着温度）となるように、前記ヒーターは加熱制御される。前記ヒーターが加熱制御されて、前記ヒーターから前記定着ベルトに熱が加えられると、前記定着ベルトを介して、前記ニップ部から前記加圧ローラーに熱が伝達されて、加圧ローラーも加熱される。

特開２０１７−１１６８７０号公報

一般に、前記加圧ローラーは、シリコンゴムなどの弾性層を有しているため、比較的、熱容量が大きい。そのため、印刷出力が終了してヒーターによる加熱が停止してから再び加熱が開始されるまでの停止時間が短い場合、前記加圧ローラーは高温状態を保持している。また、前記停止時間が長い場合は、前記加圧ローラーは周囲温度まで低下した低温状態になる。仮に、前記加圧ローラーが前記高温状態の場合にヒーターによる加熱が行われると、ニップ部の温度が前記目標温度に到達するまでの昇温時間が短いため、前記ニップ部が目標温度を超えても加熱が継続されてしまい、無駄に電力を消費するだけでなく、定着後のシートにカールが生じるおそれがある。一方、前記加圧ローラーが前記低温状態の場合にヒーターによる加熱が行われると、前記ニップ部の昇温時間が長いため、前記ニップ部が目標温度に到達するまでに定着動作が行われてしまい、定着不良が生じるおそれがある。

本発明の目的は、ニップ部が定着可能な状態になるまでの所要時間を安定化させるとともに、無駄な電力消費の発生を防止することが可能な定着装置、及び画像形成装置を提供することにある。

本発明の一の局面に係る定着装置は、シートの搬送路の定着位置において前記シート上のトナー像を加熱および加圧することにより前記トナー像を前記シートに定着させるように構成されている。前記定着装置は、ヒーターと、被加熱部材と、加圧部材と、温度センサーと、加熱制御部と、温度状態判定部と、加熱温度決定部と、を備える。前記被加熱部材は、回転可能に支持され、前記ヒーターを内包する筒状の部材であり、回転することによって内周面が前記ヒーターによって加熱される部材である。前記加圧部材は、回転可能に支持され、前記被加熱部材へ向けて相対的に付勢されることにより、前記被加熱部材との間に前記シートが通過するニップ部を形成する。前記温度センサーは、前記ヒーターの温度を計測する。前記加熱制御部は、前記温度センサーによって取得される測定温度に基づいて予め定められた設定温度となるように前記ヒーターを加熱する。前記温度状態判定部は、前記加圧部材の複数の温度状態それぞれに対応する前記ヒーターに関する複数の温度情報を含む温度データと、前記加熱制御部による加熱前に前記ヒーターを一時的に加熱した後に前記温度センサーによって取得される前記ヒーターの実測温度と、に基づいて、前記加圧部材の温度状態を判定する。前記加熱温度決定部は、前記温度状態判定部によって判定された前記温度状態に基づいて前記設定温度を決定する。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、シートにトナー像を転写する転写装置と、前記トナー像を前記シートに定着させる前記定着装置と、を備える。

本発明によれば、ニップ部が定着可能な状態になるまでの所要時間を安定化させるとともに、無駄な電力消費の発生を防止することが可能である。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成図である。 図２は、本発明の実施形態に係る画像形成装置における定着装置の構成図である。 図３は、定着装置が備える加圧ローラーの支持機構を示す斜視図である。 図４は、本発明の実施形態に係る画像形成装置における制御装置の構成を示すブロック図である。 図５は、制御装置により実行される加熱温度設定処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図６は、制御装置により実行される第１温度設定処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図７は、制御装置により実行される第２温度設定処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図８は、制御装置により実行される第３温度設定処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図９は、制御装置により実行される第１温度設定処理に用いられる温度データを示す図である。 図１０は、制御装置により実行される第２温度設定処理に用いられる温度データを示す図である。 図１１は、制御装置により実行される第３温度設定処理に用いられる温度データを示す図である。 図１２は、横軸を時間、縦軸を温度センサーの測定温度とした温度特定を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

［画像形成装置１０の構成］
本実施形態に係る画像形成装置１０は、シート９に画像を形成するプリント処理を行う装置である。画像形成装置１０は、電子写真方式で前記プリント処理を行う。シート９は、用紙またはシート状の樹脂部材などの画像形成媒体である。

図１に示されるように、画像形成装置１０は、本体部１と、シート搬送装置３と、プリント装置４０と、制御装置８と、操作装置８０１と、表示装置８０２とを備える。

シート搬送装置３は、シート送出装置３０および複数組の搬送ローラー対３１を備える。シート送出装置３０は、シート収容部２に収容されたシート９を本体部１内の搬送路３００へ送り出す。

複数組の搬送ローラー対３１は、モーターによって回転駆動され、シート９を挟んで回転することによってシート９を搬送路３００に沿って搬送する。さらに、複数組の搬送ローラー対３１は、シート９を搬送路３００の出口３０１から排出トレイ４９へ排出する。以下の説明において、搬送路３００に沿ってシート９が搬送される方向のことをシート搬送方向Ｄ１と称する。また、シート搬送方向Ｄ１に直交し、搬送路３００に沿う方向（図１の紙面に垂直な方向）のことを幅方向Ｄ２と称する。

プリント装置４０は、シート搬送装置３によって搬送路３００に沿って搬送されるシート９にトナー像を形成する。プリント装置４０は、作像装置４、光走査装置４６、転写装置４７および定着装置４８を備える。作像装置４は、ドラム状の感光体４１、帯電装置４２、現像装置４３およびドラムクリーニング装置４５などを含む。

図１に示される画像形成装置１０は、タンデム式のカラー画像形成装置である。そのため、プリント装置４０は、イエロー、シアン、マゼンタおよびブラックの４色のトナーに対応した４つの作像装置４を備える。さらに、転写装置４７は、中間転写ベルト４７１と、４つの作像装置４に対応する４つのベルト転写装置４７２と、シート転写装置４７３と、ベルトクリーニング装置４７４とを備える。

作像装置４において、感光体４１が回転し、帯電装置４２が感光体４１の表面を帯電させる。さらに、光走査装置４６が、レーザー光の走査によって感光体４１の表面に静電潜像を書き込む。感光体４１は、像担持体の一例である。

さらに、現像装置４３が、感光体４１の表面にトナーを供給することにより、前記静電潜像をトナー像として現像する。

転写装置４７は、搬送路３００において前記トナー像をシート９に転写する。転写装置４７において、ベルト転写装置４７２は、感光体４１の表面の前記トナー像を中間転写ベルト４７１の表面へ転写する。これにより、中間転写ベルト４７１の表面にカラーの前記トナー像が形成される。

シート転写装置４７３は、搬送路３００において、中間転写ベルト４７１に形成された前記トナー像をシート９に転写する。

なお、画像形成装置１０が、モノクロ画像形成装置である場合、シート転写装置４７３が、搬送路３００において感光体４１上の前記トナー像をシート９へ転写する。

ドラムクリーニング装置４５は、感光体４１の表面に残存するトナーを除去する。ベルトクリーニング装置４７４は、中間転写ベルト４７１に残存するトナーを除去する。

定着装置４８は、搬送路３００の定着位置Ｐ１において、シート９に転写された前記トナー像を加熱および加圧することによって、前記トナー像をシート９に定着させる。

定着装置４８は、加熱装置５、摺動部材５３（本発明の被加熱部材の一例）、加圧ローラー６（本発明の加圧部材の一例）、モーター６０、およびモーター駆動回路６１を備える。加熱装置５は、ヒーター５１、支持部材５２、およびヒーター給電回路５０を備える。

摺動部材５３は、可撓性を有する筒状の部材である。具体的には、摺動部材５３は、無端のベルト部材である。例えば、摺動部材５３は筒状のフィルム部材である。加圧ローラー６は、アルミニウムなどの金属で形成された素管に、シリコンゴム製のスポンジ部材からなる弾性層（弾性部材の層）が形成されたローラー部材である。

ヒーター５１及び支持部材５２は、摺動部材５３の内部に設けられている。ヒーター５１は、摺動部材５３を加熱するものであり、詳細には、摺動部材５３の内周面５３ａを加熱する。ヒーター５１は、定着位置Ｐ１において幅方向Ｄ２に沿って配置されている。ヒーター５１は、幅方向Ｄ２に沿って並ぶ複数の発熱抵抗体によって構成されている。例えば、ヒーター５１は、セラミックヒーターであり、面状、又は細幅薄板状に形成されている。前記発熱抵抗体各々は、電気を熱に変換する発熱体であり、電力が供給されることによって発熱する。なお、ヒーター５１は、発熱抵抗体で構成されたものに限られず、例えば、誘導加熱を利用したＩＨヒーターであってもよい。

支持部材５２は、ヒーター５１を支持する部材である。ヒーター５１および支持部材５２は、長手方向が幅方向Ｄ２に沿う状態で配置されている。

図２に示されるように、摺動部材５３は、ヒーター５１および支持部材５２を内包する状態で回転可能に支持されている。例えば、定着装置４８は、円弧に沿う起立部５５ａを有する一対のガイド部材５５を備える。

一対のガイド部材５５は、それぞれの起立部５５ａが摺動部材５３の内周面５３ａにおける幅方向Ｄ２の両端部に対向する状態で支持されている。これにより、一対のガイド部材５５は、摺動部材５３を回転可能に支持している。

摺動部材５３が、ヒーター５１および支持部材５２の周囲で回転することより、摺動部材５３の内周面５３ａがヒーター５１の表面５１ａ（熱放射面）に対しシート搬送方向Ｄ１に沿って摺動する。摺動部材５３の内周面５３ａには、ヒーター５１の表面５１ａとの摺動性を良好にするため、潤滑剤がコーティングされている。

ヒーター５１は、摺動部材５３の内周面５３ａと接する部材である。即ち、ヒーター５１は、摺動部材５３の内周面５３ａに熱を放射して摺動部材５３を加熱する発熱部材であるとともに、摺動部材５３の内周面５３ａと接する部材でもある。

図３に示されるように、加圧ローラー６は、ヒーター５１へ向けて付勢された状態で回転可能に支持されている。加圧ローラー６の軸方向の両端には支軸６ａが設けられており、この支軸６ａが支持機構９０によって回転可能に支持されている。支持機構９０は、加圧ローラー６の軸方向に長尺な支持フレーム９１と、軸受け部材９３と、付勢部材９４と、を備える。なお、図３では、加圧ローラー６の一方側の支軸６ａの支持構造が図示されており、他方側の支持構造の図示が省略されている。支持フレーム９１は、板状の板金部材であり、その長手方向の両端が垂直に屈曲されている。支持フレーム９１の両端の垂直部には、支軸６ａが挿通可能な支持溝９５が形成されている。支軸６ａは、コイルバネなどの付勢部材９４を介して支持溝９５に支持されている。本実施形態では、加圧ローラー６は、付勢部材９４によってヒーター５１へ向かう方向（矢印Ｄ１０参照）へ付勢されている。なお、加圧ローラー６がヒーター５１へ向けて付勢された構成に限られず、例えば、ヒーター５１および支持部材５２が加圧ローラー６へ向けてバネなどの付勢部材によって付勢されていてもよい。

図２に示されるように、加圧ローラー６は、摺動部材５３との間にシート９が通過するニップ部Ｎｐ１を形成する。ニップ部Ｎｐ１が形成される位置が定着位置Ｐ１である。

モーター６０は、加圧ローラー６を回転駆動する。モーター駆動回路６１（図１参照）は、制御装置８からの指令に従って、モーター６０が予め定められた回転速度で一定に回転するように、モーター６０に電力を供給する。これにより、加圧ローラー６が予め定められた一定の速度で回転する。例えば、モーター駆動回路６１は、インバーター駆動回路である。

加圧ローラー６が回転することにより、摺動部材５３は、加圧ローラー６に対して従動回転する。即ち、加圧ローラー６は、回転することによって摺動部材５３を従動回転させる。

ヒーター給電回路５０は、制御装置８からの指令に従って、ヒーター５１に電力を供給する。さらに、ヒーター給電回路５０は、制御装置８からの指令に従って、ヒーター５１への給電量を調節する。

図２に示されるように、加熱装置５は、ヒーター５１の温度を計測する温度センサー５６を備える。温度センサー５６は、ヒーター５１の表面に直接に取り付けられている。温度センサー５６は、ニップ部Ｎｐ１の温度を予め定められた目標温度（定着温度）に維持するためのフィードバック制御に用いられる温度センサーである。例えば、温度センサー５６はサーミスタである。なお、前記目標温度は、トナー像をシート９に定着させることが可能なニップ部Ｎｐ１の温度であり、例えば、１８０℃である。

温度センサー５６により計測された測定温度は、定着位置Ｐ１、即ち、ニップ部Ｎｐ１の温度の代替指標となる温度である。言い換えると、温度センサー５６は、ニップ部Ｎｐ１の温度の代替指標となる温度として、ヒーター５１の温度を計測する。

操作装置８０１（図１参照）は、操作者による操作を受け付ける装置であり、例えば、操作ボタンおよびタッチパネルを含む。表示装置８０２は、情報を表示する装置であり、例えば、液晶表示ユニットなどのパネル表示装置を含む。

制御装置８（図１参照）は、各種のデータ処理と、シート搬送装置３、プリント装置４０、表示装置８０２、加熱装置５などの機器の制御とを実行する。

図４に示されるように、制御装置８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）８１と、ＲＡＭ(Random Access Memory)８２、二次記憶装置８３、および通信部８４などの周辺機器とを備える。

ＣＰＵ８１は、コンピュータープログラムを実行することにより、各種のデータ処理および制御を実行するプロセッサーである。ＲＡＭ８２は、コンピューター読み取り可能な揮発性の記憶装置である。ＲＡＭ８２は、ＣＰＵ８１が実行する前記コンピュータープログラムおよびＣＰＵ８１が各種の処理を実行する過程で出力および参照するデータを一次記憶する。

ＣＰＵ８１は、前記コンピュータープログラムを実行することにより実現される複数の処理モジュールを含む。前記複数の処理モジュールは、主制御部８ａ、加熱制御部８ｂ、搬送制御部８ｃ、プリント制御部８ｄ、温度状態判定部８ｅ、加熱温度決定部８ｆなどを含む。言い換えると、制御装置８は、主制御部８ａ、加熱制御部８ｂ、搬送制御部８ｃ、プリント制御部８ｄ、温度状態判定部８ｅ、加熱温度決定部８ｆなどを含む。

主制御部８ａは、操作装置８０１に対する操作や、外部から入力された信号等に応じて各種の処理を実行し、また、表示装置８０２の制御などを実行する。

加熱制御部８ｂは、温度センサー５６によって取得される測定温度に基づいて予め定められた設定温度となるようにヒーター５１を加熱する。具体的には、加熱制御部８ｂは、温度センサー５６により計測される測定温度と予め設定される前記設定温度との比較に基づくフィードバック制御により加熱装置５への給電量を調節する。加熱制御部８ｂは、ヒーター給電回路５０を制御することにより、ヒーター５１への給電量を調節する。本実施形態では、加熱制御部８ｂは、加熱初期段階では、温度センサー５６の測定温度が後述の加熱温度決定部８ｆによって決定された設定温度となるようにヒーター５１に電力を供給して加熱する初期加熱処理を行う。また、加熱制御部８ｂは、加熱初期段階の後は、温度センサー５６の測定温度が予め定められた固定設定温度となるようにヒーター５１に電力を供給して加熱する。なお、前記固定設定温度は、ニップ部Ｎｐ１の前記目標温度が１８０℃である場合に、１９５℃に定められる。

搬送制御部８ｃは、シート搬送装置３を制御する。プリント制御部８ｄは、シート９の搬送に同期して、プリント装置４０に前記プリント処理を実行させる。

二次記憶装置８３は、コンピューター読み取り可能な不揮発性の記憶装置である。二次記憶装置８３は、前記コンピュータープログラムおよび各種のデータの記憶および更新が可能である。例えば、フラッシュメモリーまたはハードディスクドライブの一方または両方が、二次記憶装置８３として採用される。

通信部８４は、信号インターフェイスであり、温度センサー５６などの各種のセンサーが出力する信号をデジタルデータに変換し、変換後のデジタルデータをＣＰＵ８１へ伝送する。さらに、通信部８４は、ＣＰＵ８１が出力する制御指令を制御信号に変換し、前記制御信号を制御対象の機器へ伝送する。

ところで、加圧ローラー６は、シリコンゴムなどの弾性層を有しているため、比較的、熱容量が大きい。そのため、印刷出力が終了してヒーター５１による加熱が停止してから再び加熱が開始されるまでの停止時間が短い場合、加圧ローラー６は高温状態を保持している。また、前記停止時間が長い場合は、加圧ローラー６は周囲温度まで低下した低温状態になる。仮に、加圧ローラー６が前記高温状態の場合にヒーター５１による初期加熱が行われると、ニップ部Ｎｐ１の温度が前記目標温度に到達するまでの昇温時間が短いため、ニップ部Ｎｐ１が前記目標温度を超えても初期加熱が継続されてしまい、無駄に電力を消費するだけでなく、ニップ部Ｎｐ１が前記目標温度よりも高くなり過ぎてしまい、定着後のシートにカールが生じるおそれがある。一方、加圧ローラー６が前記低温状態の場合にヒーター５１による初期加熱が行われると、ニップ部Ｎｐ１の昇温時間が長いため、ニップ部Ｎｐ１が前記目標温度に到達するまでに定着動作が行われてしまい、定着不良が生じるおそれがある。

このため、本実施形態では、ＣＰＵ８１が前記コンピュータープログラムを実行することにより実現される前記複数の処理モジュールに、温度状態判定部８ｅ、および加熱温度決定部８ｆが含まれる。これにより、定着装置４８において、ＣＰＵ８１は、後述する加熱温度設定処理（図５参照）を実行することができる。これにより、ニップ部Ｎｐ１が定着可能な状態になるまでの所要時間を安定化させるとともに、無駄な電力消費の発生を防止することが可能となる。

本実施形態では、温度状態判定部８ｅは、加圧ローラー６の複数の温度状態それぞれに対応するヒーター５１に関する複数の温度情報を含む温度データと、加熱制御部８ｂによる初期加熱前にヒーター５１を一時的に加熱した後に温度センサー５６によって取得されるヒーター５１の実測温度と、に基づいて、加圧ローラー６の温度状態を判定する。

具体的には、前記温度データが、図９に示す温度データ１０１である場合、温度状態判定部８ｅは、ヒーター５１を一時的に予熱した後に温度センサー５６によって取得される実測温度のピーク値（ピーク温度）に対応する前記温度状態を前記温度データ１０１から抽出する。ここで、前記予熱は、例えば、８５０Ｗで０．５秒間だけヒーター５１を加熱することである。また、前記温度データ１０１は、加圧ローラー６を予め複数の温度状態（低温状態、中温状態、高温状態）にさせた状態で、ヒーター５１を一時的に予熱した後に、温度センサー５６によって取得された測定温度のピーク値である。言い換えると、前記温度データ１０１は、加圧ローラー６が取り得る複数の温度状態と、各温度状態に対応する複数の前記ピーク値との関係性を示すものである。なお、前記低温状態は、例えば、加圧ローラー６の温度が１００℃未満の状態である。前記中温状態は、例えば、加圧ローラー６の温度が１００℃以上１５０℃未満の状態である。前記高温状態は、例えば、加圧ローラー６の温度が１５０℃以上の状態である。

また、前記温度データが、図１０に示す温度データ１０２である場合、温度状態判定部８ｅは、ヒーター５１を一時的に予熱した後に温度センサー５６によって取得される実測温度の減衰傾き（減衰度）に対応する前記温度状態を前記温度データ１０２から抽出する。ここで、前記温度データ１０２は、加圧ローラー６を予め複数の温度状態（低温状態、中温状態、高温状態）にさせた状態で、ヒーター５１を一時的に予熱した後に、温度センサー５６によって取得された測定温度の減衰傾きである。言い換えると、前記温度データ１０２は、加圧ローラー６が取り得る複数の温度状態と、各温度状態に対応する複数の前記減衰傾きとの関係性を示すものである。

また、前記温度データが、図１１に示す温度データ１０３である場合、温度状態判定部８ｅは、ヒーター５１を一時的に予熱し、その後に所定時間（本実施形態では０．５秒）が経過した後に温度センサー５６によって取得される実測温度に対応する前記温度状態を前記温度データ１０３から抽出する。ここで、前記温度データ１０３は、加圧ローラー６を予め複数の温度状態（低温状態、中温状態、高温状態）にさせた状態で、ヒーター５１を一時的に予熱し、その後に前記所定時間が経過した後に温度センサー５６によって取得された測定温度である。言い換えると、前記温度データ１０３は、加圧ローラー６が取り得る複数の温度状態と、各温度状態に対応する複数の前記測定温度との関係性を示すものである。

上述の各温度データ１０１，１０２，１０３は、図１２に示す温度特性Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に基づいて予め取得されたものである。図１２は、横軸を時間、縦軸を温度センサー５６の測定温度とした温度特定を示す図である。温度データ１０１，１０２，１０３は、上述したように、温度状態判定部８ｅによる判定処理に用いられる参照データであり、二次記憶装置８３に格納されている。ここで、温度特性Ｌ１は、加圧ローラー６を高温状態（１５０℃）にさせた状態で、ヒーター５１を一時的に予熱（８５０Ｗで０．５秒間加熱）した場合の温度センサー５６の測定温度の特性である。温度特性Ｌ２は、加圧ローラー６を１２５℃にさせた状態で、ヒーター５１を一時的に予熱した場合の温度センサー５６の測定温度の特性である。温度特性Ｌ３は、加圧ローラー６を低温状態（１００℃）にさせた状態で、ヒーター５１を一時的に予熱した場合の温度センサー５６の測定温度の特性である。

加熱温度決定部８ｆは、温度状態判定部８ｅによって判定された加圧ローラー６の前記温度状態に基づいて、加熱制御部８ｂによる初期加熱処理に用いられる設定温度を決定する。具体的には、加熱温度決定部８ｆは、温度状態判定部８ｅによって判定された加圧ローラー６の前記温度状態が示す温度が高いほど前記設定温度を予め定められた基準温度（例えば１９５℃）よりも低い温度（例えば１９０℃）に決定し、前記温度状態が示す温度が低いほど前記設定温度を前記基準温度よりも高い温度（例えば２００℃）に決定する。

［加熱温度設定処理］
以下、図５乃至図８のフローチャートを参照しつつ、制御装置８のＣＰＵ８１によって実行される加熱温度設定処理の手順の一例について説明する。なお、以下の説明において、温度センサー５６により計測される温度のことを実測温度と称する。また、シート９がニップ部Ｎｐ１を通過するときの定着に必要な目標温度のことを目標定着温度Ｔｘ１と称する。また、以下においては、加熱温度設定処理が開始されるときに、定着装置４８が駆動されていない非動作状態であり、ヒーター５１は停止されている。

制御装置８のＣＰＵ８１は、画像形成装置１０が起動したと判定すると（Ｓ１１）、定着装置４８における加熱が停止していた加熱停止時間が所定時間Ｔ１以上であるか否かを判定する（Ｓ１２）。ここで、画像形成装置１０の起動は、画像形成装置１０の主電源が投入されたこと、省電力モードが解除されたこと、画像形成装置１０においてコピースタートボタンなどの操作が入力されたこと、操作装置８０１から所定の操作が入力されたこと、を含む。なお、省電力モードの状態においてプリントジョブデータが通信部８４に入力された場合や各種操作が入力された場合に、省電力モードが解除される。また、画像形成装置１０では、省電力モードが解除された場合に加熱制御部８ｂによる加熱が開始される。

前記加熱停止時間は、画像形成装置１０の主電源がオフにされていた期間、又は、前記省電力モードを保持していた期間を含む。

前記所定時間Ｔ１は、加熱が停止した後に、加圧ローラー６の温度が所定温度Ｔｈ１未満まで低下するまでの所要時間であり、予め実測された情報である。前記所定時間Ｔ１の情報は、二次記憶装置８３に格納されている。本実施形態では、前記所定温度Ｔｈ１は、前記目標定着温度Ｔｘ１（例えば１８０℃）よりも低い温度であるが、前記高温状態と評価しうる温度（例えば１５０℃）である。

ステップＳ１２において、前記加熱停止期間が前記所定時間Ｔ１未満であると判定されると、ＣＰＵ８１は、加熱制御部８ｂによる初期加熱処理に用いられる初期加熱温度（設定温度）を温度Ｔｈ１１に設定する（Ｓ１３）。その後、一連の処理が終了する。

前記温度Ｔｈ１１は、後述の基準温度Ｔｈ１２よりも低い温度である。前記目標定着温度Ｔｘ１が１８０℃である場合、前記温度Ｔｈ１１は１９０℃である。前記加熱停止期間が前記所定時間Ｔ１未満である場合、加圧ローラー６が高温状態であると推定できる。この場合、前記初期加熱温度を基準温度Ｔｈ１２に設定しなくても、それよりも低い前記温度Ｔｈ１１に設定しても、スムーズに初期加熱処理が行われる。これにより、余計な電力を消費することなく、ニップ部Ｎｐ１を過剰に昇温することなく、前記目標定着温度Ｔｘ１まで昇温することができる。

ステップＳ１２において、前記加熱停止時間が前記所定時間Ｔ１以上であると判定されると、ＣＰＵ８１は、加圧ローラー６を所定角度だけ回転駆動させる（Ｓ１４）。前記所定角度は、加圧ローラー６のニップ部Ｎｐ１のニップ幅に相当する角度よりも大きい角度である。前記所定角度は、例えば、９０度〜１８０度の範囲内で定められる。ヒーター５１の加熱が停止され、加圧ローラー６の回転も停止された場合、ニップ部Ｎｐ１は空気と触れていない部分であるため他の部分よりも放熱されにくい。そのため、後述の予熱処理の前にニップ部Ｎｐ１の位置をずらすために、前記所定角度だけ加圧ローラー６が回転される。

次のステップＳ１５では、ＣＰＵ８１は、ヒーター５１に対して予熱処理を行う。具体的には、８５０Ｗの電力を０．５秒間だけヒーター５１に供給して、ヒーター５１を一時的に加熱する。

前記予熱処理の開始後、ＣＰＵ８１は、温度センサー５６によるヒーター５１の温度の計測を開始する。

次のステップＳ１６では、ＣＰＵ８１は、温度センサー５６の実測温度のピーク値（最高温度）を検知する。その後、ＣＰＵ８１は、現像準備が完了しているか否かを判定する（Ｓ１７）。前記現像準備が完了していると判定されると、ＣＰＵ８１は、前記ピーク値を用いた第１温度設定処理（Ｓ１８）を実行する。前記第１温度設定処理は、本発明の第１抽出処理の一例である。なお、ＣＰＵ８１は、作像装置４における現像準備が整った場合に、前記現像準備が完了したと判定する。前記現像準備が完了すると、加熱制御部８ｂによる加熱処理が開始される。なお、前記現像準備が完了したことは、ヒーター５１に対する加熱処理の開始指示が入力されたことに相当する。

図６に示されるように、第１温度設定処理は、ステップＳ１８１〜Ｓ１８５の手順に従ってＣＰＵ８１により実行される。ステップＳ１８１において、ＣＰＵ８１は、前記ピーク値が高温（９０℃以上）であるかどうかを判定する。ステップＳ１８１において、前記ピーク値が高温であると判定されると、ＣＰＵ８１は、温度データ１０１（図９参照）を参照して、加圧ローラー６が高温状態であると判定する。つまり、ＣＰＵ８１は、温度データ１０１から、前記高温に対応する加圧ローラー６の温度状態として、高温状態を抽出する。その後、ＣＰＵ８１は、前記初期加熱温度（設定温度）を、前記高温状態に対応する前記温度Ｔｈ１１に設定する（Ｓ１８２）。

前記ピーク値が高温（９０℃以上）である場合、加圧ローラー６が高温状態であると推定できる。この場合、前記初期加熱温度を基準温度Ｔｈ１２よりも低い前記温度Ｔｈ１１に設定しても、前記初期加熱処理がスムーズに行われる。これにより、余計な電力を消費することなく、また、ニップ部Ｎｐ１を過剰に昇温することなく、前記目標定着温度Ｔｘ１まで昇温することができる。

ステップＳ１８１において、前記ピーク値が高温ではないと判定されると、ＣＰＵ８１は、次のステップＳ１８３において、前記ピーク値が低温（６０℃未満）であるかどうかを判定する。ステップＳ１８３において、前記ピーク値が低温であると判定されると、ＣＰＵ８１は、温度データ１０１（図９参照）を参照して、加圧ローラー６が低温状態であると判定する。つまり、ＣＰＵ８１は、温度データ１０１から、前記低温に対応する加圧ローラー６の温度状態として、低温状態を抽出する。その後、ＣＰＵ８１は、前記初期加熱温度（設定温度）を、前記低温状態に対応する温度Ｔｈ１３に設定する（Ｓ１８４）。ここで、温度Ｔｈ１３は、後述の基準温度Ｔｈ１２よりも高い温度であり、前記目標定着温度Ｔｘ１が１８０℃である場合、前記温度Ｔｈ１３は２００℃である。

前記ピーク値が低温（６０℃未満）である場合、加圧ローラー６が低温状態であると推定できる。この場合、前記初期加熱温度を基準温度Ｔｈ１２よりも高い前記温度Ｔｈ１３に設定することにより、前記初期加熱処理において、いち早くニップ部Ｎｐ１を昇温することができる。これにより、昇温遅れによる定着不良を防止することができる。

ステップＳ１８３において、前記ピーク値が低温ではないと判定されると、ＣＰＵ８１は、前記ピーク値が基準温度の範囲内（６０℃以上９０℃未満）と判定する。この場合、ＣＰＵ８１は、次のステップＳ１８５において、前記温度データ１０１（図９参照）を参照して、加圧ローラー６が中温状態（基準温度状態）であると判定する。つまり、ＣＰＵ８１は、前記温度データ１０１から、前記基準温度に対応する加圧ローラー６の温度状態として、中温状態を抽出する。その後、ＣＰＵ８１は、前記初期加熱温度（設定温度）を、前記中温状態に対応する基準温度Ｔｈ１２に設定する（Ｓ１８５）。ここで、前記目標定着温度Ｔｘ１が１８０℃である場合、温度Ｔｈ１２は１９５℃である。

図５に示されるように、ステップＳ１７において前記現像準備が完了していないと判定されると、次のステップＳ１９において、ＣＰＵ８１は、温度センサー５６の実測温度のピーク値以降の特性における減衰傾きを算出する。その後、ＣＰＵ８１は、現像準備が完了しているか否かを判定する（Ｓ２０）。前記現像準備が完了していると判定されると、ＣＰＵ８１は、前記減衰傾きを用いた第２温度設定処理（Ｓ２１）を実行する。前記第２温度設定処理は、本発明の第２抽出処理の一例である。

図７に示されるように、第２温度設定処理は、ステップＳ２１１〜Ｓ２１５の手順に従ってＣＰＵ８１により実行される。ステップＳ２１１において、ＣＰＵ８１は、前記減衰傾きが基準値よりも小さいかどうかを判定する。ステップＳ２１１において、前記減衰傾きが前記基準値よりも小さいと判定されると、ＣＰＵ８１は、前記温度データ１０２（図１０参照）を参照して、加圧ローラー６が高温状態であると判定する。つまり、ＣＰＵ８１は、温度データ１０２から、前記減衰傾きに対応する加圧ローラー６の温度状態として、高温状態を抽出する。その後、ＣＰＵ８１は、前記初期加熱温度（設定温度）を、前記高温状態に対応する前記温度Ｔｈ１１に設定する（Ｓ２１２）。

ステップＳ２１１において、前記減衰傾きが前記基準値より小さいと判定されなかった場合、ＣＰＵ８１は、次のステップＳ２１３において、前記減衰傾きが前記基準値よりも大きいかどうかを判定する。ステップＳ２１３において、前記減衰傾きが前記基準値よりも大きいと判定されると、ＣＰＵ８１は、前記温度データ１０２（図９参照）を参照して、加圧ローラー６が低温状態であると判定する。つまり、ＣＰＵ８１は、温度データ１０２から、前記減衰傾きに対応する加圧ローラー６の温度状態として、低温状態を抽出する。その後、ＣＰＵ８１は、前記初期加熱温度（設定温度）を、前記低温状態に対応する前記温度Ｔｈ１３に設定する（Ｓ２１４）。

ステップＳ２１３において、前記減衰傾きが前記基準値よも大きくないと判定されると、ＣＰＵ８１は、前記減衰傾きが前記基準値の許容範囲内と判定する。この場合、ＣＰＵ８１は、次のステップＳ１２１において、前記温度データ１０２（図１０参照）を参照して、加圧ローラー６が中温状態（基準温度状態）であると判定する。つまり、ＣＰＵ８１は、温度データ１０２から、前記基準値に対応する加圧ローラー６の温度状態として、中温状態を抽出する。その後、ＣＰＵ８１は、前記初期加熱温度（設定温度）を、前記中温状態に対応する前記基準温度Ｔｈ１２に設定する（Ｓ２１５）。

図５に示されるように、ステップＳ２０において前記現像準備が完了していないと判定されると、次のステップＳ２２において、ＣＰＵ８１は、前記予熱処理後に所定時間（本実施形態では、例えば２秒）経過後の温度センサー５６の実測温度を計測する。その後、ＣＰＵ８１は、前記実測温度を用いた第３温度設定処理（Ｓ２３）を実行する。前記第３温度設定処理は、本発明の第３抽出処理の一例である。

図８に示されるように、第３温度設定処理は、ステップＳ２３１〜Ｓ２３５の手順に従ってＣＰＵ８１により実行される。ステップＳ２３１において、ＣＰＵ８１は、前記実測温度が基準温度よりも高い高温（７０℃以上）であるかどうかを判定する。ステップＳ２３１において、前記実測温度が前記高温であると判定されると、ＣＰＵ８１は、前記温度データ１０３（図１１参照）を参照して、加圧ローラー６が高温状態であると判定する。つまり、ＣＰＵ８１は、温度データ１０３から、前記実測温度に対応する加圧ローラー６の温度状態として、高温状態を抽出する。その後、ＣＰＵ８１は、前記初期加熱温度（設定温度）を、前記高温状態に対応する前記温度Ｔｈ１１に設定する（Ｓ２３２）。

ステップＳ２３１において、前記実測温度が前記高温ではないと判定されると、ＣＰＵ８１は、次のステップＳ２３３において、前記実測温度が前記基準温度よりも低い低温（４０度未満）であるかどうかを判定する。ステップＳ２３３において、前記実測温度が前記低温と判定されると、ＣＰＵ８１は、前記温度データ１０３（図１１参照）を参照して、加圧ローラー６が低温状態であると判定する。つまり、ＣＰＵ８１は、温度データ１０３から、前記実測温度に対応する加圧ローラー６の温度状態として、低温状態を抽出する。その後、ＣＰＵ８１は、前記初期加熱温度（設定温度）を、前記低温状態に対応する前記温度Ｔｈ１３に設定する（Ｓ２３４）。

ステップＳ２３３において、前記実測温度が前記低温ではないと判定されると、ＣＰＵ８１は、前記実測温度が基準温度の範囲内（４０℃以上７０℃未満）と判定する。この場合、ＣＰＵ８１は、次のステップＳ２３５において、前記温度データ１０３（図１１参照）を参照して、加圧ローラー６が中温状態（基準温度状態）であると判定する。つまり、ＣＰＵ８１は、前記温度データ１０３から、前記基準温度に対応する加圧ローラー６の温度状態として、中温状態を抽出する。その後、ＣＰＵ８１は、前記初期加熱温度（設定温度）を、前記中温状態に対応する前記基準温度Ｔｈ１２に設定する（Ｓ２３５）。その後に一連の処理が終了する。

以上説明したように、本実施形態の定着装置４８においては、加圧ローラー６の複数の温度状態それぞれに対応するヒーター５１に関する複数の温度情報を含む温度データと、加熱制御部８ｂによる初期加熱前にヒーター５１を一時的に加熱した後に温度センサー５６によって取得されるヒーター５１の実測温度と、に基づいて、加圧ローラー６の温度状態が判定され、判定された加圧ローラー６の前記温度状態に基づいて、前記初期加熱処理に用いられる設定温度が設定される。このため、加圧ローラー６が高温状態であると判定された場合、前記初期加熱温度を基準温度Ｔｈ１２よりも低い前記温度Ｔｈ１１に設定しても、前記初期加熱処理がスムーズに行われる。これにより、余計な電力を消費することなく、また、ニップ部Ｎｐ１を過剰に昇温することなく、前記目標定着温度Ｔｘ１まで昇温することができる。また、加圧ローラー６が低温状態であると判定された場合、前記初期加熱温度を基準温度Ｔｈ１２よりも高い前記温度Ｔｈ１３に設定することにより、前記初期加熱処理において、いち早くニップ部Ｎｐ１を昇温することができる。これにより、昇温遅れによる定着不良を防止することができる。

なお、上述の実施形態では、前記予熱処理の直後に前記現像準備が完了したと判定された場合に前記第１温度設定処理が行われ、前記予熱処理が終了してから前記所定時間（２秒）が経過する前に前記現像準備が完了したと判定された場合に前記第２温度設定処理が行われ、前記所定時間が経過した場合に前記第３温度設定処理が行われる処理例を例示したが、本発明はこのような処理例に限られない。前記第１温度設定処理、前記第２温度設定処理、或いは前記第３温度設定処理のいずれかが少なくとも実行される処理例であってもよい。

また、本発明は、定着装置４８を備える画像形成装置１０の発明と捉えることが可能であり、また、定着装置４８単体の発明と捉えることも可能である。

１ ：本体部
５ ：加熱装置
６ ：加圧ローラー
８ ：制御装置
８ａ ：主制御部
８ｂ ：加熱制御部
８ｃ ：搬送制御部
８ｄ ：プリント制御部
８ｅ ：温度状態判定部
８ｆ ：加熱温度決定部
１０ ：画像形成装置
５０ ：ヒーター給電回路
５１ ：ヒーター
５６ ：温度センサー
８１ ：ＣＰＵ
８２ ：ＲＡＭ
８３ ：二次記憶装置
８４ ：通信部

Claims (9)

1. シートの搬送路の定着位置において前記シート上のトナー像を加熱および加圧することにより前記トナー像を前記シートに定着させる定着装置であって、
   ヒーターと、
   回転可能に支持され、前記ヒーターを内包する筒状の部材であり、回転することによって内周面が前記ヒーターによって加熱される被加熱部材と、
   回転可能に支持され、前記被加熱部材へ向けて相対的に付勢されることにより、前記被加熱部材との間に前記シートが通過するニップ部を形成する加圧部材と、
   前記ヒーターの温度を計測する温度センサーと、
   前記温度センサーによって取得される測定温度に基づいて予め定められた設定温度となるように前記ヒーターを加熱する加熱制御部と、
   前記加圧部材の複数の温度状態それぞれに対応する前記ヒーターに関する複数の温度情報を含む温度データと、前記加熱制御部による加熱前に前記ヒーターを一時的に加熱した後に前記温度センサーによって取得される前記ヒーターの実測温度と、に基づいて、前記加圧部材の温度状態を判定する温度状態判定部と、
   前記温度状態判定部によって判定された前記温度状態に基づいて前記設定温度を決定する加熱温度決定部と、を備える定着装置。
2. 前記温度データは、
   前記加圧部材を予め前記複数の温度状態にさせた状態で、前記ヒーターを一時的に加熱した後に前記温度センサーによって取得された測定温度のピーク値であり、
   前記温度状態判定部は、前記ヒーターを一時的に加熱した後に前記温度センサーによって取得される前記実測温度のピーク値に対応する前記温度状態を前記温度データから抽出する、請求項１に記載の定着装置。
3. 前記温度データは、
   前記加圧部材を予め前記複数の温度状態にさせた状態で、前記ヒーターを一時的に加熱した後に前記温度センサーによって取得された測定温度の減衰度であり、
   前記温度状態判定部は、前記ヒーターを一時的に加熱した後に前記温度センサーによって取得される前記実測温度の減衰度に対応する前記温度状態を前記温度データから抽出する、請求項１に記載の定着装置。
4. 前記温度データは、
   前記加圧部材を予め前記複数の温度状態にさせた状態で、前記ヒーターを一時的に加熱し所定時間経過後に前記温度センサーによって取得された測定温度であり、
   前記温度状態判定部は、前記ヒーターを一時的に加熱し、その後に所定時間経過後に前記温度センサーによって取得される前記実測温度に対応する前記温度状態を前記温度データから抽出する、請求項１に記載の定着装置。
5. 前記温度データは、
   前記加圧部材を予め前記複数の温度状態にさせた状態で、前記ヒーターを一時的に加熱した後に前記温度センサーによって取得された測定温度のピーク値と、前記ヒーターを一時的に加熱した後に前記温度センサーによって取得された測定温度の減衰度と、前記ヒーターを一時的に加熱し所定時間の経過後に前記温度センサーによって取得された測定温度と、を含み、
   前記温度状態判定部は、
   前記一時的な加熱の直後に前記加熱制御部による加熱処理の開始指示が入力された場合に、前記一時的な加熱後に前記温度センサーによって取得される前記実測温度のピーク値に対応する前記温度状態を前記温度データから抽出する第１抽出処理を行い、
   前記一時的な加熱が終了してから前記所定時間が経過する前に前記開始指示が入力された場合に、前記一時的な加熱後に前記温度センサーによって取得される前記実測温度の減衰度に対応する前記温度状態を前記温度データから抽出する第２抽出処理を行い、
   前記一時的な加熱が終了してから前記所定時間が経過した後に、前記一時的な加熱後に前記所定時間の経過後に前記温度センサーによって取得される前記実測温度に対応する前記温度状態を前記温度データから抽出する第３抽出処理を行う、請求項１に記載の定着装置。
6. 前記加熱温度決定部は、前記温度状態判定部によって判定された前記温度状態が示す温度が高いほど前記設定温度を予め定められた基準温度よりも低い温度に決定し、前記温度状態が示す温度が低いほど前記設定温度を前記基準温度よりも高い温度に決定する、請求項１から５のいずれかに記載の定着装置。
7. 前記実測温度は、
   前記加熱制御部による加熱前に、前記加圧部材を前記ニップ部のニップ幅に相当する角度よりも大きい所定角度回転させてから幅前記ヒーターを一時的に加熱し、その後に前記温度センサーによって取得される温度である、請求項１から６のいずれかに記載の定着装置。
8. 前記被加熱部材は、前記内周面が前記ヒーターの熱放射面に対し前記搬送路を通る前記シートのシート搬送方向に沿って摺動する摺動部材である、請求項１から７のいずれかに記載の定着装置。
9. シートにトナー像を転写する転写装置と、
   前記トナー像を前記シートに定着させる請求項１から請求項８のいずれかに記載の定着装置と、を備える画像形成装置。

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