特許 6035856 定着装置および画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6035856

(24)【登録日】2016年11月11日

(45)【発行日】2016年11月30日

(54)【発明の名称】定着装置および画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20161121BHJP

【ＦＩ】

   G03G15/20 555

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-109566(P2012-109566)

(22)【出願日】2012年5月11日

(65)【公開番号】特開2013-238645(P2013-238645A)

(43)【公開日】2013年11月28日

【審査請求日】2015年3月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005496

【氏名又は名称】富士ゼロックス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100094330

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 正紀

(74)【代理人】

【識別番号】100109689

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 結

(72)【発明者】

【氏名】小西 佳郎

(72)【発明者】

【氏名】石田 正美

【審査官】 平田 佳規

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６３−２５３９７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２１６５４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２５６８８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１３７４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２３７４８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｇ １５／２０

Ｇ０３Ｇ １５／００− １５／０１

Ｇ０３Ｇ ２１／００− ２１／２０

Ｇ０５Ｄ ２３／００− ２３／３２

Ｈ０５Ｂ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱源を有し該熱源により熱せられる加熱部材と、
トナー像を保持して搬送されてきた用紙を前記加熱部材表面との間に挟んで加圧することにより、該加熱部材と共同して、該トナー像を該用紙上に定着する加圧部材と、
前記加熱部材表面の温度を測定する温度測定器と、
前記温度測定器により測定された温度に基づいて前記熱源を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路が、前記加熱部材表面の温度分布が相対的に平坦な状態にあるか否かを判定する予め定められた判定条件を満たす第１の状態から該加熱部材表面の温度を上昇させる第１のモードにおける該加熱部材表面の温度上昇目標温度である第１の温度上昇目標温度を、該判定条件を満たさない第２の状態から該加熱部材表面の温度を上昇させる第２のモードにおける該加熱部材表面の温度上昇目標温度である第２の温度上昇目標温度よりも低い目標温度に設定して、該加熱部材表面の温度を上昇させるように前記熱源を制御するものであることを特徴とする定着装置。

【請求項2】

前記制御回路は、前記第１のモードにおいて前記熱源を制御して、前記加熱部材表面を該第１のモードにおける前記第１の温度上昇目標温度にまで加熱させた後、定着動作を行なわずにさらにあらかじめ定められた第１の時間が経過した後は、該加熱部材表面を、前記第２のモードにおける前記第２の温度上昇目標温度に向けてさらに加熱させるものであることを特徴とする請求項１記載の定着装置。

【請求項3】

前記制御回路は、前記第２の温度上昇目標温度にまで加熱させた後、定着動作を行なわずにあらかじめ定められた第２の時間が経過した後は、加熱制御を停止することを特徴とする請求項２記載の定着装置。

【請求項4】

前記制御回路は、前記第１のモードにおいて前記熱源を制御して、前記加熱部材表面を該第１のモードにおける前記第１の温度上昇目標温度にまで加熱させた後、前記第１の時間が経過する前に印刷信号を受信した場合には、該第１の温度上昇目標温度よりも高い温度である第１の定着温度に向けてさらに加熱させた後定着動作を行なわさせ、前記加熱部材表面を該第２のモードにおける前記第２の温度上昇目標温度にまで加熱させた後、前記第１の時間が経過する前に印刷信号を受信した場合には、該第２の温度上昇目標温度よりも高い温度である第２の定着温度に向けてさらに加熱させた後定着動作を行なわさせるものであることを特徴とする請求項３記載の定着装置。

【請求項5】

前記温度測定器が、前記加熱部材表面の、用紙搬送方向に交わる幅方向複数箇所それぞれの温度を測定する複数の温度センサを有し、
前記制御回路は、前記複数の温度センサで測定された温度に基づいて前記第１のモードにおける制御を行なうか前記第２のモードにおける制御を行なうかを判定するものであることを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１項記載の定着装置。

【請求項6】

用紙を搬送する搬送部と、
トナー像を形成して、搬送されてきた用紙上に該トナー像を転写する画像形成部と、
前記画像形成部よりも用紙搬送方向下流側に配置され、トナー像の転写を受けてさらに搬送されてきた用紙を加熱および加圧して該トナー像を該用紙上に定着する定着部とを備え、
前記定着部が、
熱源を有し該熱源により熱せられる加熱部材と、
トナー像を保持して搬送されてきた用紙を前記加熱部材表面との間に挟んで加圧することにより、該加熱部材と共同して、該トナー像を該用紙に定着する加圧部材と、
前記加熱部材表面の温度を測定する温度測定器と、
前記温度測定器により測定された温度に基づいて前記熱源を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路が、前記加熱部材表面の温度分布が相対的に平坦な状態にあるか否かを判定する予め定められた判定条件を満たす第１の状態から該加熱部材表面の温度を上昇させる第１のモードにおける該加熱部材表面の温度上昇目標温度である第１の温度上昇目標温度を、該判定条件を満たさない第２の状態から該加熱部材表面の温度を上昇させる第２のモードにおける該加熱部材表面の温度上昇目標温度である第２の温度上昇目標温度よりも低い目標温度に設定して、該加熱部材表面の温度を上昇させるように前記熱源を制御するものである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、定着装置および画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

トナー像を用紙上に定着する定着装置においてそのトナー像を加熱する加熱部材の温度制御が行なわれている。

【0003】

特許文献１には、加熱部材の温度立上げ時の温度が低い場合に、高い昇温目標温度に設定することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平７−１１４２８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、立上げ後の最初の動作開始迄の時間の短縮化と省電力との双方を実現した定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項１は、
熱源を有しその熱源により熱せられる加熱部材と、
トナー像を保持して搬送されてきた用紙を加熱部材表面との間に挟んで加圧することにより、加熱部材と共同して、トナー像を用紙上に定着する加圧部材と、
加熱部材表面の温度を測定する温度測定器と、
温度測定器により測定された温度に基づいて熱源を制御する制御回路とを備え、
上記制御回路が、加熱部材表面の温度分布が相対的に平坦な状態にあるか否かを判定する予め定められた判定条件を満たす第１の状態から加熱部材表面の温度を上昇させる第１のモードにおける加熱部材表面の温度上昇目標温度である第１の温度上昇目標温度を、その判定条件を満たさない第２の状態から加熱部材表面の温度を上昇させる第２のモードにおける加熱部材表面の温度上昇目標温度である第２の温度上昇目標温度よりも低い目標温度に設定して、加熱部材表面の温度を上昇させるように熱源を制御するものであることを特徴とする定着装置である。

【0007】

請求項２は、請求項１記載の定着装置において、上記制御回路は、第１のモードにおいて熱源を制御して、加熱部材表面をその第１のモードにおける第１の温度上昇目標温度にまで加熱させた後、定着動作を行なわずにさらにあらかじめ定められた第１の時間が経過した後は、加熱部材表面を、第２のモードにおける第２の温度上昇目標温度に向けてさらに加熱させるものであることを特徴とする。
請求項３は、請求項２記載の定着装置において、上記制御回路は、加熱部材表面を第２のモードにおける第２の温度上昇目標温度にまで加熱させた後、定着動作を行なわずにあらかじめ定められた第２の時間が経過した後は、加熱制御を停止することを特徴とする。
請求項４は、請求項３記載の定着装置において、上記制御回路は、第１のモードにおいて熱源を制御して、加熱部材表面を第１のモードにおける第１の温度上昇目標温度にまで加熱させた後、第１の時間が経過する前に印刷信号を受信した場合には、第１の温度上昇目標温度よりも高い温度である第１の定着温度に向けてさらに加熱させた後定着動作を行なわさせ、加熱部材表面を第２のモードにおける第２の温度上昇目標温度にまで加熱させた後、第２の時間が経過する前に印刷信号を受信した場合には、第２の温度上昇目標温度よりも高い温度である第２の定着温度に向けてさらに加熱させた後定着動作を行なわさせるものであることを特徴とする。

【0008】

請求項５は、請求項１から４のうちのいずれか１項記載の定着装置において、上記温度測定器が、加熱部材表面の、用紙搬送方向に交わる幅方向複数箇所それぞれの温度を測定する複数の温度センサを有し、上記制御回路は、それら複数の温度センサで測定された温度に基づいて第１のモードにおける制御を行なうか第２のモードにおける制御を行なうかを判定するものであることを特徴とする。

【0009】

請求項６は、用紙を搬送する搬送部と、トナー像を形成して、搬送されてきた用紙上にトナー像を転写する画像形成部と、画像形成部よりも用紙搬送方向下流側に配置され、トナー像の転写を受けてさらに搬送されてきた用紙を加熱および加圧してトナー像を用紙上に定着する定着部とを備え、上記定着部が、
熱源を有しその熱源により熱せられる加熱部材と、
トナー像を保持して搬送されてきた用紙を加熱部材表面との間に挟んで加圧することにより、加熱部材と共同して、トナー像を用紙に定着する加圧部材と、
加熱部材表面の温度を測定する温度測定器と、
温度測定器により測定された温度に基づいて熱源を制御する制御回路とを備え、
上記制御回路が、加熱部材表面の温度分布が相対的に平坦な状態にあるか否かを判定する予め定められた判定条件を満たす第１の状態から加熱部材表面の温度を上昇させる第１のモードにおける加熱部材表面の温度上昇目標温度である第１の温度上昇目標温度を、その判定条件を満たさない第２の状態から加熱部材表面の温度を上昇させる第２のモードにおける加熱部材表面の温度上昇目標温度である第２の温度上昇目標温度よりも低い目標温度に設定して、加熱部材表面の温度を上昇させるように熱源を制御するものであることを特徴とする画像形成装置である。

【発明の効果】

【0010】

請求項１の定着装置および請求項６の画像形成装置によれば、第１の温度上昇目標温度と第２の温度上昇目標温度が同一の場合と比べ、動作開始迄の時間短縮と省電力との双方が実現する。

【0011】

請求項２の定着装置によれば、動作開始までの時間が長引いても確実な定着動作が行なわれる。

【0012】

請求項５の定着装置によれば、モードの誤判定を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態としての画像形成装置の概略構成図である。

【図2】図１に示す画像形成装置における定着器と排出器を示した断面図である。

【図3】図１，図２に示す画像形成装置における、定着器を構成する加熱ロールの温度制御系統図である。

【図4】比較例としての温度制御概念図である。

【図5】本実施形態における温度制御原理説明図である。

【図6】本実施形態における加熱ロールの温度制御アルゴリズムを表わしたフローチャートを示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態を説明する。

【0015】

図１は、本発明の一実施形態としての画像形成装置の概略構成図である。

【0016】

この図１に示す画像形成装置には、本発明の一実施形態としての用紙搬送装置が組み込まれている。

【0017】

この画像形成装置２０には、画像情報源である図示しないパーソナルコンピュータ等の外部装置から印刷信号が入力される。この印刷信号には、用紙上に形成される画像の基になる画像信号や、その画像信号に基づく画像を形成するための各種設定内容を表わす設定信号や、画像形成を指示する開始信号などが含まれている。

【0018】

この画像形成装置２０は、以下のようにして、入力されてきた印刷信号に基づく画像を形成する。

【0019】

画像形成装置２０には、この画像形成装置２０内の各構成要素の動きを制御する制御部２１が備えられている。図示しない外部装置から入力された設定信号や画像信号等からなる印刷信号は、画像形成装置２０の制御部２１に入力される。そして、画像形成装置２０では、この制御部２１の制御の下、入力されてきた印刷信号に基づく画像の形成が行われる。

【0020】

画像形成装置２０の下部には、２台の用紙トレイ３１が収容されている。これらの用紙トレイ３１には、各用紙トレイ３１ごとに寸法の異なる用紙Ｐが積み重なった状態に収容されている。各用紙トレイ３１は、用紙Ｐの補給のために、引出し自在に構成されている。

【0021】

それら２台の用紙トレイ３１のうちの、例えば原稿の寸法に適合した寸法、あるいは、設定信号中で設定されている寸法の用紙Ｐが収容されている用紙トレイから用紙Ｐが、ピックアップロール３２により送り出される。送り出された用紙Ｐは、さばきロール３３により１枚ずつに分離され、その分離された１枚の用紙Ｐが上方に搬送されてその用紙Ｐの先端が待機ロール３４に至る。待機ロール３４は、それ以降の搬送のタイミングを調整して用紙Ｐを送り出す役割りを担っており、この待機ロール３４に到達した用紙Ｐは、その待機ロール３４によりそれ以降の搬送のタイミングが調整されてさらに搬送される。

【0022】

この画像形成装置２０には、待機ロール３４の上方に矢印Ａで示す向きに回転する感光体２２が備えられている。そして、この感光体２２の周囲に、帯電器２３、露光器２４、現像器２５、転写器２６、およびクリーナ２７が配備されている。

【0023】

感光体２２は円筒形状を有し、帯電により電荷を保持し露光によりその電荷を放出してその表面に静電潜像が形成される。

【0024】

帯電器２３は、感光体２２の表面をある帯電電位に帯電する。

【0025】

また、露光器２４には、外部装置から入力されてきた印刷信号中の画像信号が制御部２１から入力される。そして、露光器２４からはその画像信号に応じて変調された露光光が出力される。感光体２２は、この露光光による露光を受け、感光体２２の表面に静電潜像が形成される。

【0026】

さらに感光体２２は、露光光により露光されて表面に静電潜像が形成された後、現像器２５により現像される。現像器２５は、トナー収納部２５ａと、トナー供給路２５ｂと、現像ロール２５ｃとを備えている。現像器２５では、トナー収納部２５ａに収納されているトナーが、トナー供給路２５ｂを通って現像ロール２５ｃの近傍まで送られる。そして、現像ロール２５ｃによって、トナーが感光体２２に供給されることで現像が行われて、感光体２２の表面にトナー像が形成される。

【0027】

ここで、上記の待機ロール３４は、感光体２２上のトナー像が、転写器２６に対面した位置に達するタイミングに合わせてその位置に到達するように用紙Ｐを送り出す。そして、感光体２２上のトナー像は、転写器２６の作用を受け、その送り出されてきた用紙Ｐ上に転写される。

【0028】

トナー像の転写後に感光体２２上に残存するトナーは、クリーナ２７により、感光体２２から取り除かれる。

【0029】

これら感光体２２、帯電器２３、露光器２４、現像器２５、転写器２６、およびクリーナ２７を合わせたものが、本発明にいう画像形成部の一例に相当する。

【0030】

トナー像の転写を受けた用紙Ｐは、さらに矢印Ｂ方向に進み、定着器１００による加熱および加圧を受けてその用紙Ｐ上に定着トナー像からなる画像が形成される。

【0031】

定着器１００を通過した用紙Ｐは、排出器２００に向かって矢印Ｃ方向に進み、さらに、その排出器２００によってさらに矢印Ｄ方向に送られて排紙台２８上に排出される。

【0032】

ここで、この画像形成装置２０は、用紙Ｐの両面に画像を形成することが可能な装置となっている。用紙Ｐの両面に画像を形成する場合、上記のようにして用紙Ｐの第１面にのみ画像が形成された用紙Ｐは、排出器２００により、矢印Ｃ，Ｄ方向に、その用紙の後端が排出器２００に入り込んだ状態となった反転位置まで搬送される。その後、排出器２００が、その反転位置で、用紙の搬送方向を、矢印Ｄ方向とは逆向きの矢印Ｅ方向に反転し、用紙Ｐが、その矢印Ｅ方向に引き込まれる。この引き込まれた用紙Ｐは、今度は矢印Ｆ方向に進み、搬送ロール３５によりさらに矢印Ｇ，Ｈ方向に搬送されて再度待機ロール３４に到達する。再度待機ロール３４に到達した時点で、用紙Ｐは、表裏が反転されている。そして、待機ロール３４は、用紙Ｐを、既に画像が形成されている第１面とは反対側の第２面を感光体２２側に向けた姿勢で送り出す。その後は、第１面への画像形成と同様にして、この第２面に画像が形成される。このようにして両面に画像が形成された用紙Ｐは、今度は排紙台２８上に排出される。

【0033】

また、この画像形成装置２０では、定着器１００と排出器２００とを覆っているリアパネル２９が、支点２９ａを中心に、矢印Ｉ方向に回転して開くように構成されている。定着器１００と排出器２００との間で用紙Ｐが詰まった場合には、ユーザによって、このリアパネル２９が開けられる。そして、ユーザは、リアパネル２９を開けて手を差し入れ、詰まっている用紙Ｐを取り除く。

【0034】

図２は、図１に示す画像形成装置における定着器と排出器を示した断面図である。

【0035】

定着器１００は、加熱ロール１０１と加圧ロール１０２とを有する。加熱ロール１０１は、その内部に熱源１０１ａを備えた中空円筒形状のものであり、同じく円筒形状の加圧ロール１０２の周面が加熱ロール１０１の周面に押し付けられている。矢印Ｂ方向に進んで定着器１００に達した用紙は、用紙ガイド１０３によって、加熱ロール１０１と加圧ロール１０２との接触部に案内される。用紙は、その接触部で加熱ロール１０１と加圧ロール１０２とに挟み付けられる。

【0036】

加熱ロール１０１と加圧ロール１０２は互いに接したまま矢印Ｊ方向に回転している。このため接触部へと案内された用紙は、その接触部で加熱ロール１０１と加圧ロール１０２とに挟み付けられて排出器２００に向かって進む。そしてその際に、加熱ロール１０１による加熱および加圧ロール１０２による加圧を受けて、用紙上に定着トナー像からなる画像が形成される。

【0037】

定着器１００はさらに、加熱ロール１０１と加圧ロール１０２とを回転自在に支持するフレーム１００ａと、加熱ロール１０１と加圧ロール１０２との接触部を覆うカバー１０４を有する。このカバー１０４は、支点１０４ａでフレーム１００ａに回転自在に取り付けられている。このカバー１０４は、フレーム１００ａの、加圧ロール１０２の上方に張り出した張出部分１００ａ＿１に当たった状態で、第１の搬送経路２０ａの上部を塞ぐように閉じられていて、用紙通過時には用紙によってその先端が押し上げられる。さらに、この定着器１００には、第１の搬送経路２０ａ上で用紙を排出器２００へと案内する定着器側ガイドリブ１００ａ＿２を有する。この定着器側ガイドリブ１００ａ＿２は、用紙幅方向（図２の紙面に垂直な方向）に複数配列されている。上記のカバー１０４は、閉じられた状態では、支点１０４ａ側とは反対側の先端が、定着器側ガイドリブ１００ａ＿２どうしの間に入り込んでいる。

【0038】

また、排出器２００は、この排出器２００内を通る第２の搬送経路２０ｂにおける下側ガイドの役割りを果たす下側フレーム２０１と上側ガイドの役割りを果たす上側フレーム２０２と、用紙を送り出す排紙ロール２０３とを備えている。さらにこの排出器２００は、用紙が搬送されてきたことを検出する検出器３００を備えている。

【0039】

検出器３００は、図２の紙面に垂直な方向に延びる、回転自在な軸３１１と、その軸３１１に固定された検知爪３１２を有する。用紙先端がこの検出器３００に到達すると検知爪３１２がその用紙先端で持ち上げられる方向に軸３１１とともに回転し、軸３１１の回転が光電的に検出される。これにより、用紙がこの検出器３００の位置に到達しているか否かが検出される。

【0040】

この検出器３００は、用紙が到達すべきタイミングに用紙が到達することを監視することで、この装置が正常に動作していることを確認する役割りを担っている。この検出器３００による用紙検出結果は、制御部２１（図１参照）に通知される。そして、用紙が到達すべきタイミングに用紙が到達しなかったときは途中で用紙詰まりが発生しているなどの異常状態が発生していることになり、装置の稼動を停止し、ユーザに向けて通知される。

【0041】

この画像形成装置２０は、用紙の片面にのみ画像を形成する片面印刷モードと用紙の両面に画像を形成する両面印刷モードとを有する。この片面印刷モード、両面印刷モードの別は、外部装置から、設定信号の１つとして制御部２１（図１参照）に伝えられる。

【0042】

両面印刷モードのときは、排紙ロール２０３は、用紙の片面（第１面）に画像が形成された用紙を矢印Ｄ方向に搬送している途中でその回転方向を反転させて用紙を矢印Ｅ方向に搬送する。このときの回転の反転のタイミングを決めることについても、検出器３００がその役割りを担っている。すなわち検出器３００が用紙先端を検出してからの経過時間を計測し、その用紙の後端が分岐点２０ｄに到達し上記のカバー１０４が再び閉じたタイミングで反転する。

【0043】

また、この排出器２００は、排紙台２８上に排出された用紙が浮き上がって次に排出される用紙の排出の妨げとならないように上から押える押え片２０４を有する。

【0044】

この押え片２０４は、その上端部を軸にして回転自在となっており、排紙ロール２０３により排出される用紙に押されてその用紙の通路を開放するように回転し用紙後端が排紙ロール２０３を抜けると図示の姿勢に戻ってその用紙後端を下方に押す。これにより、次の用紙の排出路が確保される。

【0045】

以下では用紙搬送を中心に説明する。

【0046】

定着器１００により第１面へのトナー像の定着を受けてその定着器１００を抜けてきた用紙は、第１の搬送経路２０ａ上を、カバー１０４の先端を押し上げて矢印Ｃ方向に進み、検知爪３０２を押し上げて第２の搬送経路２０ｂ上を矢印Ｄ方向に進む。用紙先端が排紙ロール２０３に挟まれると今度は排紙ロール２０３によりさらに矢印Ｄ方向に搬送される。片面印刷モードのときは、そのまま排紙台２８上に排出される。

【0047】

両面印刷モードのときは、第１面のみに画像が形成された用紙は、片面印刷モードの場合と同様にして排紙ロール２０３により矢印Ｄ方向に搬送され、その用紙の後端が分岐点２０ｄに達すると排紙ロール２０３の回転が逆転し用紙は今度は矢印Ｅ方向に進み、直前に通過してきた第１の搬送経路２０ａへの進入がカバー１０４によって阻まれ、カバー１０４の上面に案内されて第３の搬送経路２０ｃ上を矢印Ｆ方向に搬送される。この第３の搬送経路２０ｃは、待機ロール３４（図１参照）に到達して第１の搬送経路２０ａと合流する経路である。この用紙はこの第３の搬送経路２０ｃを搬送されることにより表裏が反転し、画像が未形成の第２面を感光体２２（図１参照）に向けた姿勢となる。この用紙は、第１面への画像形成の場合と同様にして待機ロール３４により送り出される。その後も第１面への画像形成の場合と同様にして、今度は第２面に画像が形成される。このようにして両面に画像が形成された用紙が排紙台２８上に排出される。

【0048】

図３は、図１，図２に示す画像形成装置における、定着器を構成する加熱ロールの温度制御系統図である。

【0049】

加熱ロール１０１は、中空円筒形状を有し、その中空の内部に熱源１０１を備えている。この熱源１０１ａは、加熱ロール１０１の長手方向に延びた形状を有し、熱源用電源４０１から供給される電力で発熱し、加熱ロール１０１の内部から加熱ロール１０１を加熱する。

【0050】

この加熱ロール１０１の外側であってこの加熱ロール１０１の近傍には第１および第２の温度センサ４０２ａ，４０２ｂが配置されている。

【0051】

これらの温度センサのうちの第１の温度センサ４０２ａは、加熱ロール１０１の長手方向中央部の表面温度を非接触で測定する温度センサである。また、もう一方の第２の温度センサ４０２ｂは、加熱ロール１０１の長手方向端部の表面温度を測定する接触式の温度センサである。この第２の温度センサ４０２ｂは、図１，図２に示す画像形成装置２０で使用することが可能な範囲内での最大幅の用紙が定着器１００（図１，図２参照）を通過するときの、その用紙がこの加熱ロール１０１に触れる領域の直ぐ外側に配置されている。

【0052】

加熱ロール１０１の温度制御は、通過する用紙が接触する領域の代表点である長手方向中央の温度を測定する第１の温度センサ４０２ａの測定値に基づいて行われる。端部に置かれた第２の温度センサ４０２ｂは、後述するモード判定のために使用される。

【0053】

尚、ここでは、第１の温度センサ４０２ａは非接触式の温度センサ４０２ａであり第２の温度センサ４０２ｂは接触式の温度センサ４０２ｂである旨、説明したが、これは以下の理由による。すなわち、第１の温度センサ４０２ａが配置された加熱ロール１０１の中央は用紙がその加熱ロール１０１に触れるため、温度センサに起因する画質不良が生じないよう非接触式の温度センサを採用している。一方、第２の温度センサ４０２ａが配置された加熱ロール１０１の端部は、用紙は接触せず、したがって比較的安価な接触式の温度センサを採用している。ただし、以下に説明する加熱ロール１０１の温度制御に関しては、それら第１および第２の温度センサ４０２ａ，４０２ｂが非接触式であるか接触式であるかは無関係である。

【0054】

これら第１および第２の温度センサ４０２ａ，４０２ｂによる加熱ロール１０１の表面温度測定結果は、制御部４０３に入力される。この制御部４０３は、図１に示す、画像形成装置２０の全体を制御する制御部２１の指令の下で加熱ロール１０１の温度制御を行なう制御部である。あるいは全体の制御を担う制御部２１と一体になっていてもよい。

【0055】

図３に示す制御部４０３は、第１および第２の温度センサ４０２ａ，４０２ｂの温度測定結果を基に、後述するようにして第１のモードと第２のモードとの別を判定し、その判定したモードに従うとともに、中央に配置された第１の温度センサ４０２ａによる、その後の温度測定結果に基づいて、加熱ロール１０１の温度を制御すべく熱源用電源４０１を制御する。

【0056】

図４は、比較例としての温度制御概念図である。ここでは、この図４を参照して比較例としての温度制御方法を説明する。

【0057】

図４の横軸は経過時間、縦軸は加熱ロール１０１の表面温度である。

【0058】

ここでは時刻ｔ＝０で画像形成装置２０のメイン電源がオンとなり、加熱ロール１０１の昇温が開始されたものとする。このｔ＝０の時刻には、加熱ロール１０１は室温にまで冷えていたものとする。

【0059】

また、この図４において、カーブａは中央に配置された第１の温度センサ４０２ａでの温度測定結果を表わしており、カーブｂは、ここではモード分けしていないため測定する必要はないものの、仮に測定したとした場合の、端に配置された第２の温度センサ４０２ｂでの温度測定結果を表わしている。

【0060】

時刻ｔ＝０においてメイン電源がオンになると、制御部４０３は熱源用電源４０１を制御して熱源１０１ａに電力を送り込み、目標温度Ｔに向かって加熱ロール１０１を加熱する。このとき加熱ロール１０１の端部の表面温度もカーブｂに従って上昇する。加熱ロール１０１の中央の表面温度が目標温度Ｔに達し、その後はその温度Ｔが維持されるように制御される。このとき、加熱ロール１０１の端は、一旦は中央とともに温度が上昇するが加熱ロール１０１の両端から熱が逃げやすいため、中央が温度Ｔのまま維持された後、ある程度下降して安定する。図４に示すしきい値温度Ｔ_ｔｈは、良好な定着が行なわれる最低限の温度を表わしている。加熱ロール１０１に用紙が接触すると加熱ロール１０１の表面温度が変動する。このため、加熱ロール１０１の表面温度制御は、用紙が接触して変動した温度を速やかにかつ高精度に回復させるために代表点である中央の温度に基づいて行われる。ただし、用紙の幅方向端部についても十分な定着を行なう必要があり、したがって加熱ロール１０１の端部についても、すなわちカーブｂについてもしきい値温度Ｔ_ｔｈ以上でなければならない。このため、中央については、しきい値温度Ｔ_ｔｈを目標温度とするのではなく、それよりも高温の目標温度Ｔが設定されている。

【0061】

この図４に示す比較例の場合、メイン電源オンから定着器の準備が完了するまでの時間はｔ＝ｔ_１となる。

【0062】

図５は、本実施形態における温度制御原理説明図である。

【0063】

前提条件は、図４を参照して説明した比較例の場合と同じである。すなわち、時刻ｔ＝０においてメインの電源が投入され、それまで常温にあった加熱ロール１０１の加熱が開始されたものとする。縦軸の温度Ｔ_ｔｈは図４のしきい値温度Ｔ_ｔｈと同一であり、温度Ｔ_２は、図４の目標温度Ｔと同一である。ここではそれらの温度Ｔ_ｔｈ，Ｔ_２＝Ｔの間にもう１つの温度Ｔ_１が設定されている。加熱ロール１０１の温度は時刻ｔ＝０から上昇するが、ここでは先ず温度Ｔ_１が目標温度として設定される。そして加熱ロール１０１の中央の表面温度が温度Ｔ_１に達した時刻ｔ_２で定着可能な温度にまで上昇したものと判定される。この時刻ｔ_２は、ｔ＝０を起点としたとき、図４に示す時刻ｔ_１よりも短い時刻（ｔ_２＜ｔ_１）であり、図４の場合と比べ短時間で定着が可能となる。上述の通り、加熱ロール１０１の端部についても最初は中央の温度とともに上昇し、中央の温度が温度Ｔ_１に達した時点では端部の温度も一旦は温度Ｔ_ｔｈを超える。したがってこの時刻ｔ_２で定着が可能となる。ただし、カーブａ’に示すように中央の温度をいつまでも温度Ｔ_１に維持すると、端部の温度は、カーブｂ’に示すように、温度_ｔｈよりも低下するおそれがある。

【0064】

そこで、端部の温度が温度_ｔｈ以上に保たれている間に、すなわち、この図５では時刻ｔ_３において、目標温度を温度Ｔ_２に設定し直して、加熱ロール１０１の中央の温度が温度Ｔ_２に達するまで再度温度を上昇させる。こうすることで、時刻ｔ_２以降は、端部も温度_ｔｈ以上の温度に保たれることになる。

【0065】

この図５に示す温度制御原理によれば、図４に示す比較例と比べ、メイン電源投入から定着動作可能となるまでの時間が短縮される（ｔ_２＜ｔ_１）。また、この図５に示す温度制御原理によれば、時刻ｔ_２から時刻ｔ_３までの間は温度Ｔ_２＝Ｔよりも低い温度Ｔ_１に保たれているため、その分、省電力にもなっている。

【0066】

尚、この図５は、本実施形態での温度制御原理の説明図であり、本実施形態での温度制御は、もう少し複雑になっている。詳細は図６を参照して説明するが、昇温目標温度を温度Ｔ_１とする第１のモードと、昇温目標温度を最初から温度Ｔ_２とする第２のモードとを有し、かつ、各モードごとに、定着温度と、その定着温度よりも低いスタンバイ温度が設定されており、できる限りの省電力化が図られている。

【0067】

さらに本実施形態の画像形成装置２０はメイン電源がオンであっても加熱ロール１０１の温度が低下するままに放置しておくことで省電力化を図るスリープ状態が存在し、本実施形態における加熱ロール１０１の温度制御アルゴリズムはそのスリープ状態についても考慮されている。

【0068】

図６は、本実施形態における加熱ロール１０１の温度制御アルゴリズムを表わしたフローチャートを示した図である。

【0069】

図１，図２に示す画像形成装置２０のメイン電源がオンになると（ステップＳ０１）、先ず、現在スリープ状態にあるか否かが判定される（ステップＳ０２）。スリープ状態にあったときはステップＳ０３に進み、印刷信号受信待ちの状態となる。印刷信号を受信するとスリープ状態が解除され（ステップＳ０４）、第１のモードか第２のモードかが判定される（ステップＳ０５）。

【0070】

ここでは、判定条件として、以下の３条件が採用されている。
（１）中央の温度≦４０℃
（２）端の温度≦４０℃
（３）−１０℃≦中央の温度−端の温度≦＋１０℃
ここで、「中央の温度」は、図３に示す、加熱ロール１０１の表面温度を測定する第１の温度センサ４０２ａで測定される温度をいい、「端の温度」は、加熱ロール１０１の端部の表面温度を測定する第２の温度センサ４０２ｂで測定される温度をいう。

【0071】

ここでは、これら（１）〜（３）の３条件全てを満たすか否かが判定条件となる。ここではこれら（１）〜（３）の全てを満たす場合を第１のモードと称し、いずれかが１つ以上の条件を満たさない場合を第２のモードと称する。

【0072】

すなわち、第１のモードとして判定されるのは、加熱ロール１０１の中央も端も、常温に近い４０℃以下の温度にまで低下しており、かつ中央と端の温度差がほとんどなく、ほぼ均一の温度である（±１０℃以内）場合である。典型的には、加熱ロール１０１が常温近くまで十分に冷えている状態である。

【0073】

尚、ここでは上記（１）〜（３）の３条件全てを満たす場合を第１のモードとしているが、中央の温度と端部の温度の双方が低下していれば、加熱ロール１０１の全体がほぼ均一の温度にあるものと推定できるため、上記（１）と（２）の２条件を満足することをもって、第１のモードと判定してもよい。あるいは図５を参照した説明から明らかなように、定着温度を下げることができるかどうかは、加熱ロール１０１が常温近くまで冷えているか否かということよりも加熱ロール１０１の温度分布がほぼ平坦であるか否かが必要な条件である。したがって、上記（１）や（２）は判定条件には入れずに、（３）の条件を満足することをもって、第１のモードであると判定してもよい。

【0074】

図６のステップＳ０６において第１のモードであると判定されるとステップＳ０６に進み、加熱ロール１０１を、第１のモードのスタンバイ温度（ここでは一例として（以下、この注釈は省略する）１１５℃）まで昇温する。上述の通り、昇温時の温度制御は第１の温度センサ４０２ａで測定される中央の温度に基づいている。以下も同様である。さらに、その第１のモードのスタンバイ温度（１１５℃）に達すると（ステップＳ０７）、ここでは目標温度を直ちに上げ、その第１のモードの定着温度（１５５℃）まで昇温する（ステップＳ０８）。そして加熱ロール１０１がその第１のモードの定着温度（１５５℃）に達すると（ステップＳ０９）、印刷、すなわち画像形成が行なわれる（ステップＳ１０）。印刷後はステップＳ３２に進む。ステップＳ３２は、第２のモードのスタンバイ温度（１５５℃）を維持するステップである。

【0075】

ステップＳ０５において第１のモードではなく第２のモードであると判定されると、ステップＳ１１に進み、その第２のモードのスタンバイ温度（１５５℃）まで昇温する。その第２のモードのスタンバイ温度（１５５℃）に達すると（ステップＳ１２）、ここでも直ちに目標温度が、第２のモードの定着温度（１７５℃）に設定し直されて昇温が続けられる（ステップＳ１３）。第２のモードの定着温度（１７５℃）に達すると（ステップＳ１４）、印刷が行なわれる（ステップＳ１０）。

【0076】

以上は、ステップＳ０２でスリープ状態にあると判定された場合の処理の流れであるが、メイン電源オン（ステップＳ０１）の時点ではスリープ状態ではなかったときは、以下の処理が行なわれる。

【0077】

ステップＳ０２においてスリープ状態ではないと判定されると、ステップＳ２１に進む。このステップＳ２１においても上述の（１）〜（３）の３条件を基に第１のモードか第２のモードかが判定される。このステップＳ２１において第１のモードであると判定されると、ステップＳ２２に進み、その第１のモードのスタンバイ温度（１１５℃）を目標温度として昇温される。第１のモードのスタンバイ温度に達するとそのスタンバイ温度が維持される（ステップＳ２３）。その後、印刷信号を受信したか否か（ステップＳ２４）、およびステップＳ２１における第１のモードの判定から１分以上経過したか否か（ステップＳ２５）が監視される。この１分は、図５における時刻ｔ_０から時刻ｔ_３に相当する時間である。１分以内に印刷信号を受信すると（ステップＳ２４）、第１のモードの定着温度（１５５℃）を目標温度として昇温され（ステップＳ２６）、その目標温度（１５５℃）に達すると（ステップＳ２７）、印刷が行なわれる（ステップＳ１０）。印刷が行なわれた後は、ステップＳ３２に進む。

【0078】

印刷信号の受信がないまま（ステップＳ２４）、１分以上経過すると（ステップＳ２５）、ステップＳ３１に進み、第２のモードとしての制御に移行する。

【0079】

ステップＳ２１で第２のモードにあることが判定されると、ステップＳ３１に進み、その第２のモードのスタンバイ温度（１５５℃）を目標温度として昇温される。その第２のモードのスタンバイ温度（１５５℃）に達するとそのスタンバイ温度が維持される（ステップＳ３２）。その後、印刷信号を受信したが否か（ステップＳ３３）、メイン電源オン（ステップＳ０１）から１０分経過したか否か（ステップＳ３４）が判定される。メイン電源オンから１０分以内に印刷信号を受信すると（ステップＳ３３）、第２のモードの定着温度（１７５℃）を目標温度として昇温され（ステップＳ３５）、その第２のモードの定着温度（１７５℃）に達すると（ステップＳ３６）、印刷が行なわれ（ステップＳ１０）、ステップＳ３２に進み第２のモードのスタンバイ温度（１５５℃）が維持される。

【0080】

ステップＳ３２で第２のモードのスタンバイ温度が維持された状態において、印刷信号の受信がないまま（ステップＳ３３）、メイン電源オン（ステップＳ０１）から１０分間経過すると（ステップＳ３４）、スリープ状態に移行する（ステップＳ３７）。このスリープ状態は、メイン電源はオンのままであるが、印刷信号の入力を受け付けることを除き、加熱ロール１０１の加熱制御を含む一連の動作を停止した状態である。スリープ状態に移行すると、ステップＳ０３まで進み、印刷信号の受信待ちの状態となる。

【0081】

本実施形態では、以上のように、第１のモードと第２のモードとに分け、第１のモードでのスタンバイ温度および定着温度を第２のモードでのスタンバイ温度および定着温度よりもそれぞれ低い温度に設定しているため、定着器が短時間で立ち上がり、かつ省電力が実現する。

【0082】

尚、ここでは、図３に示すように、加熱ロール１０１の中央と端部との双方の温度を測定することによって第１のモードと第２のモードとに分けている。ただし、これに限られず、中央の温度を測定する第１の温度センサ４０２ａは温度制御用として残し、端部の温度を測定する第２の温度センサ４０２ｂを備えることなくコスト低減を図ってもよい。この場合、メイン電源オフあるいはスリープ状態に移行してから加熱ロール１０１が冷えるのに十分な時間が経過したことをもって、第１のモードと判定してもよい。

【0083】

尚、ここでは、本発明を図１，図２に示す、モノクロの画像形成装置２０に適用した例を示したが、本発明はカラー画像を形成するタイプの画像形成装置にもそのまま適用可能である。

【符号の説明】

【0084】

２０ 画像形成装置
２１ 制御部
２２ 感光体
２８ 排紙台
１００ 定着器
１０１ 加熱ロール
１０１ａ 熱源
１０２ 加圧ロール
２００ 排出器
２０３ 排紙ロール
３００ 検出器
４０１ 熱源用電源
４０２ａ，４０２ｂ 温度センサ
４０３ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】