JP2006171480A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の記録媒体を連続的に定着する場合、紙間温調温度である第２の温度からプリント温調温度である第１の温度への移行時のオーバーシュートを軽減させ、定着不良等の不具合をなくす。
【解決手段】紙間期間内の期間Ｃにおいて、第１の温度（プリント温調温度）および第２の温度（紙間温調温度）の温度差より小さい所定の温度刻みでヒータの目標温度を段階的に更新しつつヒータへの電力供給をＰ制御で制御し、その後、所定の切替温度でＰＩ制御に切り替えて第１の温度（プリント温調温度）までの制御を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、記録媒体（用紙）上に形成された未定着画像を定着させる定着装置に関するものであり、例えば、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。

従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置においては、電子写真、静電記録、磁気記録等の適宜の画像形成プロセス手段により、加熱溶融性の樹脂等によりなるトナーを用いて記録媒体の面に直接もしくは間接方式で未定着のトナー像を形成し、この未定着のトナー画像を記録媒体と共に加熱及び加圧することにより記録媒体面に永久固着画像として定着し、これにより画像を形成している。

例えば、図１に示すような電子写真方式のレーザビームプリンタにおいては、まず、図示しないホストコンピュータより送られた画像情報信号に基づき、帯電装置１０２によりその表面を一様に帯電された像担持体である感光ドラム１００上に露光手段であるスキャナ１０５からレーザを照射して静電潜像を形成する。次に、感光ドラム１００の矢印方向Ａの回転により、静電潜像は現像装置１０１と感光ドラム１００との対向部へと搬送され、現像装置１０１によって順次現像される。現像されたトナー像は、用紙カセット１０６から送られてきた記録媒体Ｐに転写装置５によって順次転写される。トナー像を転写された記録媒体Ｐは感光ドラム１００の回転と共に分離され、記録媒体Ｐが定着装置３内の定着ニップ部Ｎを通過することにより未定着のトナー像が溶融して固着する。定着された記録媒体Ｐは排紙センサ１１１により検知されるとともに排紙ローラ１１２により、機外の排紙トレイ上に排出される。

定着装置３としては、熱ローラ方式の他、クイックスタートや省エネルギーの観点からフィルム加熱方式の装置や電磁誘導加熱方式の装置も提案されている。

ａ）熱ローラ方式
これは、定着ローラ（加熱ローラ）と加圧ローラとの圧接ローラ対を基本構成とし、このローラ対を回転させ、ローラ対の相互圧接部である定着ニップ部（加熱ニップ部）に画像定着すべき未定着トナー画像を形成担持させた記録媒体Ｐを導入して挟持搬送させて、定着ローラの熱と定着ニップ部の加圧力にて未定着トナー画像を記録媒体面に熱圧定着させるものである。

定着ローラは一般に、アルミニウムの中空金属ローラ（芯金）とし、その内空に熱源としてのハロゲンランプを挿入配置してあり、ハロゲンランプの発熱で加熱され、外周面が所定のプリント温調温度に維持されるようにハロゲンランプヘの通電が制御されて温調（温度調整）される。また、弾性加圧ローラ内にも熱源を具備させて、弾性加圧ローラも加熱・温調する構成にしたものもある。

熱ローラ方式は、定着ローラの熱容量が大きいので、電源を投入してから定着ローラが所定の温度に立ち上がるまでにかなりの待ち時間（ウェイトタイム）を要する。温度立ち上げ後も、画像形成装置からいつでもすぐに画像出力ができるように、装置待機中も定着ローラの熱源（ハロゲンランプ等）に通電して、定着ローラ温度を常時高温に維持する制御が必要なため、消費エネルギーが大きい等の問題があった。

ｂ）フィルム加熱方式
フィルム加熱方式の定着装置は、例えば特許文献１、特許文献２などに提案されている。即ち、加熱体として一般にセラミックヒータと、加圧部材としての弾性加圧ローラとの間に耐熱性フィルム（定着フィルム、定着ベルト）を挟ませて定着ニップ部を形成させ、この定着ニップ部に、画像定着すべき未定着トナー画像を形成担持させた記録媒体Ｐを導入して定着フィルムと一緒に挟持搬送させることで、定着ニップ部においてセラミックヒータの熱を定着フィルムを介して記録媒体Ｐに与え、また定着ニップ部の加圧力にて未定着トナー画像を被記録媒体面に熱圧定着させるものである。

このフィルム加熱方式の定着装置は、セラミックヒータ及び定着フィルムとして低熱容量の部材を用いてオンデマンドタイプの装置を構成することができ、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）、従って画像形成装置の画像形成実行時のみ熱源としてのセラミックヒータに通電して所定のプリント温調温度に発熱させた状態にすればよく、装置待機中は加熱体への通電をＯＦＦすることができるので、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい（省電力）などの利点がある。

ｃ）電磁誘導加熱方式
特許文献３には、定着フィルム自身、あるいは定着フィルムに近接させた導電性部材に渦電流を発生させジュール熱によって発熱させる加熱装置が提案されている。この電磁誘導式・フィルム加熱方式は、発熱域を被加熱体に近くすることができるため、消費エネルギーの効率向上が達成できる。

フィルム加熱方式の加熱装置あるいは電磁誘導式・フィルム加熱方式の加熱装置において、回転体としての円筒状もしくは無端帯状の定着フィルムの駆動方法としては、定着フィルム内周面を案内するフィルムガイド部材（フィルム支持部材）と弾性加圧ローラとで圧接された定着フィルムを弾性加圧ローラの回転駆動によって従動回転させる方法（加圧ローラ駆動方式）や、逆に駆動ローラとテンションローラによって張架された無端帯状の定着フィルムの駆動によって弾性加圧ローラを従動回転させるもの等がある。

また、温度リップルの低減化を図るために、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）ポートにより得られたＡ／Ｄ値とＡ／Ｄ目標値との差分に応じて、ＣＰＵがヒータ制御回路を比例・積分・微分制御（ＰＩＤ制御）するという方法が考えられる。ここで、ＰＩＤ制御手法とは、比例制御手法（Ｐ制御手法）、積分制御手法（Ｉ制御手法）、及び、微分制御手法（Ｄ制御手法）のうちの少なくともいずれか二つの制御手法を組み合わせた制御手法、即ち、比例・積分制御手法（ＰＩ制御手法）、比例・微分制御手法（ＰＤ制御手法）、及び、微分・積分制御手法（ＤＩ制御手法）のいずれかの制御手法に則り、制御対象を制御する手法である。

更に、ＰＩＤ制御手法に関して詳述すると、Ｐ制御手法とは、予め規定された目標値と制御対象の制御により得られる出力値との差分（偏差）に比例した操作量を制御対象に付与して、出力値の目標値への比較的緩やかな収束を図ることにより、制御対象を制御するという手法である。しかし、Ｐ制御手法のみでは出力値が目標値へ近づくにつれて差分が小さくなるため、出力値が目標値になかなか到達せず目標値からのずれ（オフセット：残留偏差）が生じるという欠点を有する。一方、Ｉ制御手法とは、制御対象の制御開始からの履歴により得られた偏差の累積値に応じた操作量を制御対象に付与して、出力値の目標値への安定した維持を図ることにより、制御対象を制御するという手法である。そこで、Ｐ制御手法にＩ制御手法を組み合わせることによって、より正確な目標値への制御が行える。これがＰＩ制御手法である。更に、Ｄ制御手法とは、外界から制御対象に与えられた外乱等による出力値の変化を迅速に抑えるよう操作量を調整して、出力値の目標値への迅速な収束を図ることにより、制御対象を制御するという手法である。外乱等に対する応答性を改善するためにＰＩ制御手法にＤ制御手法を加えたのがＰＩＤ制御手法である。
特開昭６３−３１３１８２号公報 特開平２−１５７８７８号公報 特開平７−１１４２７６号公報

ところで、従来の定着装置においては、吸湿した転写材（記録媒体）を高温の加圧ローラニップ部に通紙すると、転写材が保持する水分の蒸発が激しくなるため、転写材と加圧ローラの間に水蒸気層ができることから搬送力が低下して、両者間にスリップが発生しやすくなる。スリップが発生すると、転写材上に転写された画像が乱れたり、滞留ジャムが発生するおそれがある。

そのため、従来の技術では連続画像形成の際における先発の転写材の搬送方向後端のニップ部通過時から後発の転写材の搬送方向先端のニップ部突入時までの紙間間隔が所定時間長より長い場合、転写材のニップ部非通紙時間長の少なくとも一部の時間長に亘り加熱体への電力供給が中断される制御を行っている。

しかし、この制御では供給電力中断により急激に温度が下がり、後続する用紙が定着ニップ部突入時には目標温度が高くなることから、急激に温度が上昇し、オーバーシュートの原因となる。オーバーシュートはその反動でアンダーシュートを引き起こし、ヒータ温度が必要以上に低下する時間が生じる。このようなタイミングで用紙先端が定着ニップ部に突入すると定着不良が発生する。

そこで、複数の記録媒体を連続的に定着する場合、ある記録媒体の定着と次の記録媒体の定着との間の期間でプリント温調温度より低い紙間温調温度での温調動作を行う制御が考えられる。しかし、この場合にも両温度間の移行時に急激な温度変化によるオーバーシュートが発生するおそれがあった。

本発明はこのような背景においてなされたものであり、その目的は、複数の記録媒体を連続的に定着する場合、紙間温調温度である第２の温度からプリント温調温度である第１の温度への移行時のオーバーシュートを軽減させ、定着不良等の不具合をなくすことができる画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明による画像形成装置は、加熱体の発熱制御により未定着トナー像を記録媒体に定着させる定着装置を備えた画像形成装置であって、複数の記録媒体を連続的に定着する場合、ある記録媒体の定着と次の記録媒体の定着との間の期間で、プリント温調温度である第１の温度より低い第２の温度での温調動作後、第２の温度から第１の温度への移行時において、第１および第２の温度の温度差より小さい所定の温度刻みで前記加熱体の目標温度を段階的に更新しつつ前記加熱体への電力供給を比例制御手法で制御し、その後、所定の切替温度で比例・積分制御手法に切り替えて第１の温度までの制御を行うことを特徴とする。

前記第２の温度はプリント温調温度よりいわゆる紙間での温調温度であり、紙間中、加熱体への供給電力を中断するのではなく、当該第２の温度で温調を行うことにより、次の記録媒体の定着動作への移行時に短時間でプリント温調温度への復帰を行える。この際、紙間温調からプリント温調への移行時、最終目標温度の近くの切替温度まではＰ制御により確実にかつ段階的に制御対象温度を最終目標温度へ近づけていく。切替温度に達したら制御手法をＰＩ制御に切り替えることによりより正確に目標温度へ近づける制御を行う。これのような制御により、オーバーシュートを起こさずにかつ正確に紙間温調温度に到達することができる。

前記定着装置は、電源からの電力を受けて発熱する加熱体と、この加熱体に接触摺動する回転自在なフィルムと、このフィルムを介して上記加熱体と圧接してニップ部を形成し回転する加圧体と、加熱体の温度を検知する温度検知手段とを備え、前記未定着トナー像を担持する記録媒体を前記ニップ部にて前記フィルム及び加圧体によって挟持搬送して加熱及び加圧により定着動作を行うものである。

より具体的には、連続画像形成の際における先発の記録媒体の搬送方向後端のニップ部通過時からこの記憶媒体に続く後発の記録媒体の搬送方向先端のニップ部突入時までの時間を測定する手段と、この測定された時間が所定時間長より長いと判断された場合、前記第１の温度から第２の温度への移行を行う制御手段とを備えることができる。

前記比例・積分制御手法に切り替わった後も、所定の温度刻みで前記第１の温度まで前記加熱体の目標温度を段階的に更新していくようにしてもよい。これにより、所定の温度刻みで安定的に温度を最終目標温度へ近づけていくことができる。

本発明による他の画像形成装置は、加熱体の発熱制御により未定着トナー像を記録媒体に定着させる定着装置を備えた画像形成装置であって、複数の記録媒体を連続的に定着する場合に、ある記録媒体の定着と次の記録媒体の定着との間の期間でプリント温調温度である第１の温度より低い第２の温度での温調動作後、所定の条件を満足するか否かをチェックし、満足する場合には定着装置の第１の発熱制御動作を行い、満足しない場合には定着装置の第２の発熱制御動作を行うものである。前記第１の発熱制御動作は、第２の温度から第１の温度への移行時において、第１および第２の温度の温度差より小さい所定の温度刻みで前記加熱体の目標温度を段階的に更新しつつ前記加熱体への電力供給を比例制御手法で制御し、その後、所定の切替温度で比例・積分制御手法に切り替えて第１の温度までの制御を行うものである。前記第２の発熱制御動作は、前記第１の発熱制御動作より迅速な発熱制御動作である。所定の条件とは、例えば、紙間時間が所定時間以上となることである。

このように、所定の条件を満足するか否かで第１の発熱制御動作と第２の発熱制御動作を切り替えることにより、定着性よりもスループットを優先するような場合、紙間時間が十分に長い場合にだけ第１の発熱制御動作を行うようにすることが可能となる。

本発明によれば、複数の記録媒体を連続的に定着する場合、紙間温調温度である第２の温度からプリント温調温度である第１の温度への移行時のオーバーシュートを軽減させ、定着不良等の不具合をなくすことができる。その結果、画像形成装置の信頼性を向上させることができる。

図１に、本発明に係る画像形成装置の内部構成例を示す。なお、同図は、本発明に係る画像形成装置の一例としてのレーザビームプリンタの概略構成を示す縦断面図である。

まず、同図を参照してレーザビームプリンタの構成を説明する。同図に示すレーザビームプリンタは、像担持体として感光ドラム１００を備えている。感光ドラム１００は、装置本体Ｍによって回転自在に支持されており、メインモータ１によって矢印Ａ方向に所定のプロセススピード（例えば１３１ｍｍ／ｓｅｃ）で回転駆動される。

感光ドラム１００の周囲には、その回転方向に沿ってほぼ順に、感光ドラム１００を均一に帯電させる帯電装置としての帯電ローラ１０２、印刷対象の画像データに基づいて静電潜像を形成するための露光手段であるレーザスキャナ１０５、静電潜像を顕像化するための現像装置１０１、記録媒体Ｐに感光ドラム１００上のトナー画像を転写するための転写装置である転写ローラ１０３が配設されている。

また、装置本体Ｍの下部には、紙等のシート状の記録媒体Ｐを収納した用紙カセット１０６が配置されており、感光ドラム１００の左側には本発明に係る定着装置３が配置されている。更には、装置本体Ｍの背面に画像形成動作等を制御する不図示の制御基板が配置されている。この制御基板内には画像形成動作や定着の温度制御等を実行する指令を出すＣＰＵ等を含む制御部１２１が内蔵されている。

次に、上述構成のレーザビームプリンタの動作を説明する。

駆動手段（不図示）によって矢印Ａ方向に回転駆動された感光ドラム１００は、帯電ローラ１０２によって所定の極性、所定の電位（例えば−５８５Ｖ）に一様に帯電される。−５８５Ｖに帯電後の感光ドラム１００は、その表面に対し露光手段であるレーザスキャナ１０５によって画像情報に基づいた画像露光がなされ、露光部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。レーザスキャナ１０５にはポリゴンミラーを回転駆動するポリゴンモータ１０４を備えている。

この静電潜像は、現像装置１０１によって現像される。現像装置１０１は、アルミローラ表面にカーボンをコートした所定経（例えばφ２０）の現像スリーブ１１３を有しており、この現像スリーブ１１３に所定の現像バイアス（例えばＡＣ：２４００Ｈｚ、１．６ＫＶｐｐ／ＤＣ：−４５５Ｖ）を印加して感光ドラム１００上の静電潜像にトナーを付着させトナー像として現像（顕像化）する。

トナー像は、転写ローラ１０３によって紙等の記録媒体Ｐに転写される。記録媒体Ｐは、用紙カセット１０６に収納されており、給紙ローラ１０７や搬送ローラによって一旦レジストローラ１０９まで搬送され、その後、所定のタイミングで感光ドラム１００と転写ローラ１０３との間の転写ニップ部に搬送される。

この転写によって表面に未定着トナー像を担持した記録媒体Ｐは、搬送ガイドに沿って定着装置３へ搬送されて、未定着トナー像が定着回転体と加熱ローラ１１７との間で加熱、加圧されてトナーが溶融することで記録媒体Ｐ表面に定着される。なお、定着装置３については後に詳述する。

以上の動作を繰り返すことで、次々と画像形成を行うことができる。

また、装置本体Ｍは記録媒体Ｐの通紙枚数をカウントする通紙枚数検知手段（以下カウンタと呼ぶ）を有し、ユーザに現在の通紙枚数を知らせている。カウンタの検知する対象は、用紙カセット１０６への給紙指令信号の回数でも、制御基板内の制御部１２１が検知するプリントジョブの終了信号の回数でも構わない。

次に、図２を参照して、本発明に係る定着装置３の一構成例について詳述する。同図は、記録媒体Ｐの搬送方向（矢印Ｂ方向）に沿った縦断面図である。同図に示す定着装置３は、トナーを加熱する加熱体としてのセラミックヒータ（定着ヒータ）１１５と、このセラミックヒータ１１５を内包する無端帯状の回転自在な定着フィルム（定着回転体）１１６と、この定着フィルム１１６に当接された別の定着回転体としての加圧ローラ１１７と、セラミックヒータ１１５の温度を制御する温度制御手段としての制御部１２１およびヒータ制御回路１２４を主要構成要素として構成されている。ヒータ制御回路１２４中にはヒータの通電を制御する素子として例えばトライアック１２２を有している。

セラミックヒータ１１５は、アルミナ等の耐熱性の基材１１５ａ上に例えば印刷によって抵抗体パターン１１５ｂを形成し、その表面をガラス層１１５ｃで被覆したものであり、記録媒体Ｐの搬送方向（矢印Ｂ方向）に直角な左右方向に長く、すなわち、記録媒体Ｐの幅よりも長く形成されている。セラミックヒータ１１５は、装置本体Ｍに取り付けられたヒータホルダ１２３によって支持されている。ヒータホルダ１２３は、耐熱樹脂によって半円状に形成された部材であり、定着フィルム１１６の回転をガイドするガイド部材としても作用する。

定着フィルム１１６は、ポリイミド等の耐熱樹脂を円筒状に形成したものであり、上述のセラミックヒータ１１５に遊嵌されている。定着フィルム１１６は、後述の加圧ローラ１１７によってセラミックヒータ１１５に押し付けられており、これにより定着フィルム１１６の裏面がセラミックヒータ１１５の下面に当接されるようになっている。定着モータ１２０の駆動による加圧ローラ１１７の矢印Ｒ１１７方向の回転により記録媒体Ｐが矢印Ｂ方向に搬送されるのに伴って、定着フィルム１１６は矢印Ｒ１１６方向に回転されるように構成されている。なお、定着フィルム１１６の左右の両端部は、ヒータホルダ１２３のガイド部（不図示）によって規制されており、セラミックヒータ１１５の長手方向にずれないようになっている。また、定着フィルム１１６の内面には、セラミックヒータ１１５との間の摺動抵抗を低減するためにグリースを塗布してある。

加圧ローラ１１７は、金属製の芯金１１７ａの外周面に、シリコーンゴム等の弾性を有する耐熱性の離型層１１７ｂを設けたものであり、離型層１１７ｂの外周面により下方から定着フィルム１１６をセラミックヒータ１１５に押し付けて、定着フィルム１１６との間に定着ニップ部Ｎを構成している。この定着ニップ部Ｎにおける、加圧ローラ１１７の回転方向についての幅（ニップ幅）をａとすると、このニップ幅ａは、記録媒体Ｐ上のトナーを好適に加熱、加圧することができる程度に設定されている。

制御部１２１は、セラミックヒータ１１５の裏面に取り付けられたサーミスタ（温度検知素子）１１８が検出する温度に基づいてヒータ制御回路１２４によりトライアック１２２を制御し、セラミックヒータ１１５に対する通電を制御する。

上述のように、定着装置３は、加圧ローラ１１７の矢印Ｒ１１７方向の回転により記録媒体Ｐを定着ニップ部Ｎにて挟持搬送しつつ、セラミックヒータ１１５によって記録媒体Ｐ上のトナーを加熱する。この際、温度制御手段によってセラミックヒータ１１５の温度を適宜に制御することができるものである。通電発熱抵抗層への通電制御方法としては、交流電圧の波数によって投入電力を制御する波数制御方式や交流電圧のゼロクロスからの所定の遅延時間後に次のゼロクロスまで通電する位相制御方式等が適用される。

次に、定着装置の温度制御について図３及び図４、図５を参照して説明する。

図３は本発明の実施の形態に係る定着装置のヒータ制御とセラミックヒータ温度の変化を示した図である。この例では４秒の紙間時間を想定している。

図４、図５は本発明の実施の形態に係る定着装置のヒータ制御のフローチャートである。このフローチャートの処理の実行手順を表すプログラムは制御部１２１のＣＰＵに付随するＲＯＭ（メモリ）内に格納され、ＣＰＵがこれを解釈実行することにより、この処理が実現される。図４は、プリント温調から紙間温調への移行時のヒータ制御動作（発熱制御動作）を示している。

まず、紙間温調に移行するか否かをチェックする（Ｓ１）。そのために、例えば、複数枚の用紙の連続プリント中に用紙が定着ニップ部Ｎを通過する際、先発の用紙の搬送方向後端のニップ部通過時からこの用紙に続く後発の用紙の搬送方向先端のニップ部突入時までの紙間間隔（時間）を測定し、この時間が所定時間より長いかどうかをチェックする。長ければ紙間温調に移行要と判断する。

紙間温調に移行要と判断された場合（Ｓ１，Ｙｅｓ）、定着装置３の目標温度を紙間温調温度として、ある一定幅の範囲にローラ表面温度を制御する。１枚のプリント終了から期間Ｂの開始時点までの期間Ａについては、プリント終了後、紙間温調に移行する場合、紙間温調を例えば、１５０℃、制御切替温度を１６５℃として、温調温度を下げる。この際、ＰＩ制御からＰ制御に切り替えて（Ｓ２）、目標温度を５℃ずつ温度を下げるようにしている（Ｓ３）。プリント温調の目標温度である１８０℃から目標温度を１７５℃に設定し、安定してサーミスタ検知温度が下がってからさらに目標温度を１７５℃から１７０℃へ、というように変更していき、制御切替温度である１６５℃に到達するまで繰り返していく（Ｓ４）。

切替温度１６５℃に到達すると温調制御をＰＩ制御に切り替えて（Ｓ６）、再び目標温度を５℃ずつ下げるようにしている（Ｓ７）。これを紙間温調温度である１５０℃に到達するまで繰り返していく（Ｓ８、Ｓ９）。区間Ｂは紙間温調温度の１５０℃で一定にしておく。これによりアンダーシュートを起こさずにかつ正確に紙間温調温度に到達することができる。

期間Ｃは、後続の用紙が定着ニップ部に突入するまでにプリント温調へ温度を上昇させる。紙間温調からプリント温調へ移行する場合（例えば、給紙クラッチのＯＮまたはトップセンサ１０８のＯＮをトリガにして）は目標温度を５℃ずつ温度を上げるようにしている。紙間温調の目標温度である１５０℃から１５５℃に目標温度を変更して、安定して目標温度へ上昇させてからさらに１５５℃から１６０℃に目標温度を変更するようにしていき、プリント温調の１８０℃に到達するまで繰り返していく。これにより、プリント温調から紙間温調への移行時には、最終目標温度である紙間温調温度の近くの切替温度まではＰ制御により確実にかつ段階的に制御対象温度を最終目標温度へ近づけていき、切替温度に達したら制御手法をＰＩ制御に切り替えることによりより正確に目標温度へ近づける制御を行うことができる。但し、図４に示した、プリント温調から紙間温調への移行時のヒータ制御動作（発熱制御動作）は本発明において必須のものではない。

図５は、紙間温調からプリント温調からへの移行時のヒータ制御動作を示している。

まず、紙間温調からプリント温調に移行するか否かをチェックする（Ｓ１１）。これは、給紙クラッチ（またはトップセンサ１０８）がＯＮしたかどうかにより判断する。

プリント温調に移行要と判断された場合（Ｓ１１，Ｙｅｓ）、温調制御をＰＩ制御からＰ制御に切り替えて（Ｓ１２）、目標温度を５℃ずつ温度を上げるようにしている（Ｓ１３）。紙間温調の目標温度である１５０℃から目標温度を１５５℃に設定し、サーミスタ検知温度がこの目標温度にまで安定して上がってから（Ｓ１４）、さらに目標温度を１５５℃から１６０℃へ、というように変更していき、この処理を、制御切替温度である１７０℃に到達するまで繰り返していく（Ｓ１５）。

オーバーシュートによってヒータ出力が押さえられるとその反動でアンダーシュートが発生しヒータ温度が低下する。そのときに用紙先端が定着ニップ部に突入することによって定着不良が発生することを防ぐ必要がある。そこで、安定した温調温度に保つため、切替温度１６５℃に到達すると（Ｓ１５，Ｙｅｓ）、温調制御をＰＩ制御に切り替えて（Ｓ１６）、再び目標温度を５℃ずつ上げるようにしている（Ｓ１７）。これをプリント温調である１８０℃に到達するまで繰り返していく（Ｓ１８、Ｓ１９）。

このようにして、期間Ｃ（図３）の間は、後続の用紙が定着ニップ部に突入するまでにプリント温調へ温度を上昇させる。これにより、定着ニップ部突入時にはオーバーシュートを起こさずにプリント温調に到達することができる。このようにして、オーバーシュート直後のアンダーシュートによる定着不良の発生を防止できる。

図６により本発明の変形例を説明する。以上のヒータ制御動作では目標温度を比較的微小な温度（上記の例では５℃）きざみに更新するため、プリント温調温度と紙間温調温度との間の移行時間が比較的長くなる。これはスループットを低下させる原因となる。しかし、紙間時間が長くなる場合には上記のようなヒータ制御動作を行っても問題ない。そこで、所定の条件として、紙間時間が所定時間（例えば４秒間）以上となるような場合（Ｓ２１，Ｙｅｓ）に限って、図４および／または図５の処理を選択し（Ｓ２２）、そうでない場合には既存の他の処理（後述する図７参照）を選択する（Ｓ２３）。紙間時間が所定時間以上となる場合としては、例えば、連続印刷の途中で用紙サイズや種類が変わったことにより給紙段が切り替わるような場合、あるいは、幅の小さい用紙の連続的な定着により生じる加圧ローラの端部昇温に伴う空回転時などである。

このような処理は、定着性能よりスループットを優先する場合に有用であり、ユーザが上記ヒータ制御動作を常時行うか、図６のような条件付きで行うかを、初期設定で選択できるようにしてもよい。

図７に、ステップＳ２３における「他の処理」を用いた例を示す。この場合の紙間時間は図３の場合に比べて短い１秒程度を想定している。このような短い紙間時間では紙間期間にＰＩ制御を行わず、Ｐ制御を用いる。通常の紙間では紙間温調温度が比較的高い（１６５℃）ので、オーバーシュートは２℃程度と比較的小さく特に問題にはならない。そこで、より即応性のあるＰ制御を採用する。一方、端部昇温対策等で冷却モード（空回転）に入ると紙間温調は低くなる（１５０℃）ので、Ｐ制御を行うと立ち上げ時にオーバーシュートが大きくなる。このため、図３に示したような所定温度刻みのＰ＋ＰＩ制御を採用し、オーバーシュートを小さくする。このように、Ｐ＋ＰＩ制御にすると、Ｐ制御のみを行うより温調温度に達するまで、より時間を要する。しかし、冷却モード等においては通常の紙間より紙間時間が長くなるので、定着温調温度までの立ち上がりに多くの時間を要しても問題とはならない。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、上記で言及した以外にも種々の変形、変更を行うことが可能である。

例えば、上記説明で挙げた具体的な温度等の数値はあくまで説明のための例示であり、本発明はそれらに限定されるものではない。例えば、紙種や動作モードによってプリント温調温度や紙間温調温度は変わりうる。図３の期間Ａや期間Ｂにおける目標温度の更新のきざみ温度は５℃としたが、これに限るものではない。また、きざみ温度は一定としたが、最初大きな値として段階的に小さい値へ切り替えてもよい（少なくとも１回の切替）。

本発明に係る画像形成装置の内部構成例を示す図である。 図１の画像形成装置内の定着装置の一構成例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る定着装置のヒータ制御とセラミックヒータ温度の変化を示した図である。 本発明の実施の形態におけるプリント温調から紙間温調への移行時のヒータ制御動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における紙間温調からプリント温調への移行時のヒータ制御動作を示すフローチャートである。 本発明の変形例を説明するためのフローチャートである。 図７に、ステップＳ２３における「他の処理」を用いた例を示す図である。

符号の説明

１ メインモータ
３ 定着装置
５ 転写装置
１００ 感光ドラム
１０１ 現像装置
１０２ 帯電ローラ
１０３ 転写ローラ
１０４ ポリンゴンモータ
１０５ レーザスキャナ
１０６ 用紙カセット
１０７ 給紙ローラ
１０８ トップセンサ
１０９ レジストローラ
１１１ 排紙センサ
１１２ 排紙ローラ
１１３ 現像スリーブ
１１５ セラミックヒータ（定着ヒータ）
１１６ 定着フィルム
１１７ 加圧ローラ
１１８ サーミスタ（温度検知素子）
１２０ 定着モータ
１２１ 制御部
１２２ トライアック
１２３ ヒータホルダ
１２４ ヒータ制御回路

Claims (6)

1. 加熱体の発熱制御により未定着トナー像を記録媒体に定着させる定着装置を備えた画像形成装置であって、
   複数の記録媒体を連続的に定着する場合、ある記録媒体の定着と次の記録媒体の定着との間の期間で、プリント温調温度である第１の温度より低い第２の温度での温調動作後、第２の温度から第１の温度への移行時において、第１および第２の温度の温度差より小さい所定の温度刻みで前記加熱体の目標温度を段階的に更新しつつ前記加熱体への電力供給を比例制御手法で制御し、その後、所定の切替温度で比例・積分制御手法に切り替えて第１の温度までの制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記定着装置は、電源からの電力を受けて発熱する加熱体と、この加熱体に接触摺動する回転自在なフィルムと、このフィルムを介して上記加熱体と圧接してニップ部を形成し回転する加圧体と、加熱体の温度を検知する温度検知手段とを備え、前記未定着トナー像を担持する記録媒体を前記ニップ部にて前記フィルム及び加圧体によって挟持搬送して加熱及び加圧により定着動作を行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 連続画像形成の際における先発の記録媒体の搬送方向後端のニップ部通過時からこの記憶媒体に続く後発の記録媒体の搬送方向先端のニップ部突入時までの時間を測定する手段と、
   この測定された時間が所定時間長より長いと判断された場合、前記第１の温度から第２の温度への移行を行う制御手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記比例・積分制御手法に切り替わった後、所定の温度刻みで前記第１の温度まで前記加熱体の目標温度を段階的に更新していくことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 加熱体の発熱制御により未定着トナー像を記録媒体に定着させる定着装置を備えた画像形成装置であって、
   複数の記録媒体を連続的に定着する場合に、ある記録媒体の定着と次の記録媒体の定着との間の期間でプリント温調温度である第１の温度より低い第２の温度での温調動作後、所定の条件を満足するか否かをチェックし、満足する場合には定着装置の第１の発熱制御動作を行い、満足しない場合には定着装置の第２の発熱制御動作を行うものとし、
   前記第１の発熱制御動作は、第２の温度から第１の温度への移行時において、第１および第２の温度の温度差より小さい所定の温度刻みで前記加熱体の目標温度を段階的に更新しつつ前記加熱体への電力供給を比例制御手法で制御し、その後、所定の切替温度で比例・積分制御手法に切り替えて第１の温度までの制御を行うものであり、
   前記第２の発熱制御動作は、前記第１の発熱制御動作より迅速な発熱制御動作である
   ことを特徴とする画像形成装置。
6. 前記所定の条件は、紙間時間が所定時間以上となることである請求項５記載の画像形成装置。

Images