JP2007025252A

JP2007025252A - 画像形成装置の定着制御

Info

Publication number: JP2007025252A
Application number: JP2005207159A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shiba; 洋柴; Takahiro Endo; 隆洋遠藤; Atsutoshi Ando; 温敏安藤; Toru Saito; 齋藤　　亨
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-07-15
Filing date: 2005-07-15
Publication date: 2007-02-01

Abstract

【課題】記録媒体に応じて最適な定着条件及びプリント時間を設定できる画像形成装置の定着制御の提供を目的とする。
【解決手段】電子写真プロセスを用いて記録媒体上に現像材像を形成する画像形成装置において、記録媒体の種類を判別する画像センサと、記録媒体上に形成された現像材像を溶融固着する定着手段と、定着手段の温度を検出する温度検出手段と、定着手段を加熱制御するための温度制御手段とを備え、記録媒体の種類によって画像形成動作のスタートタイミングを可変させることによってプリント時間の最適化を図る。
【選択図】図１

Description

本発明は、記録媒体に応じて最適な定着条件及びプリント時間を設定できる画像形成装置の定着制御に関するものである。

（１）従来の画像形成装置例
以下、本発明に係る画像形成装置の従来構成の一例について説明する。

図８はカラー画像形成装置１００の構成を示す図である。図８に示すカラー画像形成装置１００には、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｂｋ）の各色ごとに４つの画像形成部が配置されている。それぞれの画像形成部は、像担持体１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃ，１０１Ｂｋ、像担持体１０１Ｙ〜１０１Ｂｋを一様に所定の電位に帯電するための帯電手段１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｂｋ、帯電された像担持体１０１Ｙ〜１０１Ｂｋ上に各色画像データに対応したレーザ光１０３Ｙ，１０３Ｍ，１０３Ｃ，１０３Ｂｋを照射して静電潜像を形成するためのレーザスキャナユニット１０４Ｙ，１０４Ｍ，１０４Ｃ，１０４Ｂｋ、像担持体１０１Ｙ〜１０１Ｂｋ上に形成された静電潜像を現像して顕像化するための現像手段１０５Ｙ，１０５Ｍ，１０５Ｃ，１０５Ｂｋ、現像手段１０５Ｙ〜１０５Ｂｋ内の各色トナーを像担持体１０１Ｙ〜１０１Ｂｋに送り出すためのスリーブローラ１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｂｋ、像担持体１０１Ｙ〜１０１Ｂｋ上に形成されたトナー画像を記録媒体１０７に転写するための転写手段１０８Ｙ，１０８Ｍ，１０８Ｃ，１０８Ｂｋ、トナーの転写後に像担持体１０１Ｙ〜１０１Ｂｋ上に残留したトナーを除去するためのクリーニング手段１０９Ｙ，１０９Ｍ，１０９Ｃ，１０９Ｂｋから構成される。また、１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｂｋは廃トナーを収納するための廃トナーユニットである。

カラー画像形成装置１００の下部には記録媒体１０７が収納された給紙カセット１１１が配置されている。給紙カセット１１１からの記録媒体１０７の搬送経路には、記録媒体の給紙用のピックアップローラ１１２、給紙された記録媒体１０７を画像形成部から定着手段へ搬送するための記録紙搬送部１１３、記録媒体１０７の先端を検出し、画像形成プロセスのタイミングをはかるための検出センサ１１４、像担持体１０１Ｙ〜１０１Ｂｋ上に形成された現像剤画像を転写するタイミングをとるために記録媒体１０７を待機させるためのレジストローラ１１５、記録媒体１０７を記録紙搬送部１１３上に静電的に吸着させるための吸着ローラ１１６である。レジストローラ１１５で待機した記録媒体１０７は、検出センサ１１４の検出結果と画像形成プロセスとのタイミングをとって、各色画像形成部を貫通するように配置された搬送ベルト１１３上を搬送されるとともに、転写手段１０８Ｙ〜１０８Ｂｋにより順次トナー画像が転写される。１１７は定着手段であり、記録媒体１０７上に転写された４色のトナー画像を溶融定着させる。定着された記録媒体１０７は機外に排出され、画像形成動作を終了する。

係る画像形成装置においては、ユーザに使用される記録媒体は多種多様に存在する。これらのすべての記録媒体に対して良好な画像定着性を確保するためには、事前に記録媒体の種類を判別し、その種類に応じた適切な定着条件に制御を切り替える必要がある。

（２）画像センサの一例
記録媒体の判別方法としては、例えば、画像形成装置本体に設けられた操作パネル等に記録媒体のサイズや種類（以下、紙種ともいう）がユーザによって設定され、その設定に応じて定着処理条件（例えば、定着温度や定着装置を通過する記録媒体の搬送速度）を設定するよう制御がなされる。

又、記録媒体がＯＨＴシートの場合には、画像形成装置内部に備えられた透過型のセンサによって記録媒体がＯＨＴシートであるか否かを自動検知し、記録媒体に光が透過した場合はＯＨＴシートと判定し、記録媒体に光が透過しない場合は普通紙と判定し、その判定結果に応じて定着温度或いは記録媒体の搬送速度を設定するよう制御がなされる。

従来の画像形成装置におけるその他の記録媒体の判別方法として、画像センサを配置しているものがある。図８に示す画像形成装置１００は、画像センサ１１８を備え、用紙カセット１１１から給紙・搬送される記録媒体の表面に光を照射させて、その反射光を集光し結像させて、記録媒体のある特定エリアの映像を検出することによって記録媒体の判別を行っている。

判別された記録媒体に応じた定着制御を実行する際の制御ブロックを図９に示す。図９において、６１はホストコンピュータからの指示に従ってプリント信号を画像形成装置のエンジン部分に送信するコントローラ、６２は画像形成装置のエンジン部分を制御するエンジンコントローラ、６３は画像形成装置の各動作ブロックを制御するＣＰＵ、６４はＣＰＵ６３からの指示に従って定着ユニットへ電力を供給する定着制御部、６５はＣＰＵ６３からの指示に従って画像形成装置の各駆動部の制御を行う駆動制御部、６６は画像形成装置の画像形成に関わる駆動部である。駆動制御部６５及び駆動部６６は通常給紙・搬送部、画像形成部、定着・排紙部等複数のユニットから構成されているが本発明ではまとめて駆動部として記述した。

（３）定着装置の一例
図１０に、画像形成装置における定着手段１１７の概略の断面構成を示す。図１０において、６７は熱容量の小さな定着フィルムである。クイックスタートを可能にするために２０μｍから１００μｍ以下の厚みで耐熱性、熱可塑性を有するポリイミド等で構成されている。さらにオフセット防止や記録材の分離性を確保するために表層にはシリコーン樹脂等の離型性の良好な耐熱樹脂で被覆している。

６８は定着フィルム６７の内部に具備された加熱用ヒータ（以下定着ヒータと称する）である。この定着ヒータ６８はアルミナの基板上に、銀・パラジウム合金を含んだ導電ペーストをスクリーン印刷法によって均一な厚さの膜状に塗布することで抵抗発熱体を形成した上に耐圧ガラスによるガラスコートを施した、セラミックヒータを使用している。

この定着ヒータ６８の昇温がヒータ背面に設置された後述の温度検知手段７５により検知されて不図示の通電制御部へフィードバックされる。通電制御部は温度検知手段７５で検知されるヒータ温度が所定のほぼ一定温度（定着温度）に維持されるように定着ヒータ６８への給電を制御する。すなわち定着ヒータ６８は所定の定着温度に加熱制御される。

６９は定着ヒータ６８を保持するヒータホルダであり、液晶ポリマー、フェノール樹脂等により形成されており、定着フィルム６７が余裕をもってルーズに外嵌されていて、矢印の方向に回転自在に配置されている。また、定着フィルム１は内部の定着ヒータ６８およびヒータホルダ６９に摺擦しながら回転するため、定着ヒータ６８およびヒータホルダ６９と定着フィルム６７の間の摩擦抵抗を小さく抑える必要がある。このため定着ヒータ６８およびヒータホルダ６９の表面に耐熱性グリース等の潤滑剤を少量介在させてある。これにより定着フィルム６７はスムーズに回転することが可能となる。

７０は前記定着フィルム６７を介し定着ヒータ６８に対して圧接し、圧接ニップ部Ｎを形成する加圧部材としての加圧ローラである。構造は芯金７１の外側にシリコンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムを発泡して形成された弾性層７２からなり、この上にＰＦＡ、ＰＴＦＥといったフッ素樹脂等の離型性層７３を形成している。加圧ローラ７０は長手方向両端部から加熱定着に必要なニップ部を形成するべく十分に加圧されており、図１０中矢示の反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ７０の回転に伴い、円筒状の定着フィルム６７がヒータホルダ６９に案内されて矢示の時計方向に従動回転する。そして、この定着ニップ部Ｎの定着フィルム６７と加圧ローラ７０との間にトナー７４を乗せた未定着画像の形成された記録媒体１０７が導入されると、記録媒体１０７上に形成された記録材を定着フィルム６７に密着させた状態でフィルムと一緒にニップ部Ｎ内を挟持搬送させ、所定の定着温度に温調された定着ヒータ６８からの熱と前記ニップ部Ｎの圧接力とにより、未定着画像を記録材上に加熱定着させる。以上、定着手段１１７の内部構造を説明した。

図１１に定着手段１１７におけるヒータ通電制御の概略構成を示す。図１１において、７５は定着フィルム６７の内面温度を検出するための温度検知手段（メインサーミスタと称する）である。メインサーミスタ７５は熱源である定着ヒータ６８に非接触に配置され、本発明の従来例ではヒータホルダ６９の上方において定着フィルム６７の内面に弾性的に接触させてあり、定着フィルム６７の内面の温度を検知する。メインサーミスタ７５は、ヒータホルダ６９に固定支持させたステンレス製のアームの先端にサーミスタ素子が取り付けられ、アームが弾性揺動することにより、定着フィルム６７の内面の動きが不安定になった状態においても、サーミスタ素子が定着フィルム６７の内面に常に接する状態に保たれる。７６は定着ヒータ６８の表面温度を検出するための温度検知手段（サブサーミスタと称する）である。サブサーミスタ７６は定着ヒータ６８の端部表面に接触させてあり、記録媒体の通紙領域外部分の定着ヒータ６８の表面温度を検知する。

メインサーミスタ７５及びサブサーミスタ７６からの検知信号は、それぞれＣＰＵ６３に送信され、ＣＰＵ６３は、メインサーミスタ７５の検知信号をもとに、定着ヒータ６８の温調制御内容を決定し、電力制御部７７への通電を制御する。またサブサーミスタ７６の検知信号をもとに、定着ヒータ６８の温度状態を監視し、安全温度領域（例えば本発明の従来例においては、サブサーミスタ７６の安全温度領域を２８０℃以下としている）を逸脱した場合には異常停止する。

通常使用においては、加圧ローラ７０の回転開始とともに、定着フィルム６７の従動回転が開始し、定着ヒータ６８の温度の上昇とともに、定着フィルム６７の内面温度も上昇していく。定着ヒータ６８への通電は、ＰＩＤ制御によりコントロールされ、定着フィルム６７の内面温度、すなわち、メインサーミスタ７５の検知温度が所定の定着温度になるように入力電力が制御される。

図１２に従来構成の画像形成装置におけるプリント動作を説明するフローチャートを示す。図１２において、プリント信号がコントローラ６１から送信されると定着ヒータ６８への通電を開始する（Ｓ００１）。そして記録媒体１０７の給紙が行われ（Ｓ００２）、前述のレジストローラ１１５の位置で一旦停止する（Ｓ００３）。この時に画像センサ１１８によって記録媒体１０７の判別が行われる（Ｓ００４）。

レジストローラ１１５の位置での停止中から画像形成動作に移行し、記録媒体１０７が定着ユニット１１７を通過する時には、定着ヒータ６８の温度は所定の定着温度に達していなければならない。そこで画像定着前に定着温度まで温度上昇しているための、画像形成動作前に温度上昇しておく必要のある所定の温度（ヒータレディ温度と称する）に定着ヒータ６８が昇温するまでレジストローラ１１５の位置での停止し画像形成動作は中断される。そしてヒータレディ温度に到達すると（Ｓ００５）、画像形成動作をスタートさせる（Ｓ００６）。画像形成動作をスタートさせた後、露光・潜像・現像プロセスまで終了すると、停止していた記録媒体の搬送が開始され像担持体に現像された画像が記録媒体上に転写される（Ｓ００７）。記録媒体が定着手段を通過する手前までに温度検出手段からの温度検出値が記録媒体に応じた定着温度に達した場合は（Ｓ００８）、定着を行い記録媒体は排出される（Ｓ００９）。定着手段を通過する手前までに温度検出手段からの温度検出値が記録媒体に応じた定着温度に達していない場合または温度が高すぎる場合（Ｓ０１０）、エラーとなり停止する。

図１３に従来の定着手段の時間−温度特性を示す。図１３において、記録媒体の給紙が開始されるタイミングを時間ｔ０とし、この時の定着手段の温度をＴ０とする。そして給紙中の時間でｔｒのタイミングにおける定着手段の温度をＴｒとし、温度Ｔｒをヒータレディ温度とすることによって定着手段に関する画像形成動作のスタートタイミングに設定することができる。また時間ｔのタイミングにおける定着手段の温度をＴとし、温度Ｔを記録媒体の定着目標温度とする。７８はヒータレディ温度となる動作点であり、７９は定着温度となる動作点である。従来の定着制御の一例においては、定着目標温度が１８０℃前後の場合にはヒータレディ温度は１２０〜１４０℃に設定されている。

特許文献１に示される従来の画像形成装置においては、上述の定着温度の目標値を判別された記録媒体のメディアに応じて変更する。また、特許文献２に示される従来の画像形成装置においては、判別された記録媒体のメディアに応じて画像形成前の前回転時間を変更するなどの提案がなされていた。
特開２００２−１８２５１８号公報特開２００２−３２３８２８号公報

しかしながら、上述の従来の画像形成装置では、記録媒体の判別手段によって判別された紙種に応じて定着温度や定着速度を設定するものの、前述の画像形成動作のスタートタイミングは各紙種によって一定であり、最も定着温度の高く設定されている紙種に合わせたタイミングに固定されていた。この場合、画像形成動作前の定着温調時間は厚紙やＯＨＴシート等の熱容量を多く必要とする紙種に合わせて長めに設定されていることになり、プリント時間短縮の弊害となっていた。

また記録媒体に応じて画像形成前の前回転時間を変更する場合、記録媒体に応じた最適なヒータレディ温度が考慮されないため、定着器の温度状態に応じて画像形成動作前の待機時間が長くなる場合があり、プリント時間の最適化がなされていなかった。

そこで本発明は、上述の不具合に関する改善をし、記録媒体に応じた最適なプリント時間を実現できる画像形成装置の定着制御装置の提供を目的とする。

本発明は上述した課題を解決することを目的としてなされたもので、係る目的を達成する一手段として以下の構成を備える。

即ち第１の発明は、電子写真プロセスを用いて記録媒体上に現像材像を形成する画像形成装置において、前記記録媒体の種類を判別する画像センサと、前記記録媒体上に形成された現像材像を溶融固着する定着手段と、前記定着手段の温度を検出する温度検出手段と、前記定着手段を加熱制御するための温度制御手段とを備え、前記画像センサによって判別された記録媒体の種類によって画像形成動作のスタートタイミングを可変させることを特徴とする。

第２の発明は、画像形成動作のスタートタイミングは、前記記録媒体の種類によって定着手段の前回転温調温度を可変させることで決定されることを特徴とする。

第３の発明は、プリント開始時に前記定着手段の温度が所定の温度以上である場合には、画像センサによって記録媒体が判別され次第直ちに画像形成動作をスタートさせることを特徴とする。

第４の発明は、画像センサによって記録媒体が判別された時に、前記定着手段の温度が目標定着温度以上である場合には、前記定着手段の加熱部の温度が目標定着温度以下になるまで画像形成動作は開始しないことを特徴とする。

第５の発明は、画像センサによって記録媒体の判別ができなかった場合には、前記画像形成動作のスタートタイミングは最も前回転温調温度の高い記録媒体に合わせて設定されることを特徴とする。

第６の発明は、画像センサによって判別された記録媒体の種類と、前記定着手段の温度上昇率によって画像形成動作のスタートタイミングを決定することを特徴とする。

第７の発明は、電子写真プロセスを用いて記録媒体上に現像材像を形成する画像形成装置において、前記記録媒体の種類を判別する画像センサと、前記記録媒体上に形成された現像材像を溶融固着する定着手段と、前記定着手段の画像定着部の温度を検出する温度検出手段１と、前記定着手段の加熱部の温度を検出する温度検出手段２と、前記定着手段を加熱制御するための温度制御手段とを備え、前記画像センサによって判別された記録媒体の種類によって画像形成動作のスタートタイミングを可変させることを特徴とする。

第８の発明は、画像形成動作のスタートタイミングは、前記記録媒体の種類によって前記定着手段の画像定着部の温度を検出する温度検出手段１によって検知される定着手段の前回転温調温度を可変させることで決定されることを特徴とする。

第９の発明は、画像形成動作のスタートタイミングは、前記記録媒体の種類によって前記定着手段の加熱部の温度を検出する温度検出手段２によって検知される定着手段の前回転温調温度を可変させることで決定されることを特徴とする。

第１０の発明は、画像形成動作のスタートタイミングは、前記記録媒体の種類によって前記定着手段の画像定着部の温度を検出する温度検出手段１及び前記定着手段の加熱部の温度を検出する温度検出手段２によって検知される定着手段の前回転温調温度を可変させることで決定されることを特徴とする。

第１１の発明は、プリント開始時に前記定着手段の画像定着部及び加熱部の温度が所定の温度以上である場合には、画像センサによって記録媒体が判別され次第直ちに画像形成動作をスタートさせることを特徴とする。

第１２の発明は、画像センサによって記録媒体が判別された時に、前記定着手段の画像定着部及び加熱部の温度が目標定着温度以上である場合には、前記定着手段の画像定着部及び加熱部の少なくとも一方の温度が目標定着温度以下になるまで画像形成動作は開始しないことを特徴とする。

第１３の発明は、画像センサによって記録媒体の判別ができなかった場合には、前記画像形成動作のスタートタイミングは最も前回転温調温度の高い記録媒体に合わせて設定されることを特徴とする。

第１４の発明は、画像センサによって判別された記録媒体の種類と、前記定着手段の画像定着部の温度上昇率によって画像形成動作のスタートタイミングを決定することを特徴とする。

第１５の発明は、画像センサによって判別された記録媒体の種類と、前記定着手段の加熱部の温度上昇率によって画像形成動作のスタートタイミングを決定することを特徴とする。

第１６の発明は、画像センサによって判別された記録媒体の種類と、前記定着手段の画像定着部及び加熱部の温度上昇率によって画像形成動作のスタートタイミングを決定することを特徴とする。

本発明によれば、第１の発明においては、画像センサによって判別された記録媒体の種類に応じて画像形成動作のスタートタイミングを可変させることによって、記録媒体の種類に応じた最適なプリント時間を実現できる効果がある。

第２の発明においては、画像形成動作のスタートタイミングは、前記記録媒体の種類に応じて定着手段の前回転温調温度を可変させて決定することによって、記録媒体の種類に応じた最適なプリント時間を実現できる効果がある。

第３の発明は、プリント開始時に前記定着手段の温度が所定の温度以上である場合には、画像センサによって記録媒体が判別され次第直ちに画像形成動作をスタートさせることによって、連続プリント中におけるプリント速度を最適に維持できる効果がある。

第４の発明は、画像センサによって記録媒体が判別された時に、前記定着手段の温度が目標定着温度以上である場合には、前記定着手段の加熱部の温度が目標定着温度以下になるまで画像形成動作は開始しないことによって、異常高温動作を防止できる効果がある。

第５の発明は、画像センサによって記録媒体の判別ができなかった場合には、前記画像形成動作のスタートタイミングは最も前回転温調温度の高い記録媒体に合わせて設定することによって、記録媒体の判別ができなかった場合においても画像定着性を損なうことを防止できる効果がある。

第６の発明は、画像センサによって判別された記録媒体の種類と、前記定着手段の温度上昇率によって画像形成動作のスタートタイミングを決定することによって、最適なプリント時間を実現できる効果がある。

第７の発明は、画像センサによって判別された記録媒体の種類に応じて画像形成動作のスタートタイミングを可変させることできる効果がある。

第８の発明は、画像形成動作のスタートタイミングは、前記記録媒体の種類に応じて前記定着手段の画像定着部の温度を検出する温度検出手段１によって検知される定着手段の前回転温調温度を可変させることで決定することによって、記録媒体の種類に応じた最適なプリント時間を実現できる効果がある。

第９の発明は、画像形成動作のスタートタイミングは、前記記録媒体の種類に応じて前記定着手段の加熱部の温度を検出する温度検出手段２によって検知される定着手段の前回転温調温度を可変させることで決定することによって、記録媒体の種類に応じた最適なプリント時間を実現できる効果がある。

第１０の発明は、画像形成動作のスタートタイミングは、前記記録媒体の種類に応じて前記定着手段の画像定着部の温度を検出する温度検出手段１及び前記定着手段の加熱部の温度を検出する温度検出手段２によって検知される定着手段の前回転温調温度を可変させることで決定することによって、記録媒体の種類に応じた最適なプリント時間を実現できる効果がある。

第１１の発明は、プリント開始時に前記定着手段の画像定着部及び加熱部の温度が所定の温度以上である場合には、画像センサによって記録媒体が判別され次第直ちに画像形成動作をスタートさせることによって、連続プリント中におけるプリント速度を最適に維持できる効果がある。

第１２の発明は、画像センサによって記録媒体が判別された時に、前記定着手段の画像定着部及び加熱部の温度が目標定着温度以上である場合には、前記定着手段の画像定着部及び加熱部の少なくとも一方の温度が目標定着温度以下になるまで画像形成動作は開始しないことによって、異常高温動作を防止できる効果がある。

第１３の発明は、画像センサによって記録媒体の判別ができなかった場合には、前記画像形成動作のスタートタイミングは最も前回転温調温度の高い記録媒体に合わせて設定することによって、記録媒体の判別ができなかった場合においても画像定着性を損なうことを防止できる効果がある。

第１４の発明は、画像センサによって判別された記録媒体の種類と、前記定着手段の画像定着部の温度上昇率によって画像形成動作のスタートタイミングを決定することによって、最適なプリント時間を実現できる効果がある。

第１５の発明は、画像センサによって判別された記録媒体の種類と、前記定着手段の加熱部の温度上昇率によって画像形成動作のスタートタイミングを決定することによって、最適なプリント時間を実現できる効果がある。

第１６の発明は、画像センサによって判別された記録媒体の種類と、前記定着手段の画像定着部及び加熱部の温度上昇率によって画像形成動作のスタートタイミングを決定することによって、最適なプリント時間を実現できる効果がある。

（実施例１）
図１は本発明の第１実施例を説明するタイミング図である。本発明の第１実施例の構成は従来の構成図１１によって同様に説明できる。図１において、１はプリント動作中における紙搬送のタイミング、２は画像センサ１１８による記録媒体検知のタイミング、３は画像形成動作のタイミング、４は定着ヒータ６８への通電制御のＯＮ／ＯＦＦタイミング、５はプリント開始のタイミング、６は給紙カセット１１１から給紙されるタイミング、７はレジストローラ１１５の位置での停止のタイミングであり、停止と同時に画像センサ１１８による記録媒体の判別が行われる。８は記録媒体の判別が終了するタイミングであると同時に、記録媒体の紙種のうち最もヒータレディ温度が低く設定された場合の画像形成スタートタイミング、９は記録媒体の紙種のうち最もヒータレディ温度が高く設定された場合の画像形成スタートタイミング、１０は紙種ごとに設定されたヒータレディ温度によって可変となる画像形成動作のスタートタイミング期間、１１は記録媒体の再搬送のスタートタイミング、１２は記録媒体の排出及びプリント動作の終了タイミングである。

図２に本発明の第１実施例を説明するフローチャートを示す。以下図１と図２を用いて第１実施例の動作について説明する。図２において、プリント信号がコントローラ６１から送信されると定着ヒータ６８への通電を開始する（Ｓ１０１）。記録媒体１０７の給紙が行われ（Ｓ１０２）、記録媒体１０７の先端がレジストローラ１１５の位置まで来ると一旦停止する（Ｓ１０３）。そして記録媒体１０７の停止中にレジストローラ１１５近傍に設置されている画像センサ１１８によって記録媒体１０７の紙種判別が行われる（Ｓ１０４）。Ｓ１０４で紙種の判別が正常に行われると（Ｓ１０５）、判別された紙種に応じたヒータレディ温度が設定される（Ｓ１０６）。なお本発明の第１実施例において、定着手段の温度をモニタする温度検出手段は定着フィルム６７の裏面部の温度をモニタするメインサーミスタ７５を用いて説明する。

ここで図３に各記録媒体に対するヒータレディ温度及び定着目標温度と定着速度との関係の一例を示す。なお図３に示す一例は各記録媒体に応じた最適な定着目標温度を設定している。図３において、例えば普通紙の場合は定着目標温度を１９０℃、定着速度は画像形成装置の性能基準となる速度であり１としている。定着速度に関しては以下普通紙の速度を１として各記録媒体との速度比を示す。そして普通紙の場合のヒータレディ温度を１４０℃に設定している。次に厚紙１（厚紙１は坪量値１０６〜１３５（ｇ／ｍ^２）としている。）の場合は、定着速度を普通紙に対して１／２速、定着目標温度を１７６℃としており、ヒータレディ温度は１３０℃に設定している。そして厚紙２（厚紙２は坪量値１３６〜（ｇ／ｍ^２）としている。）の場合は、定着速度を１／２速、定着目標温度を１８１℃としており、ヒータレディ温度は１３３℃に設定している。ＯＨＴシートの場合は、定着速度を１／４速に減速し、定着目標温度を１５６℃、ヒータレディ温度を１１５℃に設定している。以下図３に示すように光沢紙（ノーマル）、光沢フィルム紙、光沢ハイグロス紙、封筒、薄紙、ラベル紙についても各記録媒体に応じた最適な定着目標温度及びヒータレディ温度が設定される。なおこれら各記録媒体におけるヒータレディ温度は画像形成動作がスタートした後に再度温調を掛け始めても定着手段への記録媒体の通過前に定着目標温度に到達でき得る温度に設定される。Ｓ１０５で記録媒体の判別ができなかった場合にはヒータレディ温度は普通紙と同一（ＲＥＦ値）に設定される（Ｓ１０７）。

温度検出手段からの温度検出値が判別された記録媒体のヒータレディ温度に到達すると（Ｓ１０８）、画像形成動作をスタートさせる（Ｓ１０９）。露光・潜像・現像プロセスまで終了すると、停止していた記録媒体の搬送が開始され像担持体に現像された画像が記録媒体上に転写される（Ｓ１１０）。記録媒体が定着手段を通過する手前までに温度検出手段からの温度検出値が記録媒体に応じた定着目標温度に達した場合は（Ｓ１１１）、定着を行い記録媒体は排出される（Ｓ１１２）。定着手段を通過する手前までに温度検出手段からの温度検出値が記録媒体に応じた定着目標温度に達していない場合または温度が高すぎる場合（Ｓ１１３）、エラーとなり停止する。

本発明の第１実施例では、朝一の立ち上げなど定着手段の温度が低温状態にあり、記録媒体が判別された後にヒータレディ温度に到達する場合について説明した。しかし連続プリント中や高温環境下などの定着手段の温度が高温状態にあり、記録媒体がレジ前で一時停止する前や記録媒体の判別前にヒータレディ温度に到達している場合についても、記録媒体の判別終了後ただちに画像形成動作を開始することによって同様に説明できる。

また定着手段の温度が各記録媒体の定着目標温度以上である場合には、異常状態であるかどうかを確認するために定着手段の温度が一度定着目標温度以下まで温度が低下するまで画像形成動作を中断し、定着目標温度以下まで温度が低下し温調可能な状態になった段階で画像形成動作を開始することによって同様に説明できる。この時定着手段の温度が定着目標温度以上を一定時間継続する場合には異常状態として停止することもできる。

さらに本発明の第１実施例では、記録媒体の判別ができなかった場合普通紙のヒータレディ温度に設定したが、記録媒体の判別ができなかった場合のヒータレディ温度を各記録媒体の中で最もヒータレディ温度の高い温度にすることも可能である。

さらに本発明の第１実施例では、定着手段の温度をモニタする温度検出手段は定着フィルムの裏面部の温度をモニタするメインサーミスタを用いて説明したが、定着ヒータの温度をモニタするサブサーミスタを用いることも可能であり、さらには定着ニップ部近傍の温度をモニタする温度検出手段であれば本発明の第１実施例に適用可能である。

以上説明したように、従来各記録媒体によって一定だったヒータレディ温度を各記録媒体に応じて最適な設定とすることによって画像形成動作への移行が最適化され、プリント速度の短縮に寄与することができる。

（実施例２）
図４に本発明の第２実施例を説明するための定着手段の時間−温度特性を示す。図４において、記録媒体の給紙が開始されるタイミングを時間ｔ０とし、この時の定着手段の温度をＴ０とする。そして給紙中の時間でｔｒ１（ｔｒ１−ｔ０はレジ前停止までの給紙中の時間とする。）のタイミングにおける定着手段の温度（時間ｔｒ１−ｔ０における温度の上昇率）によって各記録媒体における画像形成動作のスタートタイミングを最適化することができる。１３は時間ｔｒ１における温度Ｔｒ１の動作点であり、温度Ｔｒ１は最も定着目標温度が高く設定される記録媒体が選択された場合にも、画像センサ１１８による記録媒体の判別終了直後に画像形成動作に移行できる温度とする。１４は時間ｔｒ１における温度Ｔｒ２の動作点であり、温度Ｔｒ２は定着目標温度よりも高い温度とする。１５は時間ｔｒ１における温度Ｔｒ３の動作点であり、温度Ｔｒ３は最も定着目標温度が低く設定される記録媒体が選択された場合にも、画像センサ１１８による記録媒体の判別終了後一定時間経過しても画像形成動作に移行できない温度とする。１６、１７、１８はそれぞれ（ｔ１，Ｔ１）、（ｔ２，Ｔ２）、（ｔ３，Ｔ３）の動作点であり、記録媒体に応じて設定される定着目標温度の一例である。それぞれＴ１，Ｔ２，Ｔ３まで加熱された定着手段は定着目標温度を維持するように温調制御を行う。

図５に本発明の第２実施例を説明するフローチャートを示す。図５において第１の実施例と同様にプリント信号がコントローラ６１から送信されると定着ヒータ６８への通電が開始され（Ｓ２０１）、記録媒体１０７の給紙が行われる（Ｓ２０２）。時間（ｔｒ１−ｔ０）における温度上昇分（Ｔｒ−Ｔ０）を計測する（Ｓ２０３）。ここで温度Ｔｒは時間ｔｒ１における温度検出手段の計測温度とする。Ｓ２０３で測定された温度上昇分（Ｔｒ−Ｔ０）が（Ｔｒ−Ｔ０）＜（Ｔｒ３−Ｔ０）の関係が成り立つ場合（Ｓ２０４）、定着手段の加熱を規定時間継続しても定着目標温度まで昇温しないと予測されるため画像形成動作に移行できない。従ってＳ２０８に進みエラー停止する。（Ｔｒ３−Ｔ０）≦（Ｔｒ−Ｔ０）≦（Ｔｒ１−Ｔ０）の関係が成り立つ場合（Ｓ２０５）、Ｓ２０９に進む。Ｓ２０９〜Ｓ２１９では本発明の第１実施例で説明したように、記録媒体の判別を行い、判別された記録媒体に応じたヒータレディ温度を設定する。ヒータレディ温度まで定着手段が加熱された後に画像形成動作をスタートさせ、画像の転写・定着、記録媒体の排出を行いプリント動作を終了する。

（Ｔｒ１−Ｔ０）≦（Ｔｒ−Ｔ０）≦（Ｔｒ２−Ｔ０）の関係が成り立つ場合（Ｓ２０６）、Ｓ２２０に進む。記録媒体がレジ前停止し（Ｓ２２０）、画像センサ１１８による記録媒体の判別が行われる（Ｓ２２１）。（Ｔｒ１−Ｔ０）≦（Ｔｒ−Ｔ０）≦（Ｔｒ２−Ｔ０）の関係が成り立つ場合、定着手段の温度は充分に高いため記録媒体の種類に関わらず画像形成動作を開始しても支障がない。ただしＴ≦Ｔｒ（Ｔは定着目標温度）である場合（Ｓ２２２）、異常状態であるかどうかを確認するために定着手段の温度が一度定着目標温度以下まで温度が低下するまで画像形成動作を中断し、定着目標温度以下まで温度が低下し温調可能な状態になった段階で画像形成動作をスタートさせる（Ｓ２２３）。そして露光・潜像・現像プロセスまで終了すると、停止していた記録媒体の搬送が開始され像担持体に現像された画像が記録媒体上に転写される（Ｓ２２４）。記録媒体が定着手段を通過する手前までに温度検出手段からの温度検出値が記録媒体に応じた定着目標温度に達した場合は（Ｓ２２５）、定着を行い記録媒体は排出される（Ｓ２２６）。定着手段を通過する手前までに温度検出手段からの温度検出値が記録媒体に応じた定着目標温度に達していない場合または温度が高すぎる場合（Ｓ２２７）、エラーとなり停止する。

Ｓ２２６で（Ｔｒ１−Ｔ０）≦（Ｔｒ−Ｔ０）≦（Ｔｒ２−Ｔ０）の関係が成り立たない場合（Ｓ２０７）、（Ｔｒ２−Ｔ０）＜（Ｔｒ−Ｔ０）となり定着ヒータの温度上昇率は異常状態と判断できるためエラー停止する（Ｓ２０８）。

以上説明したように、本発明の第２実施例によれば、定着ヒータを加熱する際の温度上昇率を測定し画像形成動作後の定着手段の到達温度を推測することによって画像形成動作への移行が最適化され、プリント速度の短縮に寄与することができる。

（実施例３）
本発明の第３実施例の構成は従来の構成図１１によって同様に説明できる。図６に本発明の第３実施例を説明するための定着手段の時間−温度特性を示す。図６において、定着ヒータ６８への加熱が開始されるタイミングを時間ｔｓ０、定着フィルム６７の回転駆動が開始されるタイミングを時間ｔｍ０とし、時間ｔｓ０におけるサブサーミスタ７６の検出温度をＴＳ０、時間ｔｍ０におけるメインサーミスタ７５の検出温度をＴＭ０とする。そして給紙中の時間でｔｓ（ｔｓ−ｔｓ０はレジ前停止までの給紙中の時間とする。）のタイミングにおけるサブサーミスタ７６の検出温度を記録媒体に応じたヒータレディ温度に設定することによって画像形成動作のスタートタイミングを最適化することができる。またサブサーミスタ７６によって定着ヒータ６８の温度をモニタすると同時に、メインサーミスタ７５によって定着スリーブ６７の裏面側温度をモニタすることで記録媒体の定着手段への通紙部により近傍の温度で定着目標温度に温調制御を行うことができる。従って記録媒体の判別終了前にサブサーミスタ７６の検出温度によってヒータレディとし、その後メインサーミスタ７５の検出温度によって定着スリーブ近傍の温度が所定の温度に到達していることを確認することでサブサーミスタの７６の検出温度をヒータレディ温度の設定値に用いて画像形成動作を先行スタートさせることができる。

図６において、１６、１７、１８は前述説明した通りそれぞれ（ｔ１，Ｔ１）、（ｔ２，Ｔ２）、（ｔ３，Ｔ３）の動作点であり、記録媒体に応じて設定される定着目標温度の一例である。１９は時間ｔｓにおける温度Ｔｓｅの動作点であり、温度Ｔｓｅは最も定着目標温度が低く設定される記録媒体が選択された場合にも、定着手段の加熱を規定時間継続した後に画像形成動作に移行できない温度とする。２０は時間ｔｓにおける温度Ｔｓｒの動作点である。２１は時間ｔｍにおける温度Ｔｍｅの動作点であり、温度Ｔｍｅ以下の場合は、サブサーミスタ７６の検出温度によってヒータレディが報知された後にメインサーミスタ７５の検出温度Ｔｍｅが所定の温度まで上昇しない場合を示す。２２は時間ｔｍにおける温度Ｔｍｒの動作点である。

図７に本発明の第３実施例を説明するフローチャートを示す。図７において第１の実施例と同様にプリント信号がコントローラ６１から送信されると定着ヒータ６８への通電が開始される（Ｓ３０１）。

記録媒体１０７の給紙が行われる（Ｓ３０２）。定着ヒータ６８への加熱の開始から時間（ｔｓ−ｔｓ０）後のサブサーミスタ７６の温度計測を行う（S３０３）。サブサーミスタ７６は定着ヒータ６８の温度を直接モニタしているためメインサーミスタの検出値と比較して温度の立上がりが速い。そこで始めにサブサーミスタからの検出温度が所定の温度に達した時点でヒータレディとし、記録媒体の判別が終了後にメインサーミスタの検出温度によって定着目標温度との温調制御を行い画像形成動作を開始する。定着フィルム６７の回転駆動が開始されてから時間（ｔｍ−ｔｍ０）後のメインサーミスタ７５の温度計測を行う（S３０４）。この間に記録媒体がレジストローラ１１５手前まで給紙されている場合には搬送を停止する（Ｓ３０５）。

Ｓ３０６，Ｓ３０７では本発明の第１，第２実施例で説明したように画像センサ１１８による記録媒体の判別を行う。次に判別された記録媒体に応じたヒータレディ温度を設定する（Ｓ３０８）。この時ヒータレディ温度はサブサーミスタ７６の温度検出値に基づいて設定される。記録媒体の判別ができない場合には普通紙（ＲＥＦ）のヒータレディ温度に設定される（Ｓ３０９）。

Ｓ３０３で測定されたサブサーミスタ７６の温度ＴｓｒがＴｓｒ＜Ｔｓｅの関係が成り立つ場合（Ｓ３１０）、定着手段の加熱を規定時間継続しても目標とする定着目標温度まで昇温しないと予測されるため画像形成動作に移行できない。従ってＳ３１１に進みエラー停止する。Ｓ３０３で測定されたサブサーミスタ７６の温度ＴｓｒがＴｓｅ≦Ｔｓｒの関係が成り立つ場合（Ｓ３１０）、サブサーミスタ７６の検出温度にて所定のヒータレディ温度に到達した段階でヒータレディを報知する（Ｓ３１２）。

次に記録媒体に応じた定着目標温度が設定される（Ｓ３１３）。この時定着目標温度はメインサーミスタ７５の温度検出値に基づいて設定される。記録媒体の判別ができない場合には普通紙（ＲＥＦ）の定着目標温度に設定される。

Ｓ３０４で測定されたメインサーミスタ７５の温度ＴｍｒがＴｍｒ＜Ｔｍｅの関係が成り立つ場合（Ｓ３１４）、メインサーミスタ７５側の検出不良もしくは定着手段故障等の要因により、定着手段の加熱を規定時間継続しても定着目標温度まで昇温しないと予測されるため画像形成動作に移行できない。従ってＳ３１９に進みエラー停止する。Ｓ３０４で測定されたメインサーミスタ７５の温度ＴｍｒがＴｍｅ≦Ｔｍｒの関係が成り立つ場合（Ｓ３１４）、画像形成動作をスタートさせる（Ｓ３１５）。Ｓ３１６〜Ｓ３１９は本発明の第１，第２実施例で説明したように、露光・潜像・現像プロセスまで終了すると、停止していた記録媒体の搬送が開始され像担持体に現像された画像が記録媒体上に転写される（Ｓ３１６）。記録媒体が定着手段を通過する手前までに温度検出手段からの温度検出値が記録媒体に応じた定着目標温度に達した場合は（Ｓ３１７）、定着を行い記録媒体は排出される（Ｓ３１８）。定着手段を通過する手前までに温度検出手段からの温度検出値が記録媒体に応じた定着目標温度に達していない場合または温度が高すぎる場合（Ｓ３１９）、エラーとなり停止する。

本発明の第３実施例では、サブサーミスタの検出温度によってヒータレディを決定していた。しかし定着手段の構成によっては、メインサーミスタの検出温度によってヒータレディを決定しても良く、メインサーミスタ及びサブサーミスタの双方の検出温度によってヒータレディを決定することできる。

また本発明の第３実施例では、朝一の立ち上げなど定着手段の温度が低温状態にあり、記録媒体が判別された後にヒータレディ温度に到達する場合について説明した。しかし連続プリント中や高温環境下などの定着手段の温度が高温状態にあり、記録媒体がレジ前で一時停止する前や記録媒体の判別前にヒータレディ温度に到達している場合についても、記録媒体の判別終了後ただちに画像形成動作を開始することによって同様に説明できる。

さらに本発明の第３の実施例では、本発明の第２実施例で説明したように、メインサーミスタとサブサーミスタのある一定時間における温度上昇率から画像形成動作のスタートタイミングを決定することも可能である。

以上説明したように、本発明の第３実施例によれば、定着ヒータを加熱する際の温度を定着ヒータ面の温度をモニタするサブサーミスタと、定着フィルム面をモニタするメインサーミスタとの２つの温度検出手段を用いることによって、画像形成動作への移行の最適化によるプリント速度の短縮と、定着フィルム近傍の温度制御による最適な画像定着性を確保することができる。

本発明の第１実施例を説明するタイミング図。本発明の第１実施例を説明するフローチャート。本発明の実施例において、各記録媒体に対するヒータレディ温度及び定着目標温度と定着速度との関係の一例を示す図。本発明の第２実施例を説明するための時間−温度特性を示す図。本発明の第２実施例を説明するフローチャート。本発明の第３実施例を説明するための時間−温度特性を示す図。本発明の第３実施例を説明するフローチャート。従来例の画像形成装置。記録媒体に応じた定着制御を実行する際の制御ブロック。画像形成装置における定着手段の概略の断面構成図。定着手段におけるヒータ通電制御の概略構成。従来の画像形成装置におけるプリント動作を説明するフローチャート。従来の定着手段の時間−温度特性を示す図。

符号の説明

１紙搬送のタイミング
２記録媒体検知のタイミング
３画像形成動作のタイミング
４定着ヒータへの通電制御のＯＮ／ＯＦＦタイミング
５プリント開始のタイミング
６給紙タイミング
７レジ前停止及び記録媒体の判別のタイミング
８搬送ガイド部材
９記録媒体の判別終了及び最もヒータレディ温度が低い場合の画像形成スタートタイミング
１０ヒータレディ温度に応じて可変となる画像形成動作のスタートタイミング
１１記録媒体の再搬送のスタートタイミング
１２記録媒体の排出及びプリント動作の終了タイミング
６７定着フィルム
６８定着ヒータ
７５メインサーミスタ
７６サブサーミスタ
１００画像形成装置
１０７記録媒体
１１７定着手段
１１８画像センサ

Claims

電子写真プロセスを用いて記録媒体上に現像材像を形成する画像形成装置において、前記記録媒体の種類を判別する画像センサと、前記記録媒体上に形成された現像材像を溶融固着する定着手段と、前記定着手段の温度を検出する温度検出手段と、前記定着手段を加熱制御するための温度制御手段とを備え、前記画像センサによって判別された記録媒体の種類によって画像形成動作のスタートタイミングを可変させることを特徴とする画像形成装置の定着制御装置。
前記画像形成動作のスタートタイミングは、前記記録媒体の種類によって定着手段の前回転温調温度を可変させることで決定されることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置の定着制御装置。
プリント開始時に前記定着手段の温度が所定の温度以上である場合には、画像センサによって記録媒体が判別され次第直ちに画像形成動作をスタートさせることを特徴とする請求項１及び２記載の画像形成装置の定着制御装置。
前記画像センサによって記録媒体が判別された時に、前記定着手段の温度が目標定着温度以上である場合には、前記定着手段の加熱部の温度が目標定着温度以下になるまで画像形成動作は開始しないことを特徴とする請求項１〜３記載の画像形成装置の定着制御装置。
前記画像センサによって記録媒体の判別ができなかった場合には、前記画像形成動作のスタートタイミングは最も前回転温調温度の高い記録媒体に合わせて設定されることを特徴とする請求項１〜４記載の画像形成装置の定着制御装置。
前記画像センサによって判別された記録媒体の種類と、前記定着手段の温度上昇率によって画像形成動作のスタートタイミングを決定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置の定着制御装置。
電子写真プロセスを用いて記録媒体上に現像材像を形成する画像形成装置において、前記記録媒体の種類を判別する画像センサと、前記記録媒体上に形成された現像材像を溶融固着する定着手段と、前記定着手段の画像定着部の温度を検出する温度検出手段１と、前記定着手段の加熱部の温度を検出する温度検出手段２と、前記定着手段を加熱制御するための温度制御手段とを備え、前記画像センサによって判別された記録媒体の種類によって画像形成動作のスタートタイミングを可変させることを特徴とする画像形成装置の定着制御装置。
前記画像形成動作のスタートタイミングは、前記記録媒体の種類によって前記定着手段の画像定着部の温度を検出する温度検出手段１によって検知される定着手段の前回転温調温度を可変させることで決定されることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置の定着制御装置。
前記画像形成動作のスタートタイミングは、前記記録媒体の種類によって前記定着手段の加熱部の温度を検出する温度検出手段２によって検知される定着手段の前回転温調温度を可変させることで決定されることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置の定着制御装置。
前記画像形成動作のスタートタイミングは、前記記録媒体の種類によって前記定着手段の画像定着部の温度を検出する温度検出手段１及び前記定着手段の加熱部の温度を検出する温度検出手段２によって検知される定着手段の前回転温調温度を可変させることで決定されることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置の定着制御装置。
プリント開始時に前記定着手段の画像定着部及び加熱部の温度が所定の温度以上である場合には、画像センサによって記録媒体が判別され次第直ちに画像形成動作をスタートさせることを特徴とする請求項７〜１０記載の画像形成装置の定着制御装置。
前記画像センサによって記録媒体が判別された時に、前記定着手段の画像定着部及び加熱部の温度が目標定着温度以上である場合には、前記定着手段の画像定着部及び加熱部の少なくとも一方の温度が目標定着温度以下になるまで画像形成動作は開始しないことを特徴とする請求項７〜１１記載の画像形成装置の定着制御装置。
前記画像センサによって記録媒体の判別ができなかった場合には、前記画像形成動作のスタートタイミングは最も前回転温調温度の高い記録媒体に合わせて設定されることを特徴とする請求項７〜１２記載の画像形成装置の定着制御装置。
前記画像センサによって判別された記録媒体の種類と、前記定着手段の画像定着部の温度上昇率によって画像形成動作のスタートタイミングを決定することを特徴とする請求項７記載の画像形成装置の定着制御装置。
前記画像センサによって判別された記録媒体の種類と、前記定着手段の加熱部の温度上昇率によって画像形成動作のスタートタイミングを決定することを特徴とする請求項７記載の画像形成装置の定着制御装置。
前記画像センサによって判別された記録媒体の種類と、前記定着手段の画像定着部及び加熱部の温度上昇率によって画像形成動作のスタートタイミングを決定することを特徴とする請求項７記載の画像形成装置の定着制御装置。