JP2007148194A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な制御で、安全かつ確実に定着不良を防止すること。
【解決手段】このプリンタ１は、定着ローラ２と、通紙域−非接触サーミスタ５と、非通紙域−接触サーミスタ６と、通紙域−非接触サーミスタ５の検知温度がプリント制御温度よりも低い場合には定着ヒータ３への通電を行い、その検知温度がプリント制御温度よりも高い場合には定着ヒータ３への通電を停止するように制御する第１のヒータ制御手段５０３と、通紙域−非接触サーミスタ５の検知温度がプリント制御温度よりも高い場合であっても、非通紙域−接触サーミスタ６の検知温度が低下していた場合には、定着ヒータ３を所定のデューティ比で強制加熱するように通電制御する第２のヒータ制御手段と、を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置、それらの機能を併せ持つ複合機などの画像形成装置に関し、詳しくはその定着ローラの温度制御に関するものである。

画像形成装置においては、通常、定着ヒータにより加熱される定着ローラと、この定着ローラに圧接されている加圧ローラとが備えられ、これらによる熱、圧力の作用により未定着トナー画像を用紙に定着させるようになっている。そして、例えば特許文献１，２では、定着ローラの表面温度を検知するためのサーミスタが、前記定着ローラの軸方向の通紙域と非通紙域とにそれぞれ配置されており、前記サーミスタの検知温度に応じて前記定着ヒータへの通電をオンオフ制御することにより、定着ローラの表面温度の制御を行うこととしている。
特開平１０−８３１３０号公報 特開平１０−３０１４３６号公報

ところで、サーミスタを通紙域で定着ローラに接触させて配置し、前記のごとき温度制御を行う場合には、その通紙域のローラ表面温度の安定性が得られるものの、通紙によってオフセットトナーや紙粉等がそのサーミスタの表面に付着することによる温度誤検知、またローラに対するダメージ等、耐久性の問題があった。これらの問題を回避するためにクリーニングブレードやクリーニングローラ、ウェブ等を配置することも知られているが、これらの常時接触による耐久性の問題、ウォーミングアップタイムの増加、大幅なコストアップは避けられない。

また、サーミスタを非通紙域に定着ローラを接触させて配置し、前記のごとき温度制御を行う場合には、前記の耐久性、コストという面での問題は少ないものの、いわゆる予測制御を行うため、通紙する用紙のサイズ、厚み等により各種制御設定を細かく変更する必要がある。換言すると、想定外の用紙が通紙された場合のローラ表面温度の安定性という点で問題があり、また、定着ヒータの配熱特性、供給電圧の低下、外気温の影響等、バラツキや外乱に対して裕度を確保することも困難である。それらの制御設定値は当該機種固有のものであって、他の機種にそのまま流用、展開ができないし、さらに定着装置以外の機械構成の変更があった場合にも再度設定を見直す必要があるといった設計上の問題もある。

一方、サーミスタを通紙域に定着ローラに対向して非接触とし、そのサーミスタで定着ローラの表面温度を検知することにより温度制御を行う場合には、前記の問題は概ね解消される。すなわち、連続通紙時における通紙域のローラ表面温度の安定性を確保できる上、接触によって発生する各種問題点が原理的に発生しないためである。ここで、通紙域のローラ表面温度を維持することによって非通紙域のローラ表面温度が上昇するが、その過昇温を検知してからなんらかの補正制御を行うためには、別のサーミスタを非通紙域に定着ローラに接触させて配置し、ローラ表面温度を検知する必要がある。

しかしながら、サーミスタが定着ローラに対して非接触としたことにより発生する新たな問題がある。その中のひとつとして、連続プリント終了後等において高温を維持した状態で定着ローラの駆動が停止した後、当該サーミスタまわりの雰囲気温度が上昇してしまうことが挙げられる。以下、当該サーミスタを通紙域−非接触サーミスタ、別のサーミスタを非通紙域−接触サーミスタという。

図４は従来の定着ローラまわりにおける温度波形等を示す説明図である。なお、図４中の細い実線で示すライン１は非通紙域−接触サーミスタの検知温度、細い破線で示すライン２は定着ローラの実際のローラ表面温度、細い一点鎖線で示すライン３は通紙域−非接触サーミスタの検知温度、太い破線で示すライン４はプリント制御温度、太い実線で示すライン５は定着ローラの駆動状態、細い一点鎖線で示すライン６は通紙状態、細い二点鎖線で示すライン７は定着ヒータへの通電状態である。

すなわち図４に示すように、プリント終了後に定着ヒータへの通電（ライン７）は遮断され、定着ローラの駆動（ライン５）は停止されるので、全体的に定着ローラの持つ熱量は低下するが、熱の移動により通紙域−非接触サーミスタまわりの雰囲気温度は上昇していき、それを通紙域−非接触サーミスタが検知することとなる（ライン３）。

その状態で次のプリントが開始された場合、通紙域−非接触サーミスタの検知温度（ライン３）がプリント制御温度（ライン４）以上となり、定着ヒータへの通電（ライン７）は遮断されたままであるにもかかわらず、定着ローラの実際のローラ表面温度（ライン２）はプリント制御温度（ライン４）よりも低くなり、かつ定着ローラに熱量がまったく供給されない状態で通紙（ライン６）されることとなる。

そして定着ヒータへの通電（ライン７）は、非接触サーミスタの検知温度（ライン３）がプリント制御温度（ライン４）以下に低下するまで行われず、定着不良（ライン４以下の部分）が発生する可能性が高くなる。

なお、かかる問題を解消するために、プリント開始直後の一定時間、検知温度にかかわらず定着ヒータを強制点灯させることも考えられる。しかし、単純な一定時間の強制点灯には以下のような問題がある。

すなわち、何らかの異常により実際に定着ローラ表面温度が上昇していた場合、その状態からの強制点灯により必要以上に定着ローラが高温になってしまい、高温オフセット等の画像不具合や、部品の耐久性、安全性にかかわる問題が発生する可能性が高くなる。

また、紙種やその他使用条件によっては、強制点灯の一定時間が経過した時点での実際の定着ローラ表面温度がプリント制御温度以上になっていることも想定され、その場合、その時点よりプリント制御温度に下降するまでの間、定着ヒータへの通電が遮断された状態で通紙されることになり、結局は上記と同じ結果となる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、簡単な制御で、安全かつ確実に定着不良を防止することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、転写部でのトナー画像の転写により画像形成処理が施された用紙上の未定着トナーを熱定着する定着ローラを備えた画像形成装置であって、前記定着ローラの軸方向の通紙域付近に配置され、該通紙域におけるローラ表面温度を非接触状態で検知する第１の検知手段と、前記定着ローラの軸方向の非通紙域に配置され、該非通紙域におけるローラ表面温度を接触状態で検知する第２の検知手段と、前記第１の検知手段の検知温度が所定温度よりも低い場合には前記定着ローラを加熱し、前記所定温度よりも高い場合には前記定着ローラの加熱を停止するように制御する第１の制御手段と、前記第１の検知手段の検知温度が前記所定温度よりも高い場合であっても、前記第２の検知手段の検知温度が低下していた場合には、前記定着ローラを所定のデューティ比で強制加熱するように制御する第２の制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。

請求項２記載の発明のように、前記画像形成処理が開始されたか否かを判断する画像形成判断手段をさらに備えており、前記第２の制御手段は、前記画像形成判断手段で前記画像形成処理が開始されたと判断された時点で前記第１の検知手段の検知温度が所定温度よりも高い場合であっても、前記画像形成判断手段で前記画像形成処理が開始されたと判断される前に前記第２の検知手段の検知温度が低下していた場合には、前記定着ローラを所定のデューティ比で強制加熱するように制御することが好ましい。

請求項３記載の発明のように、前記定着ローラはヒータを内蔵しており、前記第１の制御手段は、前記ヒータへの通電又は通電停止を前記第１の検知手段の検知温度に応じたデューティ比にて制御する一方、前記第２の制御手段は、前記ヒータへの通電又は通電停止を前記所定のデューティ比にて制御するものであることが好ましい。

請求項４記載の発明のように、前記第１の検知手段の検知温度と前記所定温度との差に基づいて、前記所定のデューティ比が設定されることが好ましい。

請求項５記載の発明のように、前記画像形成判断手段で前記画像形成処理が開始されたと判断される都度、前記第１の検知手段の検知温度と前記所定温度との差に基づいて、前記所定のデューティ比の設定が更新されることが好ましい。

本発明によれば、前記定着ローラの軸方向の通紙域付近に配置され、該通紙域におけるローラ表面温度を非接触状態で検知する第１の検知手段と、前記定着ローラの軸方向の非通紙域に配置され、該非通紙域におけるローラ表面温度を接触状態で検知する第２の検知手段と、前記第１の検知手段の検知温度が所定温度よりも低い場合には前記定着ローラを加熱し、前記所定温度よりも高い場合には前記定着ローラの加熱を停止するように制御する第１の制御手段と、前記第１の検知手段の検知温度が前記所定温度よりも高い場合であっても、前記第２の検知手段の検知温度が低下していた場合には、前記定着ローラを所定のデューティ比で強制加熱するように制御する第２の制御手段とを備えたので、定着ローラに非接触である前記第１の検知手段まわりの雰囲気温度が上昇し、通常は前記定着ローラが加熱されない状況下においても、前記条件にて前記定着ローラが強制加熱されることで、前記定着ローラの表面温度が低下しないように作用し、定着不良を防止することができる。その結果、簡単な制御で、安全かつ確実に定着不良を防止できる。

請求項２記載の発明によれば、前記画像形成処理が開始されたか否かを判断する画像形成判断手段をさらに備えており、前記第２の制御手段は、前記画像形成判断手段で前記画像形成処理が開始されたと判断された時点で前記第１の検知手段の検知温度が所定温度よりも高い場合であっても、前記画像形成判断手段で前記画像形成処理が開始されたと判断される前の所定時間内に前記第２の検知手段の検知温度が低下していた場合には、前記定着ローラを所定のデューティ比で強制加熱するように制御するので、特に連続画像形成直後等に画像形成処理する場合に発生しやすい定着不良を防止することができる。すなわち、定着ローラに非接触である前記第１の検知手段まわりの雰囲気温度が上昇し、通常は前記定着ローラが加熱されない状況下においても、前記条件にて前記定着ローラが強制加熱されることで、前記定着ローラ表面温度が低下しないように作用し、定着不良を防止することができる。その結果、簡単な制御で、安全かつ確実に定着不良を防止できる。

請求項３記載の発明によれば、前記定着ローラはヒータを内蔵しており、前記第１の制御手段は、前記ヒータへの通電又は通電停止を前記第１の検知手段の検知温度に応じたデューティ比にて制御する一方、前記第２の制御手段は、前記ヒータへの通電又は通電停止を前記所定のデューティ比にて制御するものであるので、より簡単な制御で、安全かつ確実に定着不良を防止できる。

請求項４記載の発明によれば、前記第１の検知手段の検知温度と前記所定温度との差に基づいて、前記所定のデューティ比が設定されるので、デューティ比の設定に手間がかからなくなり、さらに簡単な制御で、安全かつ確実に定着不良を防止できる。

請求項５記載の発明によれば、前記画像形成判断手段で前記画像形成処理が開始されたと判断される都度、前記第１の検知手段の検知温度と前記所定温度との差に基づいて、前記所定のデューティ比の設定が更新されるので、デューティ比の設定の更新タイミングを含めて、さらに簡単な制御で、安全かつ確実に定着不良を防止できる。

（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係るプリンタ１の全体構成を示す断面図である。同図に示すように、このプリンタ（画像形成装置の一例）１は、箱状のプリンタ本体１０１内において、帯電装置１０２で図中のＡ方向に回転する感光体ドラム１０３の周面が一様に帯電され、外部から入力されたプリントデータに基づくレーザ光ＢがＬＳＵ等の露光部１０４によってその感光体ドラム１０３の周面に照射されて静電潜像が形成され、感光体ドラム１０３の周面に形成された静電潜像に現像装置１０５からトナーが供給されることによってその感光体ドラム１０３の周面にトナー像が形成されるようになっている。

一方、用紙Ｐが給紙装置２００から感光体ドラム１０３に向けて搬送路３００で搬送され、転写ローラ（転写部）１０６により感光体ドラム１０３表面のトナー像が用紙Ｐの表面に転写されるようになっている。転写後の感光体ドラム１０３に残留したトナー（未転写トナー）は、クリーニング装置１０７によって除去され、その後の感光体ドラム１０３の残留電荷は除電装置（図略）によって除去されるようになっている。

そして、転写ローラ１０６で感光体ドラム１０３からの未定着トナー像が転写された用紙Ｐは定着ローラユニット１０８に搬送され、ここでトナー像が定着された用紙Ｐは、そのまま（或いは、図略のスイッチバック部で反転されて両面プリントされた後に）、搬送ローラ対１０９および排出ローラ対１１０を順に経由して排紙トレイ１１１に排出されるようになっている。上記帯電装置１０２、感光体ドラム１０３、露光部１０４、現像装置１０５、転写ローラ１０６、クリーニング装置１０７等により、通常の電子写真方式の技術を用いて用紙Ｐへのプリント（画像形成）処理を行う画像形成部１００が構成される。

給紙装置２００は、プリンタ本体１０１の下部に形成された上下二段のカセット収容部にそれぞれ着脱自在に収容される給紙カセット２１０，２２０を備えている。給紙カセット２１０，２２０は、それぞれ用紙Ｐの収納カセットとして、リフト板２１１，２２１上に複数の用紙Ｐを積層させた状態で収納できるものであり、この給紙カセット２１０，２２０から用紙Ｐを取り出すためのピックアップローラ２１２，２２２と、このピックアップローラ２１２，２２２で取り出された用紙Ｐを１枚ずつ搬送路３００に送り出す（捌く）ための給紙ローラ対２１３，２２３とを備えている。

搬送路３００は、第１搬送路３０１、第２搬送路３０２、第３搬送路３０３及び第４搬送路３０４からなり、第１搬送路３０１は、用紙Ｐへのプリント処理を行う時に、給紙カセット２１０からピックアップローラ２１２で取り出された用紙Ｐを、給紙ローラ対２１３、搬送ローラ対２１４及びレジストローラ対２１５を介して、感光体ドラム１０３に送り出すものである。第２搬送路３０２は、給紙カセット２２０からピックアップローラ２２２で取り出された用紙Ｐを、給紙ローラ対２２３及び搬送ローラ対２２４を介して前記第１搬送路３０１に送り出すものである。第３搬送路３０３は、前記第１搬送路３０１から送り出された用紙Ｐを、感光体ドラム１０３から定着ローラユニット１０８に向けて送り出すものである。第４搬送路３０４は、前記第３搬送路３０３から送り出された用紙Ｐを定着ローラユニット１０８から搬送ローラ対１０９を介して排出ローラ対１１０に向けて送り出すものである。

図２は定着ローラユニット１０８まわりの制御ブロック図である。なお、図２中の定着ローラユニット１０８は、便宜上図１における同ユニットを反時計回りに９０°だけ回転させた配置となっている。図２に示すように、定着ローラユニット１０８は、定着ヒータ（ヒータ）３を内蔵する定着ローラ２と、この定着ローラ２に対向配置される加圧ローラ４と、定着ローラ２の軸方向の通紙域付近に（紙サイズの小さいものの通紙を考慮し、ここでは定着ローラ２の軸方向中央でそのローラ表面から若干離間させて）配置され、その定着ローラ２の表面温度（以下、第１のローラ表面温度Ｔ１という。）を非接触状態で検知する通紙域−非接触サーミスタ（第１の検知手段）５と、定着ローラ２の軸方向の非通紙域（紙サイズの大きいものの通紙を考慮し、ここでは定着ローラ２の軸方向の例えば一端側）に配置され、その定着ローラ２の表面温度（以下、第２のローラ表面温度Ｔ２という。）を接触状態で検知する非通紙域−接触サーミスタ（第２の検知手段）６と、例えばマイクロコンピュータで構成される制御部５００と、ユーザがプリント開始を指示するためのスタートキー５０５とをそれぞれ示している。なお、通紙域−非接触サーミスタ５は、定着ローラ３から放出される赤外線を検知するものである。

制御部５００は、さらにプリント制御温度（所定温度）Ｔｓｅｔ、デューティ比等の各種データを予め記憶しておくメモリ５０１と、プリント判断手段（画像形成判断手段）５０２と、第１のヒータ制御手段（第１の制御手段）５０３、第２のヒータ制御手段（第２の制御手段）５０４とを備えており、定着ヒータ３、通紙域−非接触サーミスタ５、非通紙域−接触サーミスタ６、スタートキー５０５と電気的に接続されている。なお、各手段５０２〜５０４は、例えば制御部５００の図略のＲＯＭから読み出した各種プログラムを図略のＣＰＵで実行することで具現化される。

プリント判断手段５０２は、例えばスタートキー５０５の押圧によるプリント指示からの時間経過等により、プリントが開始されたか否かを判断するものである。

第１のヒータ制御手段５０３は、通紙域−非接触サーミスタ５の検知温度Ｔ１がプリント制御温度Ｔｓｅｔよりも低い場合には定着ローラ２を検知温度Ｔ１に応じたデューティ比（ＤＵＴＹ比）で加熱し、通紙域−非接触サーミスタ５の検知温度Ｔ１が低いプリント制御温度Ｔｓｅｔよりも高い場合には定着ローラ２の加熱を停止するように定着ヒータ３を通電制御するものである。なお、デューティ比とは、定着ヒータ３の全点灯時を１００％とした場合の点灯（時間）比率をいい、具体的には、最小単位を１０ｍｓｅｃ（５％）として２００ｍｓｅｃ中のＯＮ時間の割合をいう（以下、同様である）。

第２のヒータ制御手段５０４は、プリント判断手段５０２でプリント処理が開始されたと判断された時点で通紙域−非接触サーミスタ５の検知温度Ｔ１がプリント制御温度Ｔｓｅｔよりも高い場合であっても、プリント判断手段５０２でプリント処理が開始されたと判断される前に非通紙域−接触サーミスタ６の検知温度Ｔ２が低下していた場合には、通紙域−非接触サーミスタ５の検知温度Ｔ１がプリント制御温度Ｔｓｅｔよりも一旦低くなって再びそのプリント制御温度Ｔｓｅｔに達するまでの間、定着ローラ２を所定のデューティ比で強制加熱するように定着ヒータ３を通電制御するものである。

以下、本実施形態１の制御動作を説明する。図３はその制御動作を示すフローチャートである。図３に示すように、電源投入後、フラグの初期設定（ｍ＝０，ｎ＝０）がなされると（ステップＳ１）、非通紙域−接触サーミスタ６で前記第２のローラ表面温度Ｔ２が検知され始める（ステップＳ２）。なお、この検知温度Ｔ２を含む演算データ等は電源投入後の経過時間とともにメモリ５０１に記憶され、適宜読み出されて当該演算等に供されるものとする。

スタートキー５０５が押圧されてから所定時間経過すると、プリント判断手段５０２により、図１の画像形成部１００で所定のプリント処理が開始されたと判断される（ステップＳ３でＹＥＳ）。すると、通紙域−非接触サーミスタ５で前記第１のローラ表面温度Ｔ１が検知され（ステップＳ４）、第１のヒータ制御手段５０３により、通紙域−非接触サーミスタ５の検知温度Ｔ１と、メモリ５０１に予め記憶しておいたプリント制御温度Ｔｓｅｔとが比較される（ステップＳ５）。ここで、検知温度Ｔ１がプリント制御温度Ｔｓｅｔよりも低いと判断された場合には（ステップＳ５でＮＯ）、さらにｍ＞１であるか否かが判断される（ステップＳ６）。最初は、フラグｍは初期設定値（ｍ＝０）であるから、ｍ＞１ではないと判断され（ステップＳ６でＮＯ）、定着ヒータ３が前記検知温度Ｔ１に応じたデューティ比で通電制御される（ステップＳ７）。一方、検知温度Ｔ１がプリント制御温度Ｔｓｅｔよりも高いと判断された場合には（ステップＳ５でＹＥＳ）、次のステップＳ８へ進む。

すなわち、通常は、第１のヒータ制御手段５０３が通紙域−非接触サーミスタ５の検知温度Ｔ１に応じたデューティ比で定着ヒータ３への通電制御を行い、定着ローラ２はこの定着ヒータ３により加熱され、この定着ローラ２と加圧ローラ４とのニップ部を前記転写ローラ１０６での転写により未定着画像が形成された用紙Ｐが通過することで、未定着画像を構成するトナーが溶融圧着され、用紙Ｐ上に画像の定着が行われる。

ところで、連続通紙等における非通紙域の定着ローラ２の表面温度の過昇温については、非通紙域−接触サーミスタ６にてある一定温度以上を検知した時点で、第１のヒータ制御手段５０３が、プリントを強制停止して空転し、もしくは定着ヒータ３を強制オフする等にて対応することが一般的である。

例えば前記図４において、通紙域−非接触サーミスタ５によるプリント制御温度（ライン４）を１７０℃とし、それに対応する通紙域の定着ローラ２の実際のローラ表面温度（ライン２）を１８０℃として連続プリントを行い、そのとき、非通紙域−接触サーミスタ６により検知される非通紙域の定着ローラ２の実際のローラ表面温度が２１０℃であったものとする。そのプリントの終了、駆動停止直後には、定着ローラ２内での熱移動により非通紙域の定着ローラ２の実際のローラ表面温度は低下し、通紙域の定着ローラ２の実際のローラ表面温度（ライン２）は、ほぼ一定、もしくは、やや上昇するとの挙動を示す。また、同時に通紙域−非接触サーミスタ５まわりの雰囲気温度は上昇し、それに対応して検知温度（ライン３）も上昇する。その状態で次のプリントが開始された場合、従来技術においては、プリント制御温度（ライン４）が１７０℃を超えているという検知により、定着ヒータ３への通電（ライン７）は通紙域−非接触サーミスタ５の検知温度（ライン３）がプリント制御温度（ライン４）の１７０℃以下に低下するまで行われず、通紙域の定着ローラ２の実際のローラ表面温度（ライン２）が想定より大きく低下するため、定着不良が発生する可能性が高くなる点については、上述したとおりである。

本実施形態１では、前記ステップＳ５で検知温度Ｔ１がプリント制御温度Ｔｓｅｔより高いと判断された場合、フラグｍがインクリメント（ｍ＝ｍ＋１）され（ステップＳ８）、ｍ＞１であるか否かが判断される（ステップＳ９）。このときはｍ＝１であるので、ｍ＞１ではないと判断される（ステップＳ９でＮＯ）。

すると、第２のヒータ制御手段５０４により、非通紙域−接触サーミスタ６の検知温度Ｔ２のプリント開始前の所定時間内における前後出力値が比較されることで検知温度Ｔ２が低下しているか否かが判断され（ステップＳ１１）、検知温度Ｔ２が低下していると判断された場合には（ステップＳ１１でＹＥＳ）、定着ヒータ３が所定のデューティ比としての例えばデューティ比４０％（一定）で通電制御される（ステップＳ１２）。一方、検知温度Ｔ２が低下していないと判断されると（ステップＳ１１でＮＯ）、定着ヒータ３の通電が停止された上で（ステップＳ１４）、前記ステップＳ４に戻る。

そして、通紙域−非接触サーミスタ５で前記第１のローラ表面温度Ｔ１が検知され（ステップＳ４）、第１のヒータ制御手段５０３により、通紙域−非接触サーミスタ５の検知温度Ｔ１と、メモリ５０１に予め記憶しておいたプリント制御温度Ｔｓｅｔとが比較される（ステップＳ５）。ここでは、検知温度Ｔ１がプリント制御温度Ｔｓｅｔよりも高いと判断されるから（ステップＳ５でＹＥＳ）、さらにフラグｍがインクリメント（ｍ＝ｍ＋１）され（ステップＳ８）、ｍ＞１であるか否かが判断される（ステップＳ９）。このときはｍ＝２であるので、ｍ＞１であると判断される（ステップＳ９でＹＥＳ）。ついで、もう１つのフラグｎについて、ｎ＞１であるか否かが判断される（ステップＳ１０）。このときのフラグｎは初期設定値（ｎ＝０）であるので、ｎ＞１ではないと判断され（ステップＳ１０でＮＯ）、前記ステップＳ１１をスキップして、定着ヒータ３がデューティ比４０％で通電され（ステップＳ１２）、前記ステップＳ４に戻る。この間の通紙による放熱等により、第１のローラ表面温度Ｔ１は低下する。

再び通紙域−非接触サーミスタ５で前記第１のローラ表面温度Ｔ１が検知され（ステップＳ４）、第１のヒータ制御手段５０３により、通紙域−非接触サーミスタ５の検知温度Ｔ１と、メモリ５０１に予め記憶しておいたプリント制御温度Ｔｓｅｔとが比較される（ステップＳ５）。ここでは、検知温度Ｔ１がプリント制御温度Ｔｓｅｔよりも低いと判断され（ステップＳ５でＮＯ）、さらに、ｍ＞１であるか否かが判断される（ステップＳ６）。このときｍ＝２であるので、ｍ＞１であると判断される（ステップＳ６でＹＥＳ）。

すると、フラグｎがインクリメント（ｎ＝ｎ＋１）されてから（ステップＳ１３）、定着ヒータ３がデューティ比４０％で通電され（ステップＳ１２）、前記ステップＳ４に戻る。この強制通電により、第１のローラ表面温度Ｔ１は再び上昇し始める。

さらに、通紙域−非接触サーミスタ５で前記第１のローラ表面温度Ｔ１が検知され（ステップＳ４）、第１のヒータ制御手段５０３により、通紙域−非接触サーミスタ５の検知温度Ｔ１と、メモリ５０１に予め記憶しておいたプリント制御温度Ｔｓｅｔとが比較される（ステップＳ５）。ここでは、検知温度Ｔ１がプリント制御温度Ｔｓｅｔよりも高いと判断される（ステップＳ５でＹＥＳ）。

すると、フラグｍがインクリメント（ｍ＝ｍ＋１）され（ステップＳ８）、ｍ＞１であるか否かが判断される（ステップＳ９）。このときは、ｍ＝３であるので、ｍ＞１であると判断され（ステップＳ９でＹＥＳ）、さらに、ｎ＞１であるか否かが判断される（ステップＳ１０）。このときは、ｎ＝１であるので、ｎ＞０であると判断され（ステップＳ１０でＹＥＳ）、定着ヒータ３の通電が停止されてから（ステップＳ１４）、前記ステップＳ１に戻る。

図５はその定着ローラ２まわりにおける温度波形等を示す説明図である。なお、図５中の細い実線で示すライン１は非通紙域−接触サーミスタ６の検知温度、細い破線で示すライン２は定着ローラ２の実際のローラ表面温度、細い一点鎖線で示すライン３は通紙域−非接触サーミスタ５の検知温度、太い破線で示すライン４はプリント制御温度、太い実線で示すライン５は定着ローラ２の駆動状態、細い一点鎖線で示すライン６は通紙状態、細い二点鎖線で示すライン７は定着ヒータ３への通電状態である。

すなわち、本実施形態１では、図５に示すように、プリント終了後も常時、非通紙域−接触サーミスタ６による検知を行う。前記の状態で次のプリントが開始された場合、第２のヒータ制御手段５０４は、例えばプリント開始１ｓｅｃ前と３ｓｅｃ前との非通紙域−接触サーミスタ６の各検知温度（ライン１）を比較することにより、非通紙域の定着ローラ２のローラ表面温度の低下を検知することを条件に、例えばデューティ比４０％（一定）にてプリント開始直後より定着ヒータ３の強制点灯を行う。この制御動作は、例えば３ｓｅｃ間等の時間で管理するのではなく、通紙域−非接触サーミスタ５による検知温度（ライン３）がプリント制御温度（ライン４）である１７０℃に達するまでとする。これにより、通紙域の定着ローラ２の実際のローラ表面温度（ライン２）の大幅な低下は発生せず、また、通常の通紙域−非接触サーミスタ５によるプリント制御温度（ライン４）にそのまま移行することで、制御の切り替わり時における同様の問題も発生しない。

なお、前記デューティ比がある値以下の場合には、前記図４に示したように、定着ヒータ３をまったく点灯させない図４の場合と同様、定着ローラ２の実際のローラ表面温度（ライン２）の急激な低下が発生し、本発明の効果はほとんどない。また、前記デューティ比がある値以上の場合、定着ローラ２の実際のローラ表面温度（ライン２）と、通紙域−非接触サーミスタ５による検知温度（ライン３）はともに上昇してしまい、検知温度（ライン３）が通常のプリント制御温度（ライン４）まで低下しないため、本発明の制御は成立しない。したがって、前記デューティ比は、通紙域−非接触サーミスタ５による検知温度（ライン３）は必ず低下し、かつ通紙域の定着ローラ２の実際のローラ表面温度（ライン２）が大きく低下しない条件に設定する必要がある。

そして、フラグがリセット（ｍ＝０，ｎ＝０）され（ステップＳ１）、非通紙域−接触サーミスタ６で前記第２のローラ表面温度Ｔ２が検知され（ステップＳ２）、プリント判断手段５０２により、図１の画像形成部１００で次のプリント処理が開始されたと判断されると（ステップＳ３でＹＥＳ）、前記ステップＳ４以降が繰り返されるが、次のプリント処理が開始されていないと判断されると（ステップＳ３でＮＯ）、スタンバイ状態となり、電源オフですべての制御動作を終了する。

本実施形態１によれば、制御手段５００は、プリント開始時点において通紙域−非接触サーミスタ５の検知温度Ｔ１が定着ローラ２の加熱を停止するプリント制御温度Ｔｓｅｔ以上であっても、前記プリント開始前に非通紙域−接触サーミスタ６の検知温度Ｔ２が低下していることが検知された場合には、定着ローラ２の加熱を所定のデューティ比にて制御するものであるので、連続プリント直後等にプリントする場合に発生しやすい定着不良を防止することができる。すなわち、非接触状態である前記通紙域−非接触サーミスタ５まわりの雰囲気温度が上昇し、通常は前記定着ヒータ３が点灯しない状況下においても、前記条件にて前記定着ヒータ３の強制点灯を行うことで、前記定着ローラ２の実際のローラ表面温度が低下しないように作用し、定着不良を防止することができる。その結果、簡単な制御で、安全かつ確実に定着不良を防止できる。

（実施形態２）
ここでは、前記デューティ比がプリント開始時点における前記通紙域−非接触サーミスタ５の出力とプリント制御温度との差に基づいてプリント開始の都度設定されるように構成されている。

図６は本実施形態２の定着ヒータ１０８まわりの制御ブロック図を示す。図６に示すように、この制御部５００ａでは、温度差演算手段５０２ａと、デューティ比決定手段５０２ｂとを備えている点で上記実施形態１と相違し、他の点は共通するため、その共通する部分の詳細説明は省略する。なお、各手段５０２ａ，５０２ｂについても、上記と同様、制御部５００ａの図略のＲＯＭに記憶された各種プログラムを読み出して図略のＣＰＵで実行することで具現化される。

温度差演算手段５０２ａは、通紙域−非接触サーミスタ５の検知温度Ｔ１と、プリント制御温度（所定温度）Ｔｓｅｔとの差を演算するものである。

デューティ比決定手段５０２ｂは、温度差演算手段５０２ａによる演算結果に基づいて、定着ヒータ３の通電制御におけるデューティ比を決定するものである。

すなわち、プリント開始時点における通紙域−非接触サーミスタ５の検知温度Ｔ１と、プリント制御温度Ｔｓｅｔとの差をΔＴとした場合、例えば以下のように強制点灯デューティ比を決定するものとする。なお、機械仕様や各条件によっては、デューティ比の決定方法は異なることがある。

１５℃＜ΔＴの場合、強制点灯デューティ比は４０％とする。

１０℃＜ΔＴ≦１５℃の場合、強制点灯デューティ比は５０％とする。

５℃＜ΔＴ≦１０℃の場合、強制点灯デューティ比は６０％とする。

以下、本実施形態２の制御動作を説明する。図７はその制御動作を示すフローチャートである。図７に示すように、電源投入後、フラグの初期設定（ｉ＝０，ｍ＝０，ｎ＝０）がなされ（ステップＳ１）、非通紙域−接触サーミスタ６で前記第２のローラ表面温度Ｔ２が検知され始める（ステップＳ２）。なお、この検知温度Ｔ２を含む演算データ等は電源投入後の経過時間とともにメモリ５０１に記憶され、適宜読み出されて当該演算等に供されるものとする。

スタートキー５０５が押圧されてから所定時間経過すると、プリント判断手段５０２により、図１の画像形成部１００で所定のプリント処理が開始されたと判断される（ステップＳ３でＹＥＳ）。すると、通紙域−非接触サーミスタ５で前記第１のローラ表面温度Ｔ１が検知され（ステップＳ４）、フラグｉについて、ｉ＞０であるか否かが判断される（ステップＳ４ａ）。このときには、フラグｉは初期設定値（ｉ＝０）であるので、ｉ＞０ではないと判断される（ステップＳ４ａでＮＯ）。温度差演算手段５０２ａにより、通紙域−非接触サーミスタ５の検知温度Ｔ１と、プリント制御温度Ｔｓｅｔとの差ΔＴが演算される（ステップＳ４ｂ）。例えばこの差ΔＴが１３℃であったとすると、デューティ比決定手段５０２ｂにより、温度差演算手段５０２ａによる演算結果に基づいて、定着ヒータ３の通電制御におけるデューティ比が決定される。このときには、１０℃＜ΔＴ≦１５℃の場合であるので、強制点灯デューティ比は５０％と決定され（ステップＳ４ｃ）、フラグｉがインクリメント（ｉ＝ｉ＋１）される（ステップＳ４ｄ）。

ついで、第１のヒータ制御手段５０３により、通紙域−非接触サーミスタ５の検知温度Ｔ１と、メモリ５０１に予め記憶しておいたプリント制御温度Ｔｓｅｔとが比較される（ステップＳ５）。ここで、検知温度Ｔ１がプリント制御温度Ｔｓｅｔよりも低いと判断された場合には（ステップＳ５でＮＯ）、さらにフラグｍ＞１であるか否かが判断される（ステップＳ６）。最初は、フラグｍは初期設定値（ｍ＝０）であるから、ｍ＞１ではないと判断され（ステップＳ６でＮＯ）、定着ヒータ３が前記検知温度Ｔ１に応じたデューティ比で通電制御される（ステップＳ７）。そして、前記ステップＳ４に戻る。

すると、通紙域−非接触サーミスタ５で前記第１のローラ表面温度Ｔ１が検知され（ステップＳ４）、フラグｉについて、ｉ＞０であるか否かが判断される（ステップＳ４ａ）。このときには、ｉ＝１であるので、ｉ＞０であると判断され（ステップＳ４ａでＹＥＳ）、前記ステップＳ４ｂ〜Ｓ４ｄをスキップしてステップＳ５に進む。

そして、第１のヒータ制御手段５０３により、通紙域−非接触サーミスタ５の検知温度Ｔ１と、メモリ５０１に予め記憶しておいたプリント制御温度Ｔｓｅｔとが比較される（ステップＳ５）。ここで、検知温度Ｔ１がプリント制御温度Ｔｓｅｔよりも低いと判断された場合には（ステップＳ５でＮＯ）、さらにフラグｍ＞１であるか否かが判断される（ステップＳ６）。最初は、フラグｍは初期設定値（ｍ＝０）であるから、ｍ＞１ではないと判断され（ステップＳ６でＮＯ）、定着ヒータ３が前記検知温度Ｔ１に応じたデューティ比で通電制御され（ステップＳ７）、前記ステップＳ４に戻ってそれ以降のステップを繰り返す。

一方、検知温度Ｔ１がプリント制御温度Ｔｓｅｔよりも高いと判断された場合には（ステップＳ５でＹＥＳ）、次のステップＳ８へ進む。

ここでは、フラグｍがインクリメント（ｍ＝ｍ＋１）され（ステップＳ８）、ｍ＞１であるか否かが判断される（ステップＳ９）。このときは、ｍ＝１であるので、ｍ＞１ではないと判断される（ステップＳ９でＮＯ）。

すると、第２のヒータ制御手段５０４により、非通紙域−接触サーミスタ６の検知温度Ｔ２のプリント開始前の所定時間内における前後出力値が比較されることで検知温度Ｔ２が低下しているか否かが判断され（ステップＳ１１）、検知温度Ｔ２が低下していると判断された場合には（ステップＳ１１でＹＥＳ）、定着ヒータ３が前記ステップＳ４ｃで決定されたデューティ比５０％で通電制御される（ステップＳ１２ａ）。一方、検知温度Ｔ２が低下していないと判断されると（ステップＳ１１でＮＯ）、定着ヒータ３の通電が停止された上で（ステップＳ１４）、前記ステップＳ４に戻る。

そして、通紙域−非接触サーミスタ５で前記第１のローラ表面温度Ｔ１が再び検知され（ステップＳ４）、フラグｉについて、ｉ＞０であるか否かが判断される（ステップＳ４ａ）。このときには、ｉ＝１であるので、ｉ＞０であると判断され（ステップＳ４ａでＹＥＳ）、前記ステップＳ４ｂ〜Ｓ４ｄをスキップして、第１のヒータ制御手段５０３により、通紙域−非接触サーミスタ５の検知温度Ｔ１と、メモリ５０１に予め記憶しておいたプリント制御温度Ｔｓｅｔとが比較される（ステップＳ５）。ここでは、検知温度Ｔ１がプリント制御温度Ｔｓｅｔよりも高いと判断されるから（ステップＳ５でＹＥＳ）、さらにフラグｍがインクリメント（ｍ＝ｍ＋１）され（ステップＳ８）、ｍ＞１であるか否かが判断される（ステップＳ９）。このときは、ｍ＝２であるので、ｍ＞１であると判断される（ステップＳ９でＹＥＳ）。ついで、もう１つのフラグｎについて、ｎ＞１であるか否かが判断される（ステップＳ１０）。このときのフラグｎは初期設定値（ｎ＝０）であるので、ｎ＞１ではないと判断されるので（ステップＳ１０でＮＯ）、前記ステップＳ１１をスキップして、定着ヒータ３が前記ステップＳ４ｃで決定されたデューティ比５０％で通電制御され（ステップＳ１２ｂ）、前記ステップＳ４に戻る。

そして、通紙域−非接触サーミスタ５で前記第１のローラ表面温度Ｔ１が再び検知され（ステップＳ４）、フラグｉについて、ｉ＞０であるか否かが判断される（ステップＳ４ａ）。このときには、ｉ＝１であるので、ｉ＞０であると判断され（ステップＳ４ａでＹＥＳ）、前記ステップＳ４ｂ〜Ｓ４ｄをスキップする。この間の通紙による放熱等により、第１のローラ表面温度Ｔ１は低下する。

再び第１のヒータ制御手段５０３により、通紙域−非接触サーミスタ５の検知温度Ｔ１と、メモリ５０１に予め記憶しておいたプリント制御温度Ｔｓｅｔとが比較される（ステップＳ５）。ここでは、検知温度Ｔ１がプリント制御温度Ｔｓｅｔよりも低いと判断され（ステップＳ５でＮＯ）、さらに、ｍ＞１であるか否かが判断される（ステップＳ６）。このときはｍ＝２であるので、ｍ＞１であると判断される（ステップＳ６でＹＥＳ）。

すると、フラグｎがインクリメント（ｎ＝ｎ＋１）されてから（ステップＳ１３）、定着ヒータ３が前記ステップＳ４ｃで決定されたデューティ比５０％で通電制御され（ステップＳ１２ａ）、前記ステップＳ４に戻る。通紙域−非接触サーミスタ５で前記第１のローラ表面温度Ｔ１が検知される（ステップＳ４）。フラグｉについて、ｉ＞０であるか否かが判断される（ステップＳ４ａ）。このときには、ｉ＝１であるので、ｉ＞０であると判断され（ステップＳ４ａでＹＥＳ）、前記ステップＳ４ｂ〜Ｓ４ｄをスキップする。前記強制通電により、第１のローラ表面温度Ｔ１は再び上昇し始める。このため、第１のヒータ制御手段５０３により、通紙域−非接触サーミスタ５の検知温度Ｔ１と、メモリ５０１に予め記憶しておいたプリント制御温度Ｔｓｅｔとが比較されると（ステップＳ５）、ここでは、検知温度Ｔ１がプリント制御温度Ｔｓｅｔよりも高いと判断されるようになる（ステップＳ５でＹＥＳ）。

すると、フラグｍがインクリメント（ｍ＝ｍ＋１）され（ステップＳ８）、ｍ＞１であるか否かが判断される（ステップＳ９）。このときは、ｍ＝３であるので、ｍ＞１であると判断され（ステップＳ９でＹＥＳ）、さらに、ｎ＞１であるか否かが判断される（ステップＳ１０）。このときは、ｎ＝１であるので、ｎ＞０であると判断され（ステップＳ１０でＹＥＳ）、定着ヒータ３の通電が停止されてから（ステップＳ１４）、前記ステップＳ１に戻る。

そして、フラグがリセット（ｉ＝０，ｍ＝０，ｎ＝０）され（ステップＳ１）、非通紙域−接触サーミスタ６で前記第２のローラ表面温度Ｔ２が検知され（ステップＳ２）、プリント判断手段５０２により、図１の画像形成部１００で次のプリント処理が開始されたと判断されると（ステップＳ３でＹＥＳ）、次のステップＳ４に進む。

ここで、通紙域−非接触サーミスタ５で前記第１のローラ表面温度Ｔ１が検知され（ステップＳ４）、フラグｉについて、ｉ＞０であるか否かが判断される（ステップＳ４ａ）。このときには、ｉ＝０であるので、ｉ＞０ではないと判断されるので（ステップＳ４ａでＮＯ）、温度差演算手段５０２ａにより、通紙域−非接触サーミスタ５の検知温度Ｔ１と、プリント制御温度Ｔｓｅｔとの差ΔＴが演算される（ステップＳ４ｂ）。例えばこの差ΔＴが６℃になっていたとすると、デューティ比決定手段５０２ｂにより、温度差演算手段５０２ａによる演算結果に基づいて、定着ヒータ３の通電制御におけるデューティ比が決定される。このときには、５℃＜ΔＴ≦１０℃の場合であるので、強制点灯デューティ比は６０％と決定され（ステップＳ４ｃ）、フラグｉがインクリメント（ｉ＝ｉ＋１）される（ステップＳ４ｄ）。以降はステップＳ１２ａで定着ヒータ３が前記ステップＳ４ｃで決定されたデューティ比６０％で通電制御される以外は上記と全く同様である。

一方、プリント判断手段５０２により、図１の画像形成部１００で次のプリント処理が開始されていないと判断されると（ステップＳ３でＮＯ）、スタンバイ状態となってから、電源オフですべての制御動作を終了する。

図８は強制点灯を行わない場合の通紙−非接触サーミスタ５の検知温度推移を示す説明図、図９は強制点灯デューティ比を可変とした場合の通紙−非接触サーミスタ５の検知温度推移を示す説明図である。なお、両図中のラインａは強制点灯のデューティ比が４０％、ラインｂは強制点灯のデューティ比が５０％、ラインｃは強制点灯のデューティ比が６０％の場合をそれぞれ示している。

すなわち、本実施形態２では、図９に示すように、プリント開始時点の検知温度Ｔ１、又は定着ローラ２の実際の表面温度にかかわらず、ラインａ，ｂ，ｃはともにほぼ同様のタイミングでなだらかにプリント制御温度Ｔｓｅｔに移行する。また、検知温度Ｔ１が高温であるほど、強制点灯デューティ比を小さくすることにより、安全性についてもよい方向となる。一方、図８では、ラインａ，ｂ，ｃはともにハンチング状態でプリント制御温度Ｔｓｅｔに移行する。これに伴い、ローラ表面実温度も同様にアンダーシュートが発生することがわかる。

本実施形態２によれば、所定のデューティ比は、通紙域−非接触サーミスタ５の検知温度Ｔ１とプリント制御温度Ｔｓｅｔとの差ΔＴに基づいて、プリント判断手段５０２でプリントが開始されたと判断される都度、その設定が更新されるので、デューティ比の設定に手間がかからなくなり、そのデューティ比の設定の更新タイミングを含めて、さらに簡単な制御で、安全かつ確実に定着不良を防止できる。

なお、上記実施形態１，２では、第１の検知手段として、定着ローラ３から放出される赤外線を検知するサーミスタを例示したが、同様の機能を有する他種類の検知手段であってもよい。

また、上記実施形態１，２では、定着ヒータ３を定着ローラ２に内蔵したものを例示したが、誘導加熱方式等の他種類のヒータであってもよいし、それを定着ローラ２の外部に設置して、定着ローラ２のローラ表面を加熱するものであってもよい。

また、上記実施形態１，２では、画像形成装置の一例としてプリンタ１について説明したが、その他の画像形成装置（複写機等）に本発明を適用できることはもちろんである。

本発明の実施形態１に係るプリンタの全体構成を示す断面図である。 本実施形態１の定着ローラユニット１０８まわりの制御ブロック図である。 図２の制御動作を示すフローチャートである。 従来の定着ローラまわりにおける温度波形等を示す説明図である。 本実施形態１の定着ローラまわりにおける温度波形等を示す説明図である。 本実施形態２の定着ローラユニットまわりの制御ブロック図である。 図６の制御動作を示すフローチャートである。 強制点灯を行わない場合の通紙−非接触サーミスタの検知温度推移を示す説明図である。 強制点灯デューティ比を可変とした場合の通紙−非接触サーミスタの検知温度推移を示す説明図である。

符号の説明

１ プリンタ（画像形成装置の一例）
２ 定着ローラ
３ 定着ヒータ（ヒータ）
４ 加圧ローラ
５ 通紙域−非接触サーミスタ（第１の検知手段）
６ 非通紙域−接触サーミスタ（第２の検知手段）
１００ 画像形成部
１０６ 転写ローラ（転写部）
１０８ 定着ローラユニット
２００ 給紙装置
３００ 搬送路
５００，５００ａ 制御部（制御手段）
５０１ メモリ
５０２ プリント判断手段
５０２ａ 温度差判断手段
５０２ｂ デューティ比決定手段
５０３ 第１のヒータ制御手段（第１の制御手段）
５０４ 第２のヒータ制御手段（第２の制御手段）
５０５ スタートキー
Ｐ 用紙

Claims (5)

1. 転写部でのトナー画像の転写により画像形成処理が施された用紙上の未定着トナーを熱定着する定着ローラを備えた画像形成装置であって、
   前記定着ローラの軸方向の通紙域付近に配置され、該通紙域におけるローラ表面温度を非接触状態で検知する第１の検知手段と、
   前記定着ローラの軸方向の非通紙域に配置され、該非通紙域におけるローラ表面温度を接触状態で検知する第２の検知手段と、
   前記第１の検知手段の検知温度が所定温度よりも低い場合には前記定着ローラを加熱し、前記所定温度よりも高い場合には前記定着ローラの加熱を停止するように制御する第１の制御手段と、
   前記第１の検知手段の検知温度が前記所定温度よりも高い場合であっても、前記第２の検知手段の検知温度が低下していた場合には、前記定着ローラを所定のデューティ比で強制加熱するように制御する第２の制御手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像形成処理が開始されたか否かを判断する画像形成判断手段をさらに備えており、前記第２の制御手段は、前記画像形成判断手段で前記画像形成処理が開始されたと判断された時点で前記第１の検知手段の検知温度が所定温度よりも高い場合であっても、前記画像形成判断手段で前記画像形成処理が開始されたと判断される前に前記第２の検知手段の検知温度が低下していた場合には、前記定着ローラを所定のデューティ比で強制加熱するように制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記定着ローラはヒータを内蔵しており、前記第１の制御手段は、前記ヒータへの通電又は通電停止を前記第１の検知手段の検知温度に応じたデューティ比にて制御する一方、前記第２の制御手段は、前記ヒータへの通電又は通電停止を前記所定のデューティ比にて制御するものであることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記第１の検知手段の検知温度と前記所定温度との差に基づいて、前記所定のデューティ比が設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記画像形成判断手段で前記画像形成処理が開始されたと判断される都度、前記第１の検知手段の検知温度と前記所定温度との差に基づいて、前記所定のデューティ比の設定が更新されることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。

Images