JP2008185906A - 画像形成装置における定着装置の温度制御方法と装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホットオフセットやコールドオフセット等を発生させることのない、定着装置の温度制御方法を提供する。
【解決手段】予め、定着ローラ１９または定着ベルトの温度と連続画像形成枚数とに対応したヒータへの単位時間当たりの通電時間割合からなるテーブル３２を用意し、電源投入から画像形成までの第１の経過時間３６と、前回の画像形成に伴う定着終了時から次回の画像形成までに経過した第２の経過時間３７とを測定し、該第１の経過時間と第２の経過時間とで画像形成開始時における仮想画像形成枚数を決定すると共に、該仮想画像形成枚数を画像形成枚数３３として続いて行われる画像形成毎に該画像形成枚数を増加させ、この画像形成枚数と定着ローラまたは定着ベルトの温度とに基づき、テーブルから対応する単位時間当たりの通電時間割合を読み出して、定着ローラまたは定着ベルトのヒータへの単位時間当たりの通電時間割合を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置における定着装置の温度制御方法と装置に係り、特にローラやベルトを用い、熱と圧力とにより被記録材上に形成されたトナー画像を定着する定着装置における、連続画像形成による温度変動を押さえることができるようにした、画像形成装置における定着装置の温度制御方法と装置に関するものである。

電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置においては、感光体上に形成されて被記録材に転写されたトナー画像を定着するため、一般的にローラやベルトを用いて被記録材を加圧しながら熱を加えてトナー画像を溶融し、定着することが行われている。

このような定着装置においては、ヒータの配熱分布の設定にもよるが、連続画像形成を行うと被記録材に熱が奪われてローラやベルトにおける中央部の温度が低下し、定着不良が発生しやすくなる。これは、特に、ローラやベルトの幅に対して狭い幅の被記録材を定着した場合に顕著となる。そのため、ローラやベルトの通紙領域外にサーミスタなどの温度検出センサを設置して温度を測定すると共に、連続画像形成枚数が一定値を超えた段階で制御温度を上げ、定着に必要な温度となるようにすることが行われている。

しかし、制御温度を上げるということは、画像形成終了（最後の被記録材が通過し終わった）後の待機状態において、ローラやベルト表面の温度がオーバーシュートし、次の画像形成動作迄に温度が低下しないと、本来被記録材に定着されるべきトナーが定着ローラやベルト表面にオフセットし、それ以降定着装置へ送られる被記録材に付着して汚してしまうという、ホットオフセットが発生する可能性がある。

また、連続画像形成が複数回行われる様な使われ方をする場合、連続する画像形成枚数、ジョブ間の時間間隔が不定であると、定着ローラの温度がどのような状態にあるかわからないという場合が生じる。しかしながら、従来の温度制御は連続画像形成を想定した制御温度変更であるため、ジョブ間の停止時間が短い場合、例えば、１ジョブ１枚で次のジョブ間まで１０秒位停止するような画像形成動作が連続して行われる場合、１０秒の短いジョブ間で定着温度が落ちきらないうち、再度１枚目の設定温度で制御されるというループが成立してしまうため、設定温度を下げる制御が働かずにオーバーシュートが発生してしまう。

また、新たなジョブが始まる毎に一律に１枚目の温度に設定されてしまうような制御が行われている場合、１ジョブ毎の画像形成される連続枚数がランダムで、各ジョブが終了した時点での設定温度がそれぞれ違って加熱ローラの温度もまちまちであると、適正な温度が設定できないことで定着性不良などを引き起こすという問題も生じる。さらに逆に、タイミングが悪く被記録材が定着進入までヒータが点灯しなかった場合、トナーが溶けないことによる画像の発色不良やコールドオフセットが発生する可能性もある。

そのため例えば特許文献１には、印刷ジョブ毎に連続通紙枚数をカウントするカウント手段と、該連続通紙枚数のカウント値により段階的に制御温度を変化させる制御手段とを備え、定着終了後のオーバーシュートに対応させ、さらに、一定時間以内に次の印刷ジョブが開始される場合には、前ジョブの連続通紙枚数のカウント値を継承して温度制御し得るよう構成したり、印刷ジョブ開始時のローラの温度を検知し、その検知温度から前記制御手段の段階を決定し得るよう構成した画像形成装置が提案されている。

また特許文献２には、連続画像形成における最終ページが定着終了する前に定着装置のプリント温度調節を停止し、加熱動作を中止、もしくは後回転温調に移行して、定着ローラ温度のオーバーシュートを低減して、ユーザビリティを損なうことなく画像不良を防止するようにした画像形成装置が提案されている。

特開２００４−２９０８４号公報 特開２００４−１０２１０４号公報

しかしながら特許文献１に示された画像形成装置は、連続通紙枚数のカウント値により段階的に制御温度を変化させる制御手段を備えてはいるが、この制御手段は画像形成後の定着ローラ温度のオーバーシュートを防止することが目的であり、画像形成中の温度調節は、定着ローラの検知温度に基づいて行っている。一般的に、加圧ローラを用いている定着装置では、加圧ローラの温度は加熱ローラやベルトからの熱伝導に大きく左右されて定着性が加圧ローラの温度により大きく変化するが、仮に加圧ローラの温度が高い時も低い時も加熱ローラの温度を一定となるよう制御すると、加圧ローラの温度が高い時は高温オフセット、低い時は定着不良傾向になり、安定した定着性を維持することができない。

また、被記録材に熱が奪われて加圧ローラの温度が一定温度迄低下していく連続画像形成時と、熱供給が充分で加圧ローラの温度が高い単発画像形成時とでは、同じ定着ローラ温度で制御していても定着性に差が発生する。そのため、電源投入時の加熱ローラやベルトから加圧ローラへの熱供給が充分に行われていない場合、及び連続画像形成による加圧ローラの温度が低下している場合は制御温度を高く設定する必要があるが、このように制御すると、前記と同様、ホットオフセットまたはコールドオフセットが生じる可能性がある。

また、特許文献２に示された画像形成装置は、連続画像形成における最終ページが定着終了する前に定着装置のプリント温調を停止し、加熱動作を中止、もしくは後回転温調に移行して、定着ローラ温度のオーバーシュートを低減しているだけであり、上記したように、加圧ローラを用いている定着装置における安定した定着性を維持することについては言及していない。

そのため本発明においては、コストをかけることなく画像形成スタートからの定着性を安定して維持すると共に、定着制御温度を大きく上げずに定着に必要な熱供給を画像形成条件に対して安定して与え、連続画像形成時の定着性及び連続画像形成後の次の被記録材に対しても、ホットオフセットやコールドオフセット等を発生させることなく、機内温度の上昇も抑えられるようにした、画像形成装置における定着装置の温度制御方法と装置を提供することが課題である。

上記課題を解決するため本発明における画像形成装置における定着装置の温度制御方法は、
電子写真方式で形成したトナー画像を担持した被記録材を、ヒータが配された定着ローラまたは定着ベルトとローラまたはベルト状の加圧部材で加熱、加圧して定着させる定着装置を備え、
前記定着ローラまたは定着ベルトの温度を測定して定着温度を制御するようにした画像形成装置における定着装置の温度制御方法において、
予め、前記定着ローラまたは定着ベルトの温度と連続画像形成枚数とに対応し、前記ヒータへの単位時間当たりの通電時間割合からなるテーブルを用意し、
電源投入から画像形成までの第１の経過時間と、前回の画像形成に伴う定着終了時から次回の画像形成までに経過した第２の経過時間とを測定し、該第１の経過時間と第２の経過時間とで画像形成開始時における仮想画像形成枚数を決定すると共に、該仮想画像形成枚数を画像形成枚数として続いて行われる画像形成毎に該画像形成枚数を増加させる第１のステップと、
該第１のステップで計数した前記画像形成枚数と前記定着ローラまたは定着ベルトの温度とに基づき、前記テーブルから対応する単位時間当たりの通電時間割合を読み出す第２のステップと、
該第２のステップで得られた通電時間割合に基づき、前記定着ローラまたは定着ベルトのヒータへの単位時間当たりの通電時間割合を制御し、連続画像形成により変動する前記定着ローラまたは定着ベルトの温度を制御することを特徴とする。

また、この温度制御方法を実施する画像形成装置における定着装置の温度制御装置は、
電子写真方式で形成されて被記録材に転写されたトナー画像を加熱、加圧して定着する定着装置と、
該定着装置における定着温度を制御する定着温度制御手段とを備え、
前記定着装置は、回転可能に配設されてヒータを備えた定着ローラまたは定着ベルトと、
該定着ローラまたは定着ベルトに圧接された加圧部材と、
前記定着ローラまたは定着ベルトの端部に設けられて温度を測定する温度測定手段とを有した画像形成装置における定着装置の温度制御装置において、
前記定着温度制御手段は、
画像形成枚数を計数する画像形成枚数計数手段と、
前記温度測定手段が測定した前記定着ローラまたは定着ベルトの温度と前記画像形成枚数計数手段の計数値とに対応し、前記ヒータへの単位時間当たりの通電時間割合を記憶したテーブルと、
電源投入から初回の画像形成までの経過時間を測定する第１の経過時間測定手段と、
前回の画像形成に伴う定着終了後から次回の画像形成までの経過時間を測定する第２の経過時間測定手段と、
該第１と第２の経過時間測定手段の測定結果に基づいて画像形成開始時における仮想画像形成枚数を決定すると共に、該仮想画像形成枚数を画像形成枚数計数値として続いて行われる画像形成毎に画像形成枚数計数値を増加させ、該画像形成枚数計数値に対応したヒータへの単位時間当たりの通電時間割合を前記テーブルから読みだして、前記ヒータへの通電を制御するヒータ点灯制御手段とで構成されていることを特徴とする。

このように画像形成枚数を、電源投入から初回の画像形成までの経過時間、前回の画像形成に伴う定着終了後から次回の画像形成までの経過時間により補正し、その補正した画像形成枚数と定着ローラまたは定着ベルトの温度とによりヒータへの単位時間当たりの通電時間割合を制御することで、コストをかけることなく、電源投入直後の定着ローラまたは定着ベルトの温度が上昇していない場合、前回の画像形成により定着ローラまたは定着ベルトの温度が上昇している場合など、定着ローラまたは定着ベルトがどのような温度であっても、画像形成枚数に対応し、ホットオフセットやコールドオフセット等を発生させることのない、適切な温度とする温度制御方法と装置を提供することができる。

そして、前記第１のステップにおける第１の経過時間と前記仮想画像形成枚数との対応は、前記第１の経過時間の各々に対応し、時間の経過と共に順次減少する前記仮想画像形成枚数を記憶した第２のテーブルにより行い、そのため、前記第１の経過時間測定手段の測定結果に基づく前記仮想画像形成枚との対応は、前記第１の経過時間測定手段の測定結果に対応し、時間の経過と共に前記仮想画像形成枚数を減少させて記憶した第２のテーブルとすることで、簡単で、コストのかからない温度制御方法と装置とすることができる。

また同様に、前記第１のステップにおける第２の経過時間と前記仮想画像形成枚数との対応は、前回の画像形成に伴う定着終了直後は前回の画像形成枚数を前記仮想画像形成枚数とし、その後は前記第２の経過時間に応じて前回の画像形成枚数を減少させて前記仮想画像形成枚数とする第３のテーブルを用いて行い、そのため、前記第２の経過時間測定手段の測定結果に基づく前記仮想画像形成枚数との対応は、前回の画像形成に伴う定着終了直後は前回画像形成枚数を前記仮想画像形成枚数とし、画像形成までの経過時間の増大に応じ、前回の画像形成枚数を減少させて前記仮想画像形成枚数とする第３のテーブルとすることで、簡単で、コストのかからない温度制御方法と装置とすることができる。

さらに、前記第２、第３のテーブルを含むテーブルは、前記被記録材のサイズまたは種類毎に設けたり、片面印刷、両面印刷のそれぞれに用意したり、前記画像形成装置は複数の画像形成速度を有し、それぞれの画像形成速度に対応して設けたり、前記画像形成装置は装置内部と設置環境温度を測定する第２、第３の温度測定手段を有し、前記装置内部と設置環境の温度における複数にそれぞれに対応して設けることで、さらに画像形成状態にマッチした温度制御装置を提供することができる。

このように本発明によれば、コストをかけることなく、電源投入直後の定着ローラまたは定着ベルトの温度が上昇していない場合、前回の画像形成により定着ローラまたは定着ベルトの温度が上昇している場合など、定着ローラまたは定着ベルトがどのような温度であっても、画像形成枚数に対応し、画像形成後のオーバーシュートを低く抑えてホットオフセットやコールドオフセット等を発生させることのなく、定着部材の耐久性を向上させながら適切な温度とする温度制御方法と装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は、本発明を実施する画像形成装置の一例を概略的に示す断面図と、制御回路のブロック図である。この図１に示された画像形成装置は、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応して設けられた１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｋで示す複数の感光体を、中間転写ベルト１２の走行方向に配したタンデム型カラー画像形成装置であるが、本発明は、単一の感光体に順次各色のトナー画像を形成する形式のカラー画像形成装置や、モノクロの画像形成装置等にも応用できることはあきらかである。

この図１に示したタンデム型カラー画像形成装置において、中間転写ベルト１２は駆動ローラ１３、クリーニング対向ローラ１４、バックアップローラ１５に張架され、駆動ローラ１３の駆動によって実線矢印２５で示す方向に回転駆動される。各感光体１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｋは、中間転写ベルト１２の搬送方向上流側から順次この順で配置され、それぞれの感光体には、図示はしていないが帯電装置、ポリゴンミラーや発光ダイオードなどを用いた露光装置、現像装置、クリーニング装置、除電装置などが対応して設けられている。

この画像形成装置がプリンタの場合、例えば外部コンピュータから送られる画像形成データ４１が、ＣＰＵ４０から画像形成制御回路３９に送られて前記した、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色のデータに分けられる。それが済むとＣＰＵ４０は、画像形成制御回路３９に指示し、図示していない帯電装置によって各感光体１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｋの表面を一様に帯電させ、各色に分けられた画像形成データにより、図示していない露光装置で各感光体ドラム１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｋを露光して静電潜像を形成する。

そして、現像装置（図示せず）によって各感光体１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｋ上の静電潜像が現像され、それぞれマゼンタ（Ｍ）トナー画像、シアン（Ｃ）トナー画像、イエロー（Ｙ）トナー画像、及びブラック（Ｋ）トナー画像が形成される。

一方、各感光体１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｋには、それぞれ中間転写ベルト１２を挟んで１次転写ローラ１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｙ、１１Ｋが対向しており、感光体ドラム１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｋ上の各色トナー画像は、これら１次転写ローラ１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｙ、１１Ｋによって中間転写ベルト１２に順次転写され、中間転写ベルト１２上にカラートナー画像が形成される。

するとＣＰＵ４０は、図示しない給紙装置から被記録材を取り出すよう指示し、その被記録材は、被記録材搬送路（図示せず）を介してレジストローラ対１７に搬送される。そしてレジストローラ対１７の上流側に配置されたレジストセンサ１８で被記録材が検知されると、中間転写ベルト１２上のトナー画像が２次転写ローラ１６のある２次転写位置に至るタイミングに合わせ、レジストローラ対１７が駆動されて２次転写位置に被記録材が搬送される。

２次転写位置の２次転写ローラ１６は、中間転写ベルト１２を挟んでバックアップローラ１５と対向する位置に配され、中間転写ベルト１２上のトナー画像は搬送されてくる被記録材に２次転写される。そしてこのトナー画像が転写された被記録材は、定着ローラ１９、加圧ローラ２０を備える定着装置に送られ、ここで、被記録材上のトナー像が定着されて図示しない排紙トレイに排紙される。なお、２次転写後、中間転写ベルト１２はクリーニング対向ローラ１４と対向した位置にあるクリーニングユニット１４ａによってクリーニングされる。

図２は、定着装置を構成する定着ローラ１９、加圧ローラ２０、サーミスタなどの温度センサ２１を示した斜視図である。定着ローラ１９は、アルミニウムなどの中空パイプの上にシリコーンゴム弾性層、ＰＦＡチューブからなる離型層を設けてある。そして内部には、例えば熱源としてのハロゲンヒータ２２が内蔵され、図１におけるヒータ点灯制御回路３１から印加される電力により温度が上昇する。

トナー画像が転写された被記録材２３は、定着ローラ１９、加圧ローラ２０によって作られるニップ部に矢印２４方向から送り込まれ、トナー画像が被記録材２３上に融着させられる。この定着ローラ１９の温度は、被記録材が通過する部分以外の端部に設置されて表面に接触したサーミスタなどの温度センサ２１により検出され、図１におけるヒータ点灯制御回路３１に送られて、定着ローラ１９が定着可能な所定温度に制御される。

なお、この図１、図２に示した画像形成装置における定着装置は、定着ローラ１９と加圧ローラ２０を用いた場合を例に説明してきたが、本発明は定着ベルトを用いたり、ベルト状の加圧部材を用いた定着装置でも全く同様に応用できる。

以上が本発明を実施する画像形成装置とその定着装置の概略とその動作であるが、図２に示した定着ローラ１９は、温度センサ２１からの信号で例えば２００ｍｓｅｃ毎に温度が確認され、それによって単位時間当たりの通電時間を決定する方法で温度制御を行っている。これは、周期を長く設定することでヒータを連続して点灯させ、フリッカー等に対して低コストで対応できるようにするためである。

このような画像形成装置で連続画像形成を行うと、前記したように定着ローラ１９から被記録材２３に熱が奪われ、定着ローラ１９の温度は低下していく。画像形成速度が遅く、ヒータ２２の制御周期と熱量の供給がバランスを保っている場合は問題ないが、通常は熱量の供給が追いつかない。そのため連続画像形成枚数が多くなると、定着ローラ１９における温度センサ２１が設置された端部と中央部とで温度差が発生し、中央部の温度が低下していくため、制御温度を上げる等の補正を行う必要がある。

この場合、制御温度を高く設定していると、画像形成終了のタイミングによってはオーバーシュートが発生しやすく、定着ローラ１９のシリコーンゴムの劣化及び機内温度上昇等の悪影響が発生する。

そのため本発明においては、表１の連続画像形成枚数（ｎ）とヒータ点灯時間の関係に示したように、定着ローラ１９における温度センサ２１の指示値（表１における制御温度）と画像形成枚数（ｎ）に基づき、連続画像形成枚数（ｎ）が増えるにつれ、定着ローラ１９内のヒータ２２における単位時間当たりの通電時間割合を増やすように制御し、画像形成に必要な熱量を定着ローラ１９に供給すると共に、画像形成が終了して定着ローラ１９への熱供給が必要なくなった場合、瞬時に供給を停止することで温度上昇を抑えられるようにしたものである。この表１において制御温度（℃）は、上記したように定着ローラ１９における温度センサ２１の指示値であり、画像形成枚数（ｎ）は連続画像形成枚数で、表中の数値は単位時間当たりの通電時間割合を％で示したものである。

今例えば、定着ローラ１９における温度センサ２１の指示値（表１における制御温度）が１７０℃である場合、画像形成枚数（ｎ）が１枚から１０枚の間はヒータ２２の単位時間当たりの通電時間割合（点灯時間割合）を２０％にする。そして画像形成枚数（ｎ）が増加し、１１枚から２０枚の間は同じく通電時間割合を３０％に、２１枚から３０枚の間は同じく通電時間割合を４０％にする。なお、定着ローラ１９の目標温度は、例えば用紙として９０ｇ／ｍ^２の紙（例えば、商品名：ＣｏｌｏｒＣｏｐｙ９０）を使用した場合、約１７０℃である。

このようにすることで、前記したように定着ローラ１９から被記録材２３に熱が奪われ、定着ローラ１９の温度が低下していく場合でも、ヒータ２２の単位時間当たりの通電時間割合が画像形成枚数の増加に応じて増えていくから、定着ローラ１９へ供給される熱量は増加していき、定着ローラ１９の温度が低下することでコールドオフセットが発生するなどの事態は避けることができる。また、定着ローラ１９へ供給される熱量は被記録材２３により奪われる熱量であるから、定着ローラ１９がオーバーヒートすることを防止でき、かつ、画像形成が終了した場合はヒータ２２への通電を切ることで、ホットオフセットの発生をも防止することができる。

また、電源投入時や、省エネルギーモードによって定着ローラ１９のヒータ２２への通電が切られている状態からの復帰時などは、加圧ローラの温度が低いため、通常の待機状態に較べて定着ローラ１９の温度が低くなるが、この場合は、表２に示したように、電源投入または省エネモードからの復帰時からの経過時間により、連続画像形成が既に行われたと仮定して、時間に応じた仮想画像形成枚数を表１の画像形成枚数（ｎ）に加えて補正ができるようにした。

この表２において電源投入からの時間（ｔ_１）は、上記した電源投入または省エネモードからの復帰時からの経過時間であり、補正画像形成枚数（ａ）は、連続画像形成が既に行われたと仮定し、表１における画像形成枚数（ｎ）に加える時間に応じた仮想画像形成枚数である。

例えば電源投入から３０秒後に画像形成が行われたとした場合、この表２から画像形成時の仮想画像形成枚数を１５枚とし、定着ローラ１９における温度センサ２１の指示値が１６６℃であれば、この制御温度１６６℃と仮想画像形成枚数の１５枚とにより、前記表１の制御温度１６６℃で、画像形成枚数（ｎ）が１１〜２０における７０％がヒータ２２の単位時間当たりの通電時間割合となるわけである。

また、連続画像形成を行った後でさらに新たな画像形成を行う場合、その間隔が短いと、前記したように前回の画像形成枚数によっては定着ローラ１９から被記録材２３に熱が奪われていて、定着ローラ１９の温度が低下している可能性がある。そのため本発明においては表３に示したように、前回の画像形成からの経過時間が短い場合、前回画像形成時の画像形成枚数をそのまま継承させて定着ローラ１９の温度低下に対処させ、時間が経過すれば定着ローラ１９の温度が制御温度に戻ると考えて、経過時間に対応させて前回画像形成時の画像形成枚数を減少させるようにした。

この表３に於いて、前回の定着終了からの時間（ｔ_２）は前回画像形成時の定着が終了してからの時間であり、補正画像形成枚数（ｂ）は、前回画像形成枚数計数値から引く値である。すなわち、前回画像形成時の画像形成枚数が例えば５０枚であり、その前回画像形成時の定着終了から１５秒後に新たな画像形成を開始した場合、５０枚から１０枚を引いた４０枚の画像形成に続いて新たな画像形成が行われる、として前記表１における画像形成枚数（ｎ）を４０枚とし、例えば定着ローラ１９の温度が１７２℃であれば、単位時間当たりの通電時間割合を３０％でヒータ２２を通電制御するわけである。

以上が本発明になる画像形成装置における定着装置の温度制御方法の概略であるが、次に図３のフロー図と図１のブロック図を用い、本発明を更に詳細に説明する。それに先立ち、まず図１のブロック図を説明すると、３０は以上の制御を行う定着温度制御回路であり、３１は前記した単位時間あたりの通電割合で定着ローラ１９のヒータ２２に通電する制御を行うヒータ点灯制御回路である。

このヒータ点灯制御回路３１は、前記した表１の連続画像形成枚数（ｎ）とヒータ点灯時間の関係を記憶したヒータ点灯時間割合テーブル３２と、画像形成枚数のカウンタ３３とによって単位時間あたりの通電割合を取得し、この通電割合で定着ローラ１９内のヒータ２２に通電して、現在の定着ローラ１９の温度ｇに最も適した熱量を供給するようになっている。なお、このヒータ点灯制御回路３１による通電割合の制御は、例えば交流電流の所定時間あたりの点灯波数の制御、交流電流の点弧位相若しくは消弧位相の制御、パルスデューティ比を上記通電割合としたパルス状電圧を印加することなどで行う。

そして画像形成枚数カウンタ３３の計数値は、前記表２の電源投入からの時間と補正画像形成枚数（ａ）との関係を示した画像形成枚数補正テーブルII３４、同じく前記表３の定着終了からの時間と補正画像形成枚数（ｂ）との関係を示した画像形成枚数補正テーブルIII３５によって補正される。また、これら画像形成枚数補正テーブルII３４、画像形成枚数補正テーブルIII３５は、電源投入後からの経過時間を計数する電源投入後時間カウンタI３６、前回画像形成後の経過時間を計数する前回画像形成後時間カウンタII３７の値によって補正値が選択される。

そして、３８は温度センサ２１からの信号を温度情報とする定着温度センサ回路、３９は前記したようにコンピュータなどから送られてくる画像形成データ４１を、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色のデータに分け、各感光体ドラム１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｋ上にそれぞれの色のトナー画像を形成する制御を行う画像形成制御回路、４０はこれらの制御を行うＣＰＵ、４２は画像形成装置内部の温度を計測する装置内部温度センサ、４３は画像形成装置を設置した環境の温度を測定する環境温度センサである。

このように構成した本発明になる画像形成装置における定着装置の温度制御装置において、図３のステップＳ１１で電源が投入されると、まずステップＳ１２で画像形成枚数カウンタ３３の画像形成枚数ｎが０とされる。そしてステップＳ１３で、電源投入後時間カウンタI３６により電源投入からの経過時間ｔ_１の計測が開始され、ステップＳ１４でＣＰＵ４０から指示を受けた画像形成制御回路３９により画像形成が開始される。

そしてそのとき、ステップＳ１５で電源投入後時間カウンタI３６から電源投入からの経過時間ｔ_１が取得され、ステップＳ１６でその取得した経過時間ｔ_１が４０秒以上経っているか否かが判断される。これは前記表２から分かるように、電源投入からの時間が４０秒以上経過している場合はステップＳ１７に進んで第１の補正画像形成枚数（ａ）を０とするためで、４０秒以下の場合はステップＳ１８に進み、画像形成枚数補正テーブルII３４から電源投入からの経過時間ｔ_１に対する第１の補正画像形成枚数（ａ）が取得される。

次にステップＳ１９で、電源投入後の画像形成が初めてか否かが判断され、初めての場合はステップＳ２０に進んで第２の補正画像形成枚数（ｂ）が０とされて、処理がステップＳ２５に進む。また、電源投入後の画像形成が初めてで無い場合はステップＳ２１に進み、前回画像形成後時間カウンタII３７から前回の定着終了からの経過時間ｔ_２が取得され、さらにステップＳ２２でこの経過時間ｔ_２が３０秒以上経っているか否かが判断される。これは前記表３から分かるように、前回の定着終了からの経過時間ｔ_２が３０秒以上経っている場合、ステップＳ２３に進んでこれからの画像形成に際して前回の画像形成枚数（ｎ）を０にリセットするためである。

また、前回の定着終了からの経過時間ｔ_２が３０秒以上経っていない場合、処理がステップＳ２４に進んで画像形成枚数補正テーブルIII３５から、この経過時間ｔ_２に対応する第２の補正画像形成枚数（ｂ）が取得される。そして次のステップＳ２５で、先に取得した第１の補正画像形成枚数（ａ）とこの第２の補正画像形成枚数（ｂ）とを用い、前回の画像形成枚数（ｎ）（但しこのｎは、前回の定着終了からの経過時間ｔ_２が３０秒以上経っている場合は０）に１と第１の補正画像形成枚数（ａ）が加えられ、第２の補正画像形成枚数（ｂ）が減じられて、今回の画像形成に際しての仮想画像形成枚数（ｎ）が算出される。

そして次のステップＳ２６で、定着温度センサ回路３８が温度計測用の温度センサ２１で定着ローラ１９の温度ｇを取得し、更に次のステップＳ２７で、前記表１に示したヒータ点灯時間割合テーブル３２から、これら仮想画像形成枚数（ｎ）と定着ローラ１９の温度ｇとに対応した定着ローラ１９内のヒータ２２における単位時間当たりの通電時間割合ｍ（％）が取得される。

そのためヒータ点灯制御回路３１は、ステップＳ２８で、この得られた単位時間当たりの通電時間割合ｍ（％）により定着ローラ１９内のヒータ２２への通電を行い、現在の定着ローラ１９の温度ｇに最も適した熱量を供給する。

そして次のステップＳ２９で、まだ画像形成を行うか否かが判断され、行う場合はステップＳ３０で画像形成枚数カウンタ３３の値が１つ増加され、ステップＳ２６に戻って同じ処理が繰り返される。また、画像形成を終了する場合はステップＳ３１に進み、前回画像形成後時間カウンタII３７の計数、すなわち定着終了からの経過時間ｔ_２の計測が開始されて次の画像形成のための用意がなされる。そして次のステップＳ３２で次の画像形成指示があったか否かが判断され、あった場合はステップＳ１４に戻って以上説明した処理が繰り返され、無い場合はステップＳ３１に戻って定着終了からの経過時間ｔ_２の計測が進められる。

なお、定着に必要な熱量は、被記録材のサイズ及び種類、すなわちＡ３、Ｂ４、Ａ４、Ｂ５などのサイズや、通常のコピー紙、封筒や葉書などの通常よりは厚手の用紙、ＯＨＰ用紙などの特殊紙などによって異なるから、前記表１に対応するヒータ点灯時間割合テーブル３２、表２に対応する画像形成枚数補正テーブルII３４、表３に対応する画像形成枚数補正テーブルIII３５をこれら被記録材のサイズ及び種類毎に設け、画像形成装置の制御パネルからの信号で切り換えられるようにすると、より効果的である。

また、定着に必要な熱量は、例えば片面印刷、両面印刷などの印刷モードや、画像形成装置が複数の画像形成速度（線速）を有している場合はそれぞれの画像形成速度毎、また、装置内部温度センサ４２、環境温度センサ４３によって計測される画像形成装置内部の温度や画像形成装置の設置環境の温度によっても異なってくるから、前記表１に対応するヒータ点灯時間割合テーブル３２、表２に対応する画像形成枚数補正テーブルII３４、表３に対応する画像形成枚数補正テーブルIII３５を、これら印刷モード、の画像形成速度（線速）、画像形成装置内部の温度や画像形成装置の設置環境の温度毎に設け、画像形成装置の制御パネルからの信号で切り換えられるようにすると、さらに一層効果的である。

また、以上の説明では、定着ローラ１９内部のヒータ２２としてハロゲンヒータの場合を例とし、画像形成枚数に対する点灯時間割合で定着ローラ１９への供給熱量を制御するよう説明したが、異なる熱源を使用した場合、電力量を変化させる方法をとっても良いことはもちろんである。

以上種々述べてきたように本発明になる画像形成装置における定着装置の温度制御方法と装置は、画像形成枚数を電源投入から初回の画像形成までの経過時間、前回の画像形成に伴う定着終了後から次回の画像形成までの経過時間により補正し、その補正した画像形成枚数と定着ローラまたは定着ベルトの温度とによりヒータへの単位時間当たりの通電時間割合を制御することで、コストをかけることなく、電源投入直後の定着ローラまたは定着ベルトの温度が上昇していない場合、前回の画像形成により定着ローラまたは定着ベルトの温度が上昇している場合など、定着ローラまたは定着ベルトがどのような温度であっても、画像形成枚数に対応し、ホットオフセットやコールドオフセット等を発生させることのない、適切な温度とする温度制御方法と装置を提供することができる。

本発明によれば、コストをかけることなく、主従の要因で変化する定着ローラまたは定着ベルトの温度を確実に制御でき、ホットオフセットやコールドオフセット等を発生させることのない定着装置を備えた、画像形成装置を提供することができる。

本発明を実施する画像形成装置の一例を概略的に示す断面図と、制御回路のブロック図である。 定着装置を構成する定着ローラ１９、加圧ローラ２０、サーミスタなどの温度センサ２１を示した斜視図である。 本発明になる画像形成装置における定着装置の温度制御方法のフロー図である。

符号の説明

１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｙ、１０Ｋ 感光体
１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｙ、１１Ｋ １次転写ローラ
１２ 中間転写ベルト
１３ 駆動ローラ
１４ クリーニング対向ローラ
１５ バックアップローラ
１６ ２次転写ローラ
１７ レジストローラ対
１８ レジストセンサ
１９ 定着ローラ
２０ 加圧ローラ
２１ 温度センサ
２２ ヒータ
２３ 被記録材
２４ 被記録材搬送方向
２５ 中間転写ベルト走行方向
３０ 定着温度制御回路
３１ ヒータ点灯制御回路
３２ ヒータ点灯時間割合テーブル
３３ 画像形成枚数カウンタ
３４ 画像形成枚数補正テーブルII
３５ 画像形成枚数補正テーブルIII
３６ 電源投入後時間カウンタI
３７ 前回画像形成後時間カウンタII
３８ 定着温度センサ回路
３９ 画像形成制御回路
４０ ＣＰＵ
４１ 画像形成データ
４２ 装置内部温度センサ
４３ 環境温度センサ

Claims (10)

1. 電子写真方式で形成したトナー画像を担持した被記録材を、ヒータが配された定着ローラまたは定着ベルトとローラまたはベルト状の加圧部材で加熱、加圧して定着させる定着装置を備え、
   前記定着ローラまたは定着ベルトの温度を測定して定着温度を制御するようにした画像形成装置における定着装置の温度制御方法において、
   予め、前記定着ローラまたは定着ベルトの温度と連続画像形成枚数とに対応し、前記ヒータへの単位時間当たりの通電時間割合からなるテーブルを用意し、
   電源投入から画像形成までの第１の経過時間と、前回の画像形成に伴う定着終了時から次回の画像形成までに経過した第２の経過時間とを測定し、該第１の経過時間と第２の経過時間とで画像形成開始時における仮想画像形成枚数を決定すると共に、該仮想画像形成枚数を画像形成枚数として続いて行われる画像形成毎に該画像形成枚数を増加させる第１のステップと、
   該第１のステップで計数した前記画像形成枚数と前記定着ローラまたは定着ベルトの温度とに基づき、前記テーブルから対応する単位時間当たりの通電時間割合を読み出す第２のステップと、
   該第２のステップで得られた通電時間割合に基づき、前記定着ローラまたは定着ベルトのヒータへの単位時間当たりの通電時間割合を制御し、連続画像形成により変動する前記定着ローラまたは定着ベルトの温度を制御することを特徴とする画像形成装置における定着装置の温度制御方法。
2. 前記第１のステップにおける第１の経過時間と前記仮想画像形成枚数との対応は、
   前記第１の経過時間の各々に対応し、時間の経過と共に順次減少する前記仮想画像形成枚数を記憶した第２のテーブルにより行うことを特徴とする請求項１に記載した画像形成装置における定着装置の温度制御方法。
3. 前記第１のステップにおける第２の経過時間と前記仮想画像形成枚数との対応は、
   前回の画像形成に伴う定着終了直後は前回の画像形成枚数を前記仮想画像形成枚数とし、その後は前記第２の経過時間に応じて前回の画像形成枚数を減少させて前記仮想画像形成枚数とする第３のテーブルにより行うことを特徴とする請求項１または２に記載した画像形成装置における定着装置の温度制御方法。
4. 電子写真方式で形成されて被記録材に転写されたトナー画像を加熱、加圧して定着する定着装置と、
   該定着装置における定着温度を制御する定着温度制御手段とを備え、
   前記定着装置は、回転可能に配設されてヒータを備えた定着ローラまたは定着ベルトと、
   該定着ローラまたは定着ベルトに圧接された加圧部材と、
   前記定着ローラまたは定着ベルトの端部に設けられて温度を測定する温度測定手段とを有した画像形成装置における定着装置の温度制御装置において、
   前記定着温度制御手段は、
   画像形成枚数を計数する画像形成枚数計数手段と、
   前記温度測定手段が測定した前記定着ローラまたは定着ベルトの温度と前記画像形成枚数計数手段の計数値とに対応し、前記ヒータへの単位時間当たりの通電時間割合を記憶したテーブルと、
   電源投入から初回の画像形成までの経過時間を測定する第１の経過時間測定手段と、
   前回の画像形成に伴う定着終了後から次回の画像形成までの経過時間を測定する第２の経過時間測定手段と、
   該第１と第２の経過時間測定手段の測定結果に基づいて画像形成開始時における仮想画像形成枚数を決定すると共に、該仮想画像形成枚数を画像形成枚数計数値として続いて行われる画像形成毎に画像形成枚数計数値を増加させ、該画像形成枚数計数値に対応したヒータへの単位時間当たりの通電時間割合を前記テーブルから読みだして、前記ヒータへの通電を制御するヒータ点灯制御手段とで構成されていることを特徴とする画像形成装置における定着装置の温度制御装置。
5. 前記第１の経過時間測定手段の測定結果に基づく前記仮想画像形成枚との対応は、
   前記第１の経過時間測定手段の測定結果に対応し、時間の経過と共に前記仮想画像形成枚数を減少させて記憶した第２のテーブルであることを特徴とする請求項４に記載した画像形成装置における定着装置の温度制御装置。
6. 前記第２の経過時間測定手段の測定結果に基づく前記仮想画像形成枚数との対応は、
   前回の画像形成に伴う定着終了直後は前回画像形成枚数を前記仮想画像形成枚数とし、画像形成までの経過時間の増大に応じ、前回の画像形成枚数を減少させて前記仮想画像形成枚数とする第３のテーブルであることを特徴とする請求項４または５に記載した画像形成装置における定着装置の温度制御装置。
7. 前記第２、第３のテーブルを含むテーブルは、前記被記録材のサイズまたは種類毎に設けられていることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載した画像形成装置における定着装置の温度制御装置。
8. 前記第２、第３のテーブルを含むテーブルは、片面印刷、両面印刷のそれぞれに用意されていることを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載した画像形成装置における定着装置の温度制御装置。
9. 前記画像形成装置は複数の画像形成速度を有し、前記第２、第３のテーブルを含むテーブルは、それぞれの画像形成速度に対応して設けられていることを特徴とする請求項４乃至８のいずれかに記載した画像形成装置における定着装置の温度制御装置。
10. 前記画像形成装置は装置内部と設置環境温度を測定する第２、第３の温度測定手段を有し、前記第２、第３のテーブルを含むテーブルは、前記装置内部と設置環境の温度における複数にそれぞれに対応して設けられていることを特徴とする請求項４乃至９のいずれかに記載した画像形成装置における定着装置の温度制御装置。

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