JP2010276690A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性を確保しつつ、高い検出精度で、且つ安価に、熱定着装置の圧接状態を判定可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】加熱ローラ７ｂと加圧ローラ７ａの圧接状態を強弱何れかに切り替える圧力切替機構７１が組み込まれ、加熱ローラ７ｂと加圧ローラ７ａとで形成されるニップ部で用紙に転写されたトナー像を定着する熱定着装置７を備えている画像形成装置１であって、加熱ローラ７ａに所定熱量を付与した後に、加熱ローラ７ａを所定速度で回転させ、ニップ部と離隔した位置に配置された温度センサ７６により加熱ローラ７ａの周方向の表面温度分布を計測し、当該表面温度分布に基づいて圧接状態を判定する圧接状態判定制御部を備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、加熱ローラと加圧ローラの圧接状態を強弱何れかに切り替える圧力切替機構が組み込まれ、加熱ローラと加圧ローラとで形成されるニップ部で用紙に転写されたトナー像を定着する熱定着装置を備えている画像形成装置に関する。

電子写真方式を採用したプリンタ、複写機及び複合機等の画像形成装置に設けられた熱定着装置は、ヒータを内蔵し、トナー像が転写された用紙を加熱定着する加熱ローラと、加熱ローラに圧接して用紙にニップ部を形成する加圧ローラとを備えている。

このような熱定着装置として、特許文献１には、弾性表面を有する回転可能な定着手段と、前記定着手段に当接摺動し加熱ニップ部を形成する加熱手段と、前記定着手段に圧接して被記録材を挟持搬送する定着ニップ部を形成する加圧手段とを有し、前記加熱手段は、回転支点を有し、前記回動支点を中心に回動して前記定着手段に当接することにより当接圧を常に一定に保つことができ、定着手段の温度を安定させて、安定してトナーを用紙に加熱定着できる熱定着装置が開示されている。

特開平２００７−１２１９３２号公報

通常、熱定着装置には、熱定着装置を制御して所定の画像形成プロセスを実行する制御部が設けられ、さらには、上述した加熱ローラの温度状態や、加熱ローラと加圧ローラ間の圧接状態等の、当該制御に関わる状態値を検出するためのセンサが各ローラの近傍に設けられている。

しかし、これらのセンサは、言うまでもなく使用頻度が高まるにつれ、各ローラとの接触による摩耗や破損等に起因する検出精度の劣化を招き、制御部による熱定着装置の制御の信頼性が低下する虞があった。

また、耐久性の高いセンサを設けて当該問題を容易に回避することが考えられるが、当該耐久性の高いセンサを購入するための費用が高価になるという問題があった。

本発明の目的は、上述の問題に鑑み、信頼性を確保しつつ、高い検出精度で、且つ安価に、熱定着装置の圧接状態を判定可能な画像形成装置を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による画像形成装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、加熱ローラと加圧ローラの圧接状態を強弱何れかに切り替える圧力切替機構が組み込まれ、前記加熱ローラと加圧ローラとで形成されるニップ部で用紙に転写されたトナー像を定着する熱定着装置を備えている画像形成装置であって、前記加熱ローラに所定熱量を付与した後に、前記加熱ローラを所定速度で回転させ、前記ニップ部と離隔した位置に配置された温度センサにより前記加熱ローラの周方向の表面温度分布を計測し、当該表面温度分布に基づいて前記圧接状態を判定する圧接状態判定制御部を備えている点にある。

上述の構成によれば、圧接状態判定制御部により、加熱ローラに所定熱量が付与されると、加熱ローラのニップ部の表面温度は、加熱ローラに圧接された加圧ローラへの熱伝導によって低下する。したがって、圧接状態判定制御部は、その後、所定速度で加熱ローラを回転して、温度センサにより加熱ローラの周方向の表面温度分布を計測することにより、当該計測された表面温度分布から表面温度が低減している周方向上の位置を、ニップ部の位置として特定することができる。

また、圧接状態判定制御部は、当該特定したニップ部の表面温度の低下状態から、加熱ローラから加圧ローラへ熱伝導された温度状態を把握することにより、加熱ローラと加圧ローラの圧接状態を判定することができる。

つまり、圧接状態判定制御部は、例えば、画像形成装置の稼働当初に加熱ローラが低温である場合であっても、或いは、印刷処理を幾度か実行した後に加熱ローラが高温である場合であっても、判定時における加熱ローラの表面温度分布に応じて、加圧ローラとの圧接状態を適切に判定することができるようになる。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記圧接状態判定制御部は、前記加熱ローラに所定熱量を付与する前に、前記ニップ部周辺の前記周方向に沿った温度勾配が加熱前の温度勾配より低くなるように、前記加熱ローラを所定角度回転させる点にある。

上述の構成によれば、圧接状態判定制御部は、例えば、印刷処理を幾度か実行して、ニップ部周辺の表面温度の温度勾配が高まっている場合であっても、加熱ローラに所定熱量を付与する前に加熱ローラを所定角度回転させることにより、当該ニップ部の周方向上の位置を所定距離移動させることができる。

その後、圧接状態判定制御部により、加熱ローラに所定熱量が付与されると、移動前にニップ部を示していた位置は既にニップ部ではなくなっており、加圧ローラへの熱伝導によって高まっていた温度勾配は低減される。一方、移動後にニップ部を示すようになった位置では、加圧ローラへの熱伝導によって温度勾配が高くなる。

つまり、圧接状態判定制御部は、加熱ローラを所定角度回転させることにより、一旦加熱ローラの表面温度分布を滑らかにした後、加熱ローラに所定熱量を付与することにより、回転後のニップ部の位置における温度勾配の高さを明確にして、精度良くニップ部の位置の特定及び当該ニップ部における温度状態に基づいて、圧接状態の判定を精度良く行なうことができるようになる。

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記圧接状態判定制御部は、前記表面温度分布のうち、所定温度より低くなる周方向長さが所定の閾値より長いか短いかに基づいて圧接状態を判定する点にある。

表面温度分布のうち、所定温度より低くなる周方向長さが長いということは、両ローラの圧接状態が強いことによって両ローラの接触面積が大きくなっていることを示し、より多くの熱が加熱ローラから加圧ローラに放熱されているということを示す。また、当該周方向長さは、表面温度分布計測開始からの経過時間と加熱ローラの回転速度とに基づいて容易に算出できる。つまり、上述の構成によれば、圧接状態の判定を複雑な構成や演算を要することなく実現できる。

同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記所定速度は、印刷時の周速度より低速である点にある。

上述の構成によれば、例えば、印刷制御のために設けられた加熱ローラの表面温度を計測する温度センサ等、既存のセンサを圧接状態の判定時にも兼用する場合に、圧接状態判定制御部により所定速度が印刷時の周速度よりも低速にされると、印刷時の周速度に応じて適切に構成された既存のセンサは、加熱ローラの回転への追従性を高めることができ、表面温度分布を精度良く測定することができるようになる。

同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第一から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記圧接状態判定制御部は、前記温度センサにより検出される温度が一定に維持されているときに作動する点にある。

上述の構成によれば、圧接状態判定制御部は、温度センサにより検出される温度が一定に維持されているときに作動するため、その後、加熱ローラに所定熱量を付与すると、ニップ部の温度勾配をニップ部周辺の温度勾配とは明確に異ならせることができる。

つまり、上述の構成によれば、圧接状態判定制御部は、ニップ部の位置を適切に把握でき、さらに、当該ニップ部の表面温度の温度勾配を精度良く把握することができるため、圧接状態の判定の精度を高めることができるようになる。

同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第一から第五の何れかの特徴構成に加えて、前記圧接状態判定制御部は、電源投入時、省電力状態からの復帰時、外装カバーの開閉時の何れかに作動する点にある。

電源投入時は、常温近くにまで低下した加熱ローラを定着処理可能な所定温度にまで高めるウォームアップ処理がなされ、さらに、加熱ローラの温度に応じて適正なニップ幅で印刷すべく、圧接状態の判定を行なう必要性が高い。

また、所定の圧接状態で印刷処理を実行した後、所定の期間内に印刷処理要求がないために省電力モードに移行し、その後、省電力モードから復帰した時は、省電力モードに移行する前とは異なる用紙への印刷処理要求がなされる可能性が高まる。つまり、省電力モード中に圧接状態が切り替えられる可能性が高まるため、圧接状態の判定を行なう必要性が高い。

更に、外装カバーの開閉時は、故障、或いは、給紙カセットやトナーカートリッジ等の交換ユニットの交換等、外装カバーを開いて何かしらのメンテナンスが実施される可能性が高く、圧接状態が切り替えられる可能性も高まるため、圧接状態の判定を行なう必要性が高い。つまり、上述の構成によれば、圧接状態判定制御部を好適なタイミングで作動することができる。

同第七の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第一から第六の何れかの特徴構成に加えて、前記加熱ローラに組み込まれたヒータを制御して、前記加熱ローラの表面温度を目標温度に調整する温度制御部を備え、前記温度制御部は、前記温度センサによる検出温度に基づいて前記ヒータを制御する点にある。

上述の構成によれば、圧接状態判定制御部が表面温度分布を計測するときに使用する温度センサを、温度制御部が加熱ローラの表面温度を目標温度に調整するときに使用する温度センサと兼用することができるため、圧接状態を判定するための新たな温度センサを別途購入して設置する必要はない。

以上説明した通り、本発明によれば、信頼性を確保しつつ、高い検出精度で、且つ安価に、熱定着装置の圧接状態を判定可能な画像形成装置を提供することができるようになった。

（ａ）は切替スイッチが押圧されていない状態の従来の圧力切替機構の説明図、（ｂ）は切替スイッチが押圧されている状態の従来の圧力切替機構の説明図 プリンタの説明図 プリンタの機能ブロック構成図 （ａ）は切替スイッチが押圧されていない状態の本発明の圧力切替機構の説明図、（ｂ）は切替スイッチが押圧されている状態の本発明の圧力切替機構の説明図 圧接状態判定制御部による処理を説明するためのフローチャート （ａ）は加熱前に行なう回転前の加熱ローラの説明図、（ｂ）は加熱前に行なう回転後の加熱ローラの説明図 表面温度分布計測及び圧接状態判定の説明図

以下、本発明の画像形成装置の一例であるプリンタについて説明する。

図２及び図３に示すように、電子写真方式を採用したプリンタ１（本実施形態ではモノクロプリンタで説明するがカラープリンタでもよい。）は、マンマシンインターフェースであり、液晶画面やプリント条件等を入力する操作キー等が配置された操作部２と、ネットワークを介してパーソナルコンピュータ端末２５等から入力された画像データに基づいてトナー像を形成する画像形成部５と、用紙収容部９から搬送された用紙に画像形成部５が形成したトナー像を転写する転写部６と、転写部６により転写されたトナー像を用紙に溶融定着する熱定着装置７と、用紙を用紙搬送路１１に搬送する給紙部８と、これらを制御して所定の画像形成プロセスを実行するシステム制御部３２等を設けた制御装置３と、この制御装置３等に必要な電力を供給する電源部４を備えている。

画像形成部５は、感光体ユニット５ａと、感光体ユニット５ａの感光体表面を一様に帯電する帯電装置と、入力された画像データに基づきレーザビームを走査して感光体表面を露光し静電潜像を形成する露光ユニットと、形成された静電潜像をトナー像として顕像化する現像装置等を備えている。

熱定着装置７は、内挿したヒータの熱により被加熱媒体である用紙を加熱する加熱ローラ７ｂと、加熱ローラ７ｂに圧接されて加熱ローラ７ｂと共に用紙を挟持搬送する加圧ローラ７ａと、加熱ローラ７ｂと加圧ローラ７ａの圧接状態を強弱何れかに切り替える圧力切替機構７１が組み込まれ、加熱ローラ７ｂと加圧ローラ７ａとで形成されるニップ部で用紙に転写されたトナー像を定着する。

本実施形態では、ヒータとしてハロゲンヒータを用いた場合について説明するが、ヒータはハロゲンヒータに限らず、例えば誘導加熱方式のヒータであってもよい。また、加熱ローラ７ｂは、定着モータにより回転駆動され、定着モータはモータドライバにより駆動され、モータドライバはエンジン制御部２８によって制御される。尚、圧力切替機構７１については後述する。

給紙部８は、用紙収容部である給紙カセット９と給紙ローラ１０ａ等を備えている。給紙カセット９は、本体１ａの下部に用紙の種類に応じて複数が着脱可能に設けられ、夫々に複数枚の用紙が積層収容されている。給紙部８は、プリント動作の開始に伴って給紙ローラ１０ａが回転すると、給紙カセット９から用紙が１枚ずつ取り出され、搬送ローラ１０ｂ側に送り出される。用紙搬送路１１の終端には、排紙ローラ１０ｃが設けられており、転写部６及び熱定着装置７を介して搬送されてきた用紙を本体１ａの上部に排紙する。

図３に示すように、プリンタ１は、ネットワークを介してコンピュータ端末２５と接続するネットワーク制御部２６と、コンピュータ端末２５から入力された画像データに基づいてトナー像を形成し、当該トナー像を用紙に転写、定着して、当該用紙を出力するプリンタエンジン２７と、プリンタエンジン２７を制御するエンジン制御部２８と、画像データを処理するＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を備えた画像処理部２９と、操作部２を制御する操作制御部３０と、画像データ等を記憶するメモリ３１と、上記のエンジン制御部２８等の各機能ブロックを制御してプリンタ１を統括制御するシステム制御部３２とが、バス（例えば、コマンドバス（図中細線で示すバス）２３及び画像バス（図中太線で示すバス）２４）を介してそれぞれ接続されている。

ネットワーク制御部２６、エンジン制御部２８、操作制御部３０及びシステム制御部３２の各制御部は、ＣＰＵとＣＰＵの動作プログラムを格納したＲＯＭとＣＰＵの作業領域であるＲＡＭと周辺回路等とを備え、ＣＰＵが動作プログラムを実行することにより、夫々の機能が実現される。

ネットワーク制御部２６は、コンピュータ端末２５から入力された画像データ（例えば、ポストスクリプト（アドビシステムズ株式会社の登録商標）などのページ記述言語で記述されたデータ）が入力されると、当該画像データをシステム制御部３２に出力する。

システム制御部３２は、ネットワーク制御部２６からの画像データが入力すると、当該画像データをレンダリングしてビットマップデータ等でなる画像データを生成する。また、システム制御部３２は、プリントモードに移行したとき、エンジン制御部２８に対しプリンタエンジン２７を駆動させる指令信号を出力する。

プリンタエンジン２７は、駆動指令に応じて画像データからトナー像を形成し、当該トナー像を用紙に転写、定着した後、この用紙を排出させる各動作を実行する。つまり、プリンタエンジン２７は、画像形成部５、転写部６、熱定着装置７及び給紙部８等で構成されている。

エンジン制御部２８は、以下に記す制御を実行することで一連のプリント動作を制御する。つまり、露光装置を制御して、システム制御部３２が生成した印字データに基づいて感光体に静電潜像を形成し、現像装置を制御して静電潜像を現像し、トナー像を感光体表面に形成する。

続いて、エンジン制御部２８は、転写部６を制御してトナー像を感光体表面から当該用紙に転写し、熱定着装置７を制御してトナー像を用紙に加熱定着後、用紙搬送路１１、給紙ローラ１０ａ、搬送ローラ１０ｂ及び排紙ローラ１０ｃ等を制御して用紙を搬送し排紙する。

また、エンジン制御部２８は、加熱ローラ７ｂに組み込まれたヒータを制御して、加熱ローラ７ｂの表面温度を目標温度に調整する温度制御部２８２を備えている。

温度制御部２８２は、加熱ローラ７ｂの表面に接触配置されたサーミスタ素子等の温度センサによって検知された加熱ローラ７ｂの表面温度を取得し、取得した表面温度とトナー像を用紙に加熱定着するために必要な目標温度との差分に基づいて、ヒータの点灯及び消灯を制御する。つまり、表面温度を目標温度に近づけるために、表面温度を上昇させる場合にはヒータを点灯し、下降させる場合にはヒータを消灯する。

エンジン制御部２８は、温度制御部２８２によって加熱ローラ７ｂの表面温度を目標温度まで昇温した後、トナー像を用紙へ加熱定着する。

画像処理部２９は、システム制御部３２の制御に従い、予め設定された倍率や印刷紙の種類に応じてＡＳＩＣにより画像処理した後、メモリ３１に送出する。メモリ３１は、システム制御部３２の制御に従って、画像処理部２９からの画像データを所定エリアに記憶させる。

操作制御部３０は、操作部２のハードキー２ｂまたはタッチパネルで各種情報が入力されると、システム制御部３２に指令信号を送出する。また、システム制御部３２から表示指令が送出されてくると、操作部２の表示部２ａにプリンタ１がプリント動作中である旨等を示す画面を表示させる。表示部２ａには、タッチパネルが設けられており、メニューを表示させて各種の入力が可能となっている。メニューには、コピー初期設定、プリンタ初期設定及びマシン初期設定等が含まれる。

以下、圧力切替機構７１について説明する。

圧力切替機構７１は、加熱ローラ７ｂと加圧ローラ７ａの圧接状態を用紙種類に応じて調整するために設けられた機構であり、例えば、図１（ａ）に示すように、加熱ローラ７ｂと加圧ローラ７ａの圧接状態を切り替えるために、回動アーム７２及びバネ体７３１、７３２等を備えたタイプがある。

回動アーム７２は、基端側７２１に形成された軸孔７２２が画像形成装置本体１に軸支され、先端部分７２３が図１（ａ）に一点鎖線で示すように上下に回動自在となっている。また、回動アーム７２の回動に連動して加圧ローラ７ａの中心軸７ｃも上下に回動する。

二本のバネ体７３１、７３２は、下端を装置本体１に固着されている。バネ体７３１は、上端を回動アーム７２の先端部分７２３に接触するように設けられているが固着されておらず、当該バネ体７３１の上端に固着された切替スイッチ７４を押圧操作することによって回動アーム７２より離隔する。バネ体７３２は、上端を回動アーム７２の基端側７２１と先端部分７２３の中間部分に固着されている。

尚、回動アーム７２の先端部分７２３には孔が設けられており、切替スイッチ７４は当該孔を突き抜けて下端をバネ体７３１に固着されている。また、バネ体７３１は、その上端の中央部分を切替スイッチ７４の下端と固着されるとともに、上端の外縁部分を回動アームの下端と接触可能である。

図１（ａ）に示すように、バネ体７３１が回動アーム７２に接触している状態（この状態では、バネ体７３１は回動アーム７２に押圧力を付勢している。）で、切替スイッチ７４が押圧され下方向に摺動すると、バネ体７３１は回動アーム７２から離隔する。また、切替スイッチ７４は、カム部７４１と歯部７４２の傾斜面が摺接することで、所定方向に回転する。切替スイッチ７４は、所定角回転すると、切替スイッチ７４に設けられた固定機構によって、バネ体７３１を回動アーム７２から離隔させた状態を維持するように固定される（図１（ｂ））。

図１（ｂ）の状態で切替スイッチ７４が再び押圧されると、固定機構による固定が解除されて、切替スイッチ７４は上方向に摺動する。その結果、バネ体７３１は回動アーム７２に接触して押圧力を付勢する。また、切替スイッチ７４は、カム部７４１と歯部７４２の傾斜面が摺接することで、所定方向に回転する。切替スイッチ７４は、所定角回転すると、固定機構によって、バネ体７３１を回動アーム７２に接触させた状態を維持するように固定される。

つまり、バネ体７３１が回動アーム７２に接触している状態で切替スイッチ７４が押圧されると、バネ体７３１と回動アーム７２は離隔し、離隔状態で固定される。また、バネ体７３１が回動アーム７２と離隔している状態で切替スイッチ７４が押圧されると、バネ体７３１と回動アーム７２は接触し、バネ体７３１は回動アーム７２を介して加熱ローラ７ｂに押圧力を付勢する。尚、接触状態は、再び切替スイッチ７４が押圧されるまで固定される。

即ち、図１（ａ）に示すように、切替スイッチ７４が押圧操作されておらず、バネ体７３１が回動アーム７２に接触している場合、二本のバネ体７３１、７３２が回動アーム７２を介して加熱ローラ７ｂに押圧力を付勢する。この場合、圧接状態は「強」に設定される。一方、図１（ｂ）に示すように、切替スイッチ７４が押圧操作されることによってバネ体７３１が回動アーム７２から離隔した場合、一本のバネ体７３２のみが回動アーム７２を介して加熱ローラ７ｂに押圧力を付勢する。この場合、圧接状態は「弱」に設定される。

つまり、圧力切替機構７１によって、圧接状態を「弱」に設定してニップ部を小にすることで、厚みのある封筒に皺が発生することがないようにトナー像を定着させ、圧接状態を「強」に設定してニップ部を大にすることで、厚紙や普通紙へのトナー像の定着性を高めることができる。

さらに、圧力切替機構７１には、切替スイッチ７４の近傍に圧接状態認識スイッチ７５が設けられ、切替スイッチ７４が押圧されているか否かによって、圧接状態認識スイッチ７５のオンオフが切り替えられるように構成されている。

つまり、切替スイッチ７４が押圧されていない場合は、圧接状態認識スイッチ７５がオフとなり（図１（ａ））、切替スイッチ７４が押圧されている場合は、圧接状態認識スイッチ７５がオンとなる（図１（ｂ））。

しかし、上述した圧接状態認識スイッチ７５は、切替スイッチ７４の押圧が繰り返されるにつれ摩耗し、切替スイッチ７４の状態を精度高く判定できなくなる虞があったため、本発明により提供される圧力切替機構７１は、図４に示すように、圧接状態認識スイッチ７５を設けずに、圧接状態を認識することができるように構成されている。

具体的には、圧力切替機構７１は、図１に示した従来の圧力切替機構とほぼ同様に構成され、ボールペン等に用いられるノック機構と同様に構成された切替スイッチ７４のユーザによる押圧操作によって、バネ体７３１と回動アーム７２の接触及び離隔が切り替えられ、この切替によって圧接状態を強弱何れかに切り替えるように構成されている。尚、加熱ローラ７ｂと加圧ローラ７ａの圧接状態は、圧力切替機構７１に備えられた切替スイッチ７４のユーザによる操作によって設定されるように構成されている。

図３及び図４に示すように、プリンタ１は、加熱ローラ７ｂに所定熱量を付与した後に、加熱ローラ７ｂを印刷時の周速度より低速度で回転させ、ニップ部７ｄと離隔した位置に配置された温度センサ７６により加熱ローラ７ｂの周方向の表面温度分布を計測し、当該表面温度分布に基づいて圧接状態を判定する圧接状態判定制御部２８１を備えている。尚、圧接状態判定制御部２８１は、エンジン制御部２８に備えられ、エンジン制御部２８のＣＰＵが動作プログラムを実行することにより、その機能が実現される。

温度センサ７６は、サーミスタ素子等で構成され、加熱ローラ７ｂの表面に接触配置されている。温度センサ７６は、上述の温度制御部２８２による目標温度調整に使用される温度センサと兼用され、つまり、温度制御部２８２は、温度センサ７６による検出温度に基づいてヒータを制御するように構成されている。

以下、圧接状態判定制御部２８１による処理を、図５に示すフローチャートに基づいて説明する。

圧接状態判定制御部２８１は、現在のプリンタ１の状態が圧接状態判定制御部２８１の作動条件を具備している場合に、処理を開始する（Ｓ１）。

ここで、作動条件とは、例えば、温度センサ７６により検出される温度が一定に維持されているときである。例えば、初期設定で加熱ローラ７ｂの温度を昇温させているとき、印刷実行中で加熱ローラ７ｂが回転しているとき等は、温度センサ７６により検出される温度が一定に維持されていない可能性が高いため、圧接状態判定制御部２８１は処理を開始しない。

また、作動条件は、電源投入時、省電力状態からの復帰時、外装カバーの開閉時の何れかであってもよい。

ここで、電源投入時や省電力状態からの復帰時に圧接状態判定制御部２８１による処理を開始する場合、加熱ローラ７ｂのヒータが点灯される前に行なうことが好ましい。ヒータの点灯後は、加熱ローラ７ｂの表面温度が上昇するのに対して、ヒータの点灯前は、温度センサ７６により検出される加熱ローラ７ｂの表面温度が一定に維持されているからである。

また、外装カバーの開閉時とは、外装カバーがプリンタ１のユーザによって開操作されてから閉操作された時である。上述した切替スイッチ７４はプリンタ１内部に搭載された熱定着装置７に備えられているため、ユーザが切替スイッチ７４を操作するためには、外装カバーを開操作して熱定着装置７に触れることができる状態にする必要があるからである。尚、圧接状態判定制御部２８１は、外装カバーの開閉操作に連動して開閉するカバー開閉検出スイッチによって、外装カバーの開閉状態を認識する。

ステップＳ１で作動した圧接状態判定制御部２８１は、加熱ローラ７ｂに所定熱量を付与する前に、ニップ部周辺の周方向に沿った温度勾配が加熱前の温度勾配より低くなるように、加熱ローラ７ｂを所定角度回転させる（Ｓ２）。

以下に詳述する。所定角度回転させる前の加熱ローラ７ｂの周方向の表面温度は、図６（ａ）に示すように、ニップ部周辺（図６（ａ）の範囲Ａ）で低くなる。ニップ部周辺では、加熱ローラ７ｂの熱が接触する加圧ローラ７ａへ放熱されるからである。

ここで、後述するように、圧接状態の判定は、表面温度分布の計測開始時のニップ部周辺（図６（ａ）の位置ｄを中心とした所定範囲）の温度に基づいて行われるため、計測開始時のニップ部周辺の表面温度は一定であることが好ましい。

そこで、圧接状態判定制御部２８１は、加熱ローラ７ｂを所定角度（図６では１８０度）回転させることで、図６（ｂ）に示すように、温度勾配が殆どないニップ部周辺以外（図６（ａ）の範囲Ｂ）をニップ部周辺とするのである。

加熱ローラ７ｂを所定角度回転させた後、圧接状態判定制御部２８１は、加熱ローラ７ｂを加熱する（Ｓ３）。例えば、圧接状態判定制御部２８１は、ヒータを所定時間（例えば２秒）点灯することで、所定熱量を加熱ローラ７ｂに付与する。

その後、圧接状態判定制御部２８１は、表面温度分布を計測する（Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６）。

以下に詳述する。圧接状態判定制御部２８１は、加熱ローラ２８１を印刷時の周速度より低い一定の周速度で回転開始し（Ｓ４）、一定時間毎に温度センサ７６によって検知された加熱ローラ２８１の表面温度を取得する（Ｓ５）。そして、加熱ローラ２８１が所定角度（例えば３６０度）回転するまで、ステップＳ５を実行する（Ｓ６）。

具体例として、圧接状態判定制御部２８１が、加熱ローラ２８１の印刷時の周速度が２秒／周である場合に、それよりも低い周速度である４秒／周で加熱ローラ２８１を回転させ、０．４秒毎に温度センサ７６によって検知された加熱ローラ２８１の表面温度を取得して、加熱ローラ２８１を周方向に１０分割した各位置における表面温度から表面温度分布を導出した結果を図７に示す。

図７に示すように、圧接状態判定制御部２８１は、加熱ローラ２８１の回転開始から０．４秒後に、表面位置ａの温度を温度センサ７６により検知して、以後０．４秒毎に、表面位置ｂ〜ｉまでの各温度を温度センサ７６により検知して、図中の下段に実線や破線で示されるような表面温度分布を導出する。

ここで、周速度を印刷時よりも低くするのは、表面温度分布を精度良く計測するためである。詳述すると、例えば、上述の具体例を用いて説明すると、周速度である２秒／周で加熱ローラ２８１を回転させ、０．４秒毎に加熱ローラ２８１の表面温度を取得すると、加熱ローラ２８１を周方向に５分割した各位置における表面温度しか取得することができず、当該５個所の表面温度から表面温度分布が導出されるため、精度が低くなってしまうのである。

即ち、温度センサ７６のスペックに応じて、加熱ローラ２８１の表面温度を検知可能な周期が制限されるため、温度センサ７６のスペックを変更せずに精度の良い表面温度分布を得るために、周速度を低くして加熱ローラ２８１を回転させているのである。

尚、上述した加熱ローラ２８１の周速度及び温度センサ７６による検知可能な周期を示す一定時間は上記の例の値に限るものではない。

図５に戻り、圧接状態判定制御部２８１は、ステップＳ４〜Ｓ６で計測した表面温度分布のうち、所定温度より低くなる周方向長さが所定の閾値より長いか短いかに基づいて圧接状態を判定する（Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９）。

例えば、圧接状態判定制御部２８１は、ステップＳ５で取得した各表面温度のうち、ニップ部以外と想定される取得開始時及び取得終了時の数個所の表面温度の平均温度を算出し、当該平均温度から所定値を減算して、これを所定温度とする。

続いて、圧接状態判定制御部２８１は、各表面温度の取得時刻に基づいて表面温度が所定温度より低くなった時間を算出し、算出した時間と加熱ローラの周速度に基づいて表面温度が所定温度より低くなる周方向長さを算出する。

具体的には、図７に示すように、圧接状態判定制御部２８１は、ニップ部以外と想定される取得開始時及び取得終了時の位置での表面温度の平均値として、位置ａ，ｂ，ｈ，ｉの表面温度の平均値を算出する。続いて、圧接状態判定制御部２８１は、当該算出した平均温度である１６０℃から、所定値である２０℃を減算した１４０℃を所定温度として算出する。

続いて、圧接状態判定制御部２８１は、表面温度が所定温度１４０℃より低くなった時間を算出し、例えば、実線部の表面温度分布の場合は２００ｍｓ、点線部の表面温度分布の場合は６００ｍｓを算出して、当該時間と周速度に基づいて周方向長さを算出する。

そして、圧接状態判定制御部２８１は、算出した周方向長さを、予め設定された閾値と比較して（Ｓ７）、周方向長さが当該閾値以上であれば圧接状態が「強」であると判定し（Ｓ８）、当該閾値より小さければ圧接状態が「弱」であると判定する（Ｓ９）。

以下、別実施形態について説明する。上述の実施形態では、圧接状態判定制御部２８１は、周方向長さを、予め設定された閾値と比較する場合、つまり当該閾値は一定値である場合について説明したが、当該閾値は変動する値であってもよい。例えば、図５のステップＳ３の加熱前の加熱ローラ７ｂの温度が低い程、当該閾値も低く設定されてもよい。

上述の実施形態では、圧接状態判定制御部２８１は、表面温度分布の計測の前に、ヒータを所定時間点灯することで加熱ローラ７ｂに所定熱量を付与する場合について説明したが、当該所定熱量は変動する値であってもよい。例えば、加熱前の加熱ローラ７ｂの温度が低い程、当該所定熱量が大きく設定されてもよい。つまり、加熱ローラ７ｂの温度が低い程、加熱ローラ７ｂを加熱する際のヒータの点灯時間を長くしてもよい。

上述の実施形態では、加熱ローラ７ｂと加圧ローラ７ａの圧接状態は、圧力切替機構７１に備えられたユーザの切替スイッチ７４の操作によって設定される場合について説明したが、操作部２の画面上で設定されてもよい。

例えば、切替スイッチ７４は、ユーザによる操作で上下に動くのではなくエンジン制御部２８によって制御されるモータによって上下駆動可能に構成されており、ユーザが、操作部２の表示部２ａで、圧接状態「強」と圧接状態「弱」よりなる「圧接状態設定キー」の何れかのキーを押して圧接状態を選択すると、選択した圧接状態が「強」の場合、切替スイッチ７４は上方向に駆動してバネ体７３１は回動アーム７２に押圧力を付勢し、「弱」の場合、切替スイッチ７４は下方向に駆動してバネ体７３１は回動アーム７２から離隔する。この際、本発明の処理を実行することで圧接状態、つまり切替スイッチ７４の現在の状態を確認できるため、切替スイッチ７４を位置をエンジン制御部２８等に認識させるためのセンサ等を別途設ける必要はない。

また、加熱ローラ７ｂと加圧ローラ７ａの圧接状態は、手動操作で設定されるのではなく自動設定されてもよい。

例えば、切替スイッチ７４は、上述同様、モータによって上下駆動可能に構成されており、ユーザが、操作部２の表示部２ａで、印刷する用紙種類を選択すると、選択した用紙種類が例えば「普通紙」や「厚紙」の場合、切替スイッチ７４は上方向に駆動してバネ体７３１は回動アーム７２に押圧力を付勢し、「封筒」の場合、切替スイッチ７４は下方向に駆動してバネ体７３１は回動アーム７２から離隔する。この際も上述同様、切替スイッチ７４には、センサ等を別途設ける必要はない。

上述の実施形態では、温度センサ７６は、温度制御部２８２による目標温度調整に使用される温度センサと圧接状態判定制御部２８１による圧接状態の判定時に使用する温度センサとを兼用していたが、プリンタ１内部の設置スペース或いは予算に応じて、それぞれ専用の温度センサを設けても構わない。

上述の実施形態では、本発明を採用したプリンタ１について説明したが、本発明は熱定着装置を備えた画像形成装置全般に適用することができる。つまり、プリンタ機能、ファクシミリ機能、複写機能などの複数の機能を備えた所謂複合機や、複写機能を備えた複写機等の、加熱定着処理を行なう定着装置を備えた任意の画像形成装置に対して本発明を採用することができる。

なお、上述した実施形態は何れも本発明の一実施例に過ぎず、当該記載により本発明の範囲が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更設計することができることは言うまでもない。

１：画像形成装置（プリンタ）
７：熱定着装置
７ａ：加圧ローラ
７ｂ：加熱ローラ
７１：圧力切替機構
７６：温度センサ
２８１：圧接状態判定制御部
２８２：温度制御部

Claims (7)

1. 加熱ローラと加圧ローラの圧接状態を強弱何れかに切り替える圧力切替機構が組み込まれ、前記加熱ローラと加圧ローラとで形成されるニップ部で用紙に転写されたトナー像を定着する熱定着装置を備えている画像形成装置であって、
   前記加熱ローラに所定熱量を付与した後に、前記加熱ローラを所定速度で回転させ、前記ニップ部と離隔した位置に配置された温度センサにより前記加熱ローラの周方向の表面温度分布を計測し、当該表面温度分布に基づいて前記圧接状態を判定する圧接状態判定制御部を備えている画像形成装置。
2. 前記圧接状態判定制御部は、前記加熱ローラに所定熱量を付与する前に、前記ニップ部周辺の前記周方向に沿った温度勾配が加熱前の温度勾配より低くなるように、前記加熱ローラを所定角度回転させる請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記圧接状態判定制御部は、前記表面温度分布のうち、所定温度より低くなる周方向長さが所定の閾値より長いか短いかに基づいて圧接状態を判定する請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 前記所定速度は、印刷時の周速度より低速である請求項１から３記載の画像形成装置。
5. 前記圧接状態判定制御部は、前記温度センサにより検出される温度が一定に維持されているときに作動する請求項１から４記載の画像形成装置。
6. 前記圧接状態判定制御部は、電源投入時、省電力状態からの復帰時、外装カバーの開閉時の何れかに作動する請求項１から５記載の画像形成装置。
7. 前記加熱ローラに組み込まれたヒータを制御して、前記加熱ローラの表面温度を目標温度に調整する温度制御部を備え、前記温度制御部は、前記温度センサによる検出温度に基づいて前記ヒータを制御する請求項１から６の何れかに記載の画像形成装置。

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