JP2017058546A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録媒体の厚さの設定ミスを検知しない場合と比較して、誤って設定された記録媒体の厚さに対応した定着温度で定着されてしまうのを抑える。【解決手段】画像形成装置１０は、用紙に形成された画像を定着させる定着装置２４を駆動するモータの負荷から用紙の厚さを検知し、予め設定された用紙の厚さと、検知された用紙の厚さと、が異なる場合に、検知された用紙の厚さに合わせて定着装置２４の定着温度を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

特許文献１には、シート状の被搬送媒体を積載して収容する収容手段と、上記収容手段に収容される被搬送媒体に接するローラ部材を電動機で回転させることにより被搬送媒体を所定の搬送路へ送給する送給手段と、上記ローラ部材もしくは上記電動機の回転量を検出する検出手段と、上記検出手段により検出された回転量に基づいて上記送給手段が所定の送給動作をするように上記電動機に供給される制御量を調整する制御手段と、上記制御手段により調整された調整後制御量を監視する監視手段と、上記監視手段により監視された調整後制御量に基づいて上記送給手段により送給される被搬送媒体の種類を判定する第１判定手段と、を具備するシート搬送装置が開示されている。

特許文献２には、内部にヒータを備えて回動する加熱部材と、未定着トナー像が転写された記録シートをこの加熱部材に対してニップする加圧部材と、記録シートの通紙領域よりも回動軸方向の外側において上記加熱部材と対向し、かかる加熱部材の表面温度を検出する温度センサと、上記加熱部材と加圧部材との間における記録シートの通紙時間及び非通紙時間を計測する手段と、かかる通紙時間及び非通紙時間に基づいて上記温度センサによる検出温度と上記加熱部材の通紙領域における実際の表面温度との格差を予測する手段と、この予測温度格差を加味して上記ヒータの通電を制御する温度制御手段と、を備えたことを特徴とする加熱定着装置が開示されている。

特許文献３には、加熱源で加熱される定着部材、および前記定着部材との間で定着ニップ部を形成する加圧部材を備え、前記定着ニップ部に記録用紙を通過させて前記記録用紙に担持されたトナーを定着する定着装置において、前記定着ニップ部の上流側に配置されて前記記録用紙に接触しつつ回転するローラ部材を備え、前記ローラ部材と前記記録用紙との摩擦力または剥離力を測定する力測定部と、 前記力測定部の測定結果に基づいて温度制御、搬送速度制御、面圧制御のうち少なくとも一つを含む定着条件を制御する定着制御部と、を備えたことを特徴とする定着装置が開示されている。

特開２００７−１８２２６５号公報 特開２００２−２７８３５８号公報 特開２０１５−１５４４号公報

画像を形成する記録媒体の厚さをユーザが誤って設定した場合、画像を記録媒体に定着させる際の定着温度が、ユーザが誤って設定した記録媒体に対応した定着温度で定着されてしまうため、定着不良が発生する場合がある。

本発明は、記録媒体の厚さの設定ミスを検知しない場合と比較して、誤って設定された記録媒体の厚さに対応した定着温度で定着されてしまうのを抑えることができる定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の定着装置は、記録媒体に形成された画像を定着させる定着手段と、前記定着手段を駆動する駆動手段と、前記駆動手段の負荷を検出する検出手段と、前記駆動手段の負荷から前記記録媒体の厚さを検知する検知手段と、予め設定された前記記録媒体の厚さと、前記検知手段により検知された前記記録媒体の厚さと、が異なる場合に、前記検知手段により検知された前記記録媒体の厚さに合わせて前記定着手段の定着温度を制御する制御手段と、を備える。

請求項２記載の発明は、前記検知手段は、前記記録媒体が前記定着手段に突入する際の前記駆動手段の負荷のピーク値と閾値との比較結果から前記記録媒体の厚さを検知する。

請求項３記載の発明は、前記検知手段は、前記記録媒体の幅に合わせて前記閾値を設定する。

請求項４記載の発明は、前記検知手段は、前記ピーク値が第１の閾値未満の場合に、前記記録媒体の厚さを第１の厚さとして検知し、前記ピーク値が第１の閾値以上の場合に、前記記録媒体の厚さを前記第１の厚さよりも厚い第２の厚さとして検知し、前記制御手段は、前記検知手段により検知された前記記録媒体の厚さが前記第１の厚さの場合は、前記記録媒体が前記定着手段に突入してから前記定着温度が低下するように前記定着手段を制御し、前記検知手段により検知された前記記録媒体の厚さが前記第２の厚さの場合は、前記記録媒体が前記定着手段に突入した際の前記定着温度を維持するように前記定着手段を制御する。

請求項５記載の発明は、前記検知手段は、前記ピーク値が第１の閾値以上で且つ前記第１の閾値より大きい第２の閾値未満の場合に、前記記録媒体の厚さを前記第２の厚さとして検知し、前記ピーク値が第２の閾値以上の場合に、前記記録媒体の厚さを前記第２の厚さよりも厚い第３の厚さとして検知し、前記制御手段は、前記検知手段により検知された前記記録媒体の厚さが前記第３の厚さの場合は、前記定着手段に突入してから前記定着温度が上昇するように前記定着手段を制御する。

請求項６記載の発明は、前記制御手段は、前記検知手段により検知された前記記録媒体の厚さに応じて前記記録媒体の搬送速度を制御する。

請求項７記載の発明は、予め設定された前記記録媒体の厚さと、前記検知手段により検知された前記記録媒体の厚さと、が異なる場合に、警告する警告手段を更に備える。

請求項８記載の発明の画像形成装置は、記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、前記記録媒体に形成された画像を定着させる請求項１〜７の何れか１項記載の定着装置と、を備える。

請求項１及び請求項８記載の発明によれば、記録媒体の厚さの設定ミスを検知しない場合と比較して、誤って設定された記録媒体の厚さに対応した定着温度で定着されてしまうのを抑えることができる。

請求項２に記載の発明によれば、記録媒体の厚さを検知するセンサにより記録媒体の厚さを検知する場合と比較して、装置を簡略化することができる。

請求項３に記載の発明によれば、記録媒体の幅に関係なく閾値を設定した場合と比較して、記録媒体の厚さを精度良く検知することができる。

請求項４に記載の発明によれば、記録媒体の厚さが２種類の場合において、記録媒体の厚さに関係なく定着温度の制御を固定にした場合と比較して、良好に定着することができる。

請求項５に記載の発明によれば、記録媒体の厚さが３種類の場合において、記録媒体の厚さに関係なく定着温度の制御を固定にした場合と比較して、良好に定着することができる。

請求項６に記載の発明によれば、定着温度のみを制御する場合と比較して、定着の度合いを調整しやすくすることができる。

請求項７に記載の発明によれば、予め設定された記録媒体の厚さと、検知手段により検知された記録媒体の厚さと、が異なる場合に、警告しない場合と比較して、ユーザに速やかに異常を知らせることができる。

画像形成装置の構成を示す概略構成図である。 加圧ロールが離間位置に位置している状態での定着装置の構成を示す概略断面図である。 加圧ロールが加圧位置に位置している状態での定着装置の構成を示す概略断面図である。 画像形成装置の電気系の要部構成を示すブロック図である。 正常時のトルク検出部による検出結果の時系列データの一例を示すグラフである。 用紙が定着装置に突入するタイミングの説明に供する概略構成図である。 用紙が定着装置から排出されるタイミングの説明に供する概略構成図である。 定着温度制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 定着温度の変化のパターンについて説明するための図である。 定着温度の変化のパターンについて説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態例を詳細に説明する。

図１〜図３を参照して、本実施の形態に係る画像形成装置１０の構成を説明する。なお、以下では、黄色をＹ、マゼンタ色をＭ、シアン色をＣ、黒色をＫで表すと共に、各構成部品及びトナー画像（画像）を色毎に区別する必要がある場合には、符号の末尾に各色に対応する色の符号（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）を付して説明する。また、以下では、各構成部品及びトナー画像を色毎に区別せずに総称する場合には、符号の末尾の色の符号を省略して説明する。

（全体構成）

図１に示すように、画像形成装置１０の装置本体１０Ａの内部には、入力される画像データをＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色の階調データに変換する画像処理を行う画像処理部１２が設けられている。

また、装置本体１０Ａの中央側には、各色のトナー画像を形成する画像形成ユニット１６が、水平方向に対して傾斜する方向に間隔をおいて配置されている。また、各色の画像形成ユニット１６の鉛直方向の上方には、各色の画像形成ユニット１６で形成されたトナー画像が多重に転写される一次転写ユニット１８が設けられている。

さらに、一次転写ユニット１８の側方（図１の左側）には、後述する供給搬送ユニット３０によって搬送経路６０に沿って搬送された記録媒体の一例としての用紙Ｐに、一次転写ユニット１８に多重に転写されたトナー画像を転写する二次転写ロール２２が設けられている。

二次転写ロール２２に対して用紙Ｐの搬送方向（以下、「用紙搬送方向」という。）の下流側には、定着手段の一例としての定着装置２４が設けられている。また、定着装置２４は、用紙Ｐに転写されたトナー画像を熱及び圧力によって用紙Ｐに定着させる。

また、定着装置２４に対して用紙搬送方向の下流側には、トナー画像が定着された用紙Ｐを画像形成装置１０の装置本体１０Ａの上部に設けられた排出部２６に排出する排出ロール２８が設けられている。

一方、画像形成ユニット１６の鉛直方向の下方及び側方には、用紙Ｐを供給し搬送する供給搬送ユニット３０が設けられている。また、一次転写ユニット１８の鉛直方向の上方には、装置本体１０Ａの正面から装置本体１０Ａに対して着脱可能とされ、現像器３８に補給されるトナーが充填されるトナーカートリッジ１４が色別に４個（１４Ｋ〜１４Ｙ）装置幅方向に並んで配置されている。各色のトナーカートリッジ１４は、装置奥行方向に延びる円柱状とされ、各色の現像器３８と図示しない補給管を介して接続されている。

（画像形成ユニット）

図１に示すように、各色の画像形成ユニット１６は、すべて同様に構成されている。そして、画像形成ユニット１６は、回転する円柱状の像保持体３４と、像保持体３４の表面を帯電させる帯電器３６と、を備えている。

また、画像形成ユニット１６は、帯電した像保持体３４の表面に露光光を照射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）ヘッド３２を備えている。また、画像形成ユニット１６は、ＬＥＤヘッド３２による露光光の照射によって形成された静電潜像を現像剤（本実施の形態では、負極に帯電したトナー）で現像してトナー画像として可視化する現像器３８を備えている。また、画像形成ユニット１６は、像保持体３４の表面を清掃する図示しない清掃ブレードを備えている。

現像器３８には、像保持体３４と対向して現像ロール３９が配置されており、現像器３８は、現像ロール３９を用いて像保持体３４に形成された静電潜像を現像剤で現像してトナー画像として可視化する。

そして、帯電器３６、ＬＥＤヘッド３２、現像ロール３９、及び清掃ブレードは、像保持体３４の表面と対向して、像保持体３４の回転方向の上流側から下流側へ向けてこの順番で配置されている。

（転写部（一次転写ユニット・二次転写ロール））

一次転写ユニット１８は、無端状の中間転写ベルト４２と、中間転写ベルト４２が巻き掛けられ、図示しないモータにより回転駆動して中間転写ベルト４２を矢印Ａ方向に周回させる駆動ロール４６と、を備えている。また、一次転写ユニット１８は、中間転写ベルト４２が巻き掛けられ、中間転写ベルト４２に張力を付与する張力付与ロール４８と、張力付与ロール４８の鉛直方向上方に配置されて中間転写ベルト４２と従動回転する補助ロール５０と、を備えている。また、一次転写ユニット１８は、中間転写ベルト４２を挟んで各色の像保持体３４の反対側に各々配置される一次転写ロール５２を備えている。

以上の構成により、各色の画像形成ユニット１６の像保持体３４上に順次形成されたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー画像が、各色の一次転写ロール５２によって、中間転写ベルト４２上に多重に転写される。

さらに、中間転写ベルト４２の表面に接して中間転写ベルト４２の表面を清掃する清掃ブレード５６が、中間転写ベルト４２を挟んで駆動ロール４６の反対側に配置されている。

また、中間転写ベルト４２を挟んで補助ロール５０の反対側には、中間転写ベルト４２上に転写されたトナー画像を、搬送される用紙Ｐに転写する二次転写ロール２２が設けられている。そして、二次転写ロール２２は接地されており、補助ロール５０は二次転写ロール２２の対向電極を形成しており、補助ロール５０には、二次転写電圧が印加されることにより、用紙Ｐにトナー画像が転写される。

（供給搬送ユニット）

供給搬送ユニット３０は、装置本体１０Ａ内において、画像形成ユニット１６に対して鉛直方向の下方に配置され、複数の用紙Ｐが積載される給紙部材６２を備えている。

さらに、供給搬送ユニット３０は、給紙部材６２に積載された用紙Ｐを搬送経路６０へ送り出す給紙ロール６４と、給紙ロール６４によって送り出された用紙Ｐを１枚ずつ分離する分離ロール６６と、用紙Ｐの搬送タイミングを合わせる位置合わせロール６８と、を備えている。そして、各ロールが、用紙搬送方向の上流側から下流側に向けてこの順番で配置されている。

以上の構成により、給紙部材６２から供給された用紙Ｐは、回転する位置合わせロール６８によって中間転写ベルト４２と二次転写ロール２２との接触部（二次転写位置）へ定められたタイミングで送り出される。

（定着装置）

図２及び図３に示すように、本実施の形態に係る定着装置２４は、コイルユニット１００、ソフトフェライト等を含む外部磁性部材１０２、加熱ベルト１０４、及び加圧ロール１０６を備えている。なお、図２では、加圧ロール１０６が、加熱ベルト１０４と離間した離間位置に移動された状態の一例を示している。また、図３では、加圧ロール１０６が、加熱ベルト１０４と接触して、加熱ベルト１０４を加圧する加圧位置に移動された状態の一例を示している。

コイルユニット１００の内部には、図示しない定着電源からの電力の供給によって磁界を発生する複数の励磁コイル１０８が設けられている。また、加熱ベルト１０４は、電磁誘導により発熱する発熱層を含んで形成された無端状のベルトである。また、加熱ベルト１０４の内周面より内側の領域には、摺動シート１０９、液晶ポリマー等を含んで形成された押圧パッド１１０、及び感温磁性合金を含んで形成された内部磁性部材１１２が設けられている。

一方、加圧ロール１０６は、アルミニウム等の金属を含んで形成された心金１１４、及び発泡シリコンゴム等のスポンジ弾性層１１６を備えている。また、加圧ロール１０６は、ラッチ機構１３１（図４参照。）により、離間位置（図２の位置）と加圧位置（図３の位置）との間で移動可能とされている。

また、加圧ロール１０６が離間位置にある場合は、駆動手段の一例としてのモータ１３２（図４参照。）の駆動対象が切替部１３３（図４参照。）によって加熱ベルト１０４に切り替えられ、加熱ベルト１０４が駆動（回転）される。一方、ラッチ機構１３１によって加圧ロール１０６が加圧位置に移動した場合は、モータ１３２の駆動対象が切替部１３３によって加圧ロール１０６に切り替えられ、加圧ロール１０６が駆動（回転）する。その結果、加熱ベルト１０４は、加圧ロール１０６の回転に伴い、従動して回転する。

以上の構成により、定着装置２４に搬送された用紙Ｐは、定着装置２４により加熱及び加圧されて、用紙Ｐの一方の面（画像形成面）にトナー画像が定着される。

さらに、供給搬送ユニット３０は、定着装置２４によって一方の面にトナー画像が定着された用紙Ｐを、排出ロール２８によって排出部２６にそのまま排出させずに、他方の面にトナー画像を形成するために用いる両面搬送装置７０を備えている。

両面搬送装置７０は、排出ロール２８から位置合わせロール６８に向けて用紙Ｐの表裏が反転されて用紙Ｐが搬送される両面搬送経路７２と、両面搬送経路７２に沿って用紙Ｐを搬送する搬送ロール７４及び搬送ロール７６とを備えている。

（その他）

画像形成装置１０は、搬送経路６０に沿って定着装置２４の用紙搬送方向の上流側に設けられた用紙検知センサ８０、及び下流側に設けられた用紙検知センサ８２を備えている。本実施の形態に係る用紙検知センサ８０、８２は、一例として、一組の発光素子及び受光素子を備えた反射型のセンサである。用紙検知センサ８０、８２は、発光素子から設置位置に対応する搬送経路６０上の検知位置に対して光を照射する。また、用紙検知センサ８０、８２は、受光素子で受光した光量に応じた信号レベルの信号（以下、「検知信号」という。）を出力する。用紙Ｐが上記検知位置を搬送されている期間は、発光素子から照射された光が用紙Ｐにより反射される。従って、用紙検知センサ８０、８２は、用紙Ｐが上記検知位置を搬送されている期間と搬送されていない期間で異なる信号レベルの検知信号を出力する。

このように、本実施の形態では、用紙検知センサ８０、８２として、反射型のセンサを適用しているが、これに限定されず、例えば、透過型のセンサ等、他のセンサを適用してもよい。

（画像形成工程）

まず、画像処理部１２から各色のＬＥＤヘッド３２に各色の階調データが順次出力される。そして、ＬＥＤヘッド３２から階調データに応じて出射された露光光は、帯電器３６によって帯電した像保持体３４の表面に照射される。これにより、像保持体３４の表面には静電潜像が形成される。像保持体３４上に形成された静電潜像は、各色の現像器３８によって現像され、各々Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー画像として可視化される。

さらに、一次転写ユニット１８の一次転写ロール５２によって、像保持体３４上に形成された各色のトナー画像が、周回する中間転写ベルト４２上に多重に転写される。

中間転写ベルト４２上に多重に転写された各色のトナー画像は、給紙部材６２から給紙ロール６４、分離ロール６６、位置合わせロール６８によって搬送経路６０に沿って搬送されてきた用紙Ｐに二次転写ロール２２によって二次転写位置で二次転写される。

さらに、トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置２４へと搬送される。そして、トナー画像が定着装置２４によって用紙Ｐに定着される。トナー画像が定着された用紙Ｐは、排出ロール２８によって排出部２６に排出される。

一方、用紙Ｐの両面に画像を形成させる場合は、定着装置２４によって一方の面（表面）にトナー画像が定着された用紙Ｐは、排出ロール２８によって排出部２６にそのまま排出されない。排出ロール２８が逆回転されることで、用紙Ｐの用紙搬送方向が切り替えられる。そして、この用紙Ｐは、搬送ロール７４、７６により両面搬送経路７２に沿って搬送される。

両面搬送経路７２に沿って搬送された用紙Ｐは、表裏が反転されて再度位置合わせロール６８へと搬送される。そして、用紙Ｐの他方の面（裏面）にトナー画像が転写及び定着された後、用紙Ｐは、排出ロール２８によって排出部２６に排出される。

次に、図４を参照して、本実施の形態に係る画像形成装置１０の電気系の要部構成について説明する。

図４に示すように、本実施の形態に係る画像形成装置１０は、画像形成装置１０の全体的な動作を司る、検知手段及び制御手段の一例としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）１２０、及び各種プログラムや各種パラメータ等が予め記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）１２２を備えている。また、画像形成装置１０は、ＣＰＵ１２０による各種プログラムの実行時のワークエリア等として用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）１２４、及びフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶部１２６を備えている。

また、画像形成装置１０は、外部装置と通信データの送受信を行う通信回線Ｉ／Ｆ（Interface）部１２８を備えている。また、画像形成装置１０は、画像形成装置１０に対するユーザからの指示を受け付ける一方、ユーザに対して画像形成装置１０の動作状況等に関する各種情報を表示する警告手段の一例としての操作表示部１３０を備えている。なお、操作表示部１３０は、例えば、プログラムの実行により操作指示の受け付けを実現する表示ボタンや各種情報が表示される表示面にタッチパネルが設けられたディスプレイ、及びテンキーやスタートボタン等のハードウェアキーを含む。

また、画像形成装置１０は、加熱ベルト１０４又は加圧ロール１０６を回転駆動するモータ１３２の負荷（トルク）を検出する検出手段の一例としてのトルク検出部１３４を備えている。本実施の形態に係るトルク検出部１３４は、モータ１３２に接続されており、モータ１３２のトルクを、モータ１３２に流れる電流値として検出する。

なお、本実施の形態に係るトルク検出部１３４の構成は、モータ１３２のトルクを検出可能であれば特に限定されない。例えば、トルク検出部１３４として、シャント抵抗間の電圧を測定して電流を検出する構成のものを適用してもよい。また、例えば、トルク検出部１３４として、モータ１３２に電流が流れる経路上に抵抗を設け、該抵抗間の電圧を測定して電流を検知する構成のものを適用してもよい。また、例えば、トルク検出部１３４として、モータ１３２に電流が流れる経路上にホール素子による電流センサを設けて電流を検知する構成のものを適用してもよい。また、トルク検出部１３４は、検出した電流を電圧に変換して出力する構成でもよい。さらに、例えば、トルク検出部１３４として、モータ１３２のトルクを検出するトルク検出器を適用してもよい。

また、画像形成装置１０は、前述した画像形成ユニット１６や一次転写ユニット１８等の用紙Ｐに対する画像形成に関する各種処理を行う構成部位を含む画像形成部１３６を備えている。そして、ＣＰＵ１２０、ＲＯＭ１２２、ＲＡＭ１２４、記憶部１２６、通信回線Ｉ／Ｆ部１２８、操作表示部１３０、ラッチ機構１３１、モータ１３２、切替部１３３、トルク検出部１３４、画像形成部１３６、及び用紙検知センサ８０、８２の各部がアドレスバス、データバス、及び制御バス等のバス１３８を介して互いに接続されている。

以上の構成により、本実施の形態に係る画像形成装置１０は、ＣＰＵ１２０により、ＲＯＭ１２２、ＲＡＭ１２４、及び記憶部１２６に対するアクセス、並びに通信回線Ｉ／Ｆ部１２８を介した外部装置との間での通信データの送受信を各々行う。また、画像形成装置１０は、ＣＰＵ１２０により、操作表示部１３０を介した各種指示情報の取得、及び操作表示部１３０に対する各種情報の表示を各々行う。また、画像形成装置１０は、ＣＰＵ１２０により、モータ１３２の制御、トルク検出部１３４から出力された電流値の取得、及び画像形成部１３６の制御を各々行う。

さらに、画像形成装置１０は、ＣＰＵ１２０により、用紙検知センサ８０、８２の各々から出力された検知信号を各々取得する。従って、画像形成装置１０は、ＣＰＵ１２０により、取得した該検知信号の信号レベルによって、用紙Ｐが用紙検知センサ８０、８２の各々による検知位置を通過しているか否かを検知する。

ところで、用紙Ｐには様々な厚さがあるが、例えば用紙Ｐの厚さが異なる用紙では、用紙の搬送速度を同じにした場合、定着装置２４における定着温度（加熱ベルト１０４の加熱温度）を異ならせて制御する必要がある。例えば用紙Ｐが厚紙の場合に薄紙に対応した定着温度で定着してしまうと、定着温度が低すぎてトナーが十分に定着しない場合がある。逆に、用紙Ｐが薄紙の場合に厚紙に対応した定着温度で定着してしまうと、定着温度が高すぎて用紙Ｐがカールしたり、ホットオフセットが発生したりする場合がある。

また、定着温度は、例えばユーザの操作によって予め設定された用紙Ｐの厚さに合わせて設定されるが、ユーザが用紙Ｐの厚さを誤って設定してしまった場合、本来の定着温度と異なる定着温度で定着されてしまい、上記の問題が発生してしまう。

そこで、本実施の形態に係る画像形成装置１０では、用紙Ｐが定着装置２４に突入する際のモータ１３２のトルクから用紙Ｐの厚さを検知し、検知した厚さが、ユーザの操作によって予め設定された用紙Ｐの厚さと異なる場合は、検知した厚さに合わせて定着装置２４の定着温度を制御する。

以下、図５〜図７を参照して、本実施の形態に係る定着温度制御について詳細に説明する。なお、図５は、正常な状態で４枚の用紙Ｐが１枚ずつ順番に定着装置２４により搬送されて画像が定着された状態でのトルク検出部１３４から出力された電流値の時系列データの一例を示している。また、図６及び図７は、図５に示した電流値の時系列データを説明するための図であり、用紙Ｐの搬送位置を示している。また、錯綜を回避するために、図６及び図７では、中間転写ベルト４２を破線で示している。

図５に示すように、トルク検出部１３４から出力される電流値は、用紙Ｐの先端が定着装置２４に突入するタイミングで上に凸のピーク値となり、用紙Ｐの後端が定着装置２４から排出されるタイミングで下に凸のピーク値となる。ここで、用紙Ｐの厚さが大きくなるほど、上に凸のピーク値は大きくなる。従って、上に凸のピーク値から用紙Ｐの厚さが検知される。本実施の形態では、上に凸のピーク値から用紙Ｐの厚さを検知する場合について説明する。なお、用紙Ｐの厚さが大きくなるほど、下に凸のピーク値の絶対値は大きくなる。従って、下に凸のピーク値から用紙Ｐの厚さを検知してもよい。また、上に凸のピーク値及び下に凸のピーク値の平均値から用紙Ｐの厚さを検知してもよい。また、用紙通過中の電流値の平均値、すなわち、上に凸のピーク値を検出してから下に凸のピーク値を検出するまでに検出した電流値の平均値から用紙Ｐの厚さを検知してもよい。

次に、図６及び図７を参照して、図５に示した電流値の時系列の変化の原理について説明する。図６に示すように、加圧ロール１０６が加圧位置に移動したラッチＯＮの状態において、用紙Ｐの先端が定着装置２４における加熱ベルト１０４と加圧ロール１０６とのニップ部に突入した際に、加圧ロール１０６には、加圧ロール１０６の回転方向とは逆方向の力（図６の矢印Ｄの力）が働き、モータ１３２のトルクが増加する。従って、トルク検出部１３４から出力される電流値も増加し、上に凸のピーク値となる。その後、用紙Ｐは定着装置２４に挟まれて搬送され、用紙Ｐが定着装置２４に突入した際の上記逆方向の力が働かなくなるため、上記電流値が減少する。

一方、図７に示すように、用紙Ｐの後端が上記ニップ部から排出される際に、加圧ロール１０６には、加圧ロール１０６の回転方向と同一方向の力（図７の矢印Ｅの力）が働き、モータ１３２のトルクが減少する。従って、トルク検出部１３４から出力される電流値も減少し、下に凸のピーク値となる。

なお、以下では、上に凸のピーク値を上ピーク値と称し、下に凸のピーク値を下ピーク値と称する場合がある。

次に、図８を参照して、上記定着処理の実行時における本実施の形態に係る画像形成装置１０の作用を説明する。なお、図８は、用紙Ｐに対する画像形成指示が入力される毎にＣＰＵ１２０によって実行される定着温度制御プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。また、定着温度制御プログラムはＲＯＭ１２２に予めインストールされている。また、ここでは、説明を簡単にするために、前述した画像形成工程による用紙Ｐに画像を形成する処理については説明を省略する。

なお、用紙Ｐの厚さは、操作表示部１３０に表示される用紙Ｐの厚さの設定画面（図示省略）においてユーザが操作することによって予め設定されており、設定された用紙Ｐの厚さは記憶部１２６に記憶されている。なお、ユーザは、設定画面において、予め定められた複数の定型サイズの中から所望のサイズを設定することで用紙Ｐの厚さを設定してもよいし、定形外のサイズを入力することにより用紙Ｐの厚さを設定するようにしてもよい。

ステップＳ１００では、ＣＰＵ１２０は、用紙検知センサ８０から出力された検知信号を取得する。

ステップＳ１０２では、ＣＰＵ１２０は、ステップＳ１００で取得した検知信号に基づいて、用紙Ｐの先端が搬送経路６０上の用紙検知センサ８０による検知位置を通過したか否かを判定する。ＣＰＵ１２０は、この判定が否定判定となった場合はステップＳ１００へ戻る一方、ステップＳ１０２の判定が肯定判定となった場合はステップＳ１０４に移行する。

なお、用紙検知センサ８０が設けられていない構成の場合は、例えば、ＣＰＵ１２０は、用紙Ｐの給紙部材６２からの搬送を開始してからの期間が閾値以上となった場合に、用紙Ｐの先端が搬送経路６０上の用紙検知センサ８０による検知位置を通過したと判定してもよい。また、この場合の閾値は、給紙部材６２から定着装置２４までの搬送経路６０の距離と用紙Ｐの搬送速度とから適宜定めればよい。

ステップＳ１０４では、ＣＰＵ１２０は、トルク検出部１３４から出力された電流値を取得する。

ステップＳ１０６では、ＣＰＵ１２０は、用紙検知センサ８２から出力された検知信号を取得する。

ステップＳ１０８では、ＣＰＵ１２０は、ステップＳ１０４で取得した検知信号に基づいて、用紙Ｐの先端が搬送経路６０上の用紙検知センサ８２による検知位置を通過したか否かを判定する。ＣＰＵ１２０は、この判定が否定判定となった場合は、ステップＳ１０４へ戻る一方、ステップＳ１０８の判定が肯定判定となった場合はステップＳ１１０に移行する。

なお、用紙検知センサ８２が設けられていない構成の場合は、例えば、ＣＰＵ１２０は、用紙Ｐの給紙部材６２からの搬送を開始してからの期間が閾値以上となった場合に、用紙Ｐの先端が搬送経路６０上の用紙検知センサ８２による検知位置を通過したと判定してもよい。また、この場合の閾値は、給紙部材６２から定着装置２４までの搬送経路６０の距離と用紙Ｐの搬送速度とから適宜定めればよい。さらに、ステップＳ１０４で取得した検知信号の電流値から上ピーク値を検出した場合に用紙Ｐの先端が搬送経路６０上の用紙検知センサ８２による検知位置を通過したと判定してもよい。

ステップＳ１０４で取得した電流値は、用紙Ｐの先端が用紙検知センサ８０を通過して定着装置２４に突入した後、用紙検知センサ８２を通過するまでの期間に取得した電流値なので、取得した電流値は上ピーク値を含むこととなる。

そこで、ステップＳ１１０では、ステップＳ１０４で取得した電流値のピーク値を求め、求めたピーク値から用紙Ｐの厚さを検知する。具体的には、ピーク値と、用紙Ｐの厚さを求めるための予め定めた閾値とを比較することにより用紙Ｐの厚さを求める。本実施形態では、３種類の異なる厚さの用紙を検知する場合について説明する。

例えば、図９に示すように、第１の閾値ＴＨ１及び第１の閾値ＴＨより大きい第２の閾値ＴＨ２を予め設定する。そして、ピーク値Ｐｋが第１の閾値ＴＨ１未満の場合は、用紙Ｐの厚さを第１の厚さＤ１として検知する。また、ピーク値Ｐｋが第１の閾値ＴＨ１以上で且つ第２の閾値ＴＨ２未満の場合は、用紙Ｐの厚さを第１の厚さＤ１よりも厚い第２の厚さＤ２として検知する。さらに、ピーク値Ｐｋが第２の閾値ＴＨ２以上の場合は、第２の厚さＤ２よりも厚い第３の厚さＤ３として検知する。なお、用紙Ｐの厚さは２種類であってもよいし、４種類以上であってもよく、用紙Ｐの種類の数に応じて用紙Ｐの厚さを検知するための閾値を適宜設定すればよい。

また、ピーク値Ｐｋは用紙Ｐの幅、すなわち用紙Ｐの搬送方向と直交する方向の長さによって異なる場合がある。例えば用紙Ｐの幅が大きくなるに従って、その分ピーク値Ｐｋも大きくなる場合がある。このため、用紙Ｐの幅が大きくなるに従って用紙Ｐの厚さを検知するための閾値を大きくするようにしてもよい。なお、用紙Ｐの幅は、予め設定された用紙Ｐの種類から取得される。

ステップＳ１１２では、ＣＰＵ１２０は、予め設定された用紙Ｐの厚さを記憶部２６から読み出し、ステップＳ１１０で検知した用紙Ｐの厚さが、予め設定された用紙Ｐの厚さと異なるか否かを判定する。そして、ステップＳ１１２の判定が肯定判定となった場合はステップＳ１１４へ移行する一方、否定判定となった場合はステップＳ１１８へ移行する。

ステップＳ１１４では、ＣＰＵ１２０は、予め設定された用紙Ｐの厚さと異なる厚さの用紙Ｐが処理されていることを示すメッセージを操作表示部１３０に表示させることによりユーザに警告する。

ステップＳ１１６では、ＣＰＵ１２０は、ステップＳ１１０で検知した用紙Ｐの厚さに応じて定着温度を制御する。本実施形態では、用紙Ｐが第１の厚さＤ１の場合は、定着温度の変化が、例えば図９に示すパターンＰＴ１となるように定着温度を制御する。パターンＰＴ１は、定着温度が段階的に低下するパターンである。また、用紙Ｐが第２の厚さＤ２の場合は、定着温度の変化が、例えば図９に示すパターンＰＴ２となるように定着温度を制御する。パターンＰＴ２は、定着温度が一定に維持されるパターンである。

ここで、例えば予め設定された用紙Ｐが第１の厚さＤ１であるが、ステップＳ１１０で検知した用紙Ｐが第２の厚さＤ２であった場合、第１の厚さＤ１に対応したパターンＰＴ１となるように定着温度を制御してしまうと、定着温度が低すぎて定着不良が発生してしまう場合がある。このため、ステップＳ１１０で検知した用紙Ｐの第２の厚さＤ２に対応したパターンＰＴ２となるように定着温度を制御する。これにより、定着不良が抑制される。

逆に、予め設定された用紙Ｐが第２の厚さＤ２であるが、ステップＳ１１０で検知した用紙Ｐが第１の厚さＤ１であった場合、第２の厚さＤ２に対応したパターンＰＴ２となるように定着温度を制御してしまうと、定着温度が高すぎて用紙Ｐにカールやホットオフが発生してしまう場合がある。このため、ステップＳ１１０で検知した用紙Ｐの第１の厚さＤ１に対応したパターンＰＴ１となるように定着温度を制御する。これにより、用紙Ｐにカールやホットオフが発生してしまうのが抑制される。

また、本実施形態では、用紙Ｐが第３の厚さＤ３の場合は、定着温度の変化が、例えば図１０に示すパターンＰＴ３となるように定着温度を制御する。パターンＰＴ３は、定着温度を上昇させるパターンである。さらに、用紙Ｐが第３の厚さＤ３の場合は、図１０に示すように、定着をスキップさせるようにしてもよい。具体的には、例えば図１０に示すように１枚目の用紙Ｐの定着が終了した後に、２枚目の用紙Ｐの搬送を停止させ、予め定めた期間ｔの経過後に２枚目の用紙Ｐの搬送を再開する。このように定着をスキップすることにより、定着温度が速やかに上昇する。なお、用紙Ｐの搬送を停止させる期間ｔは、目標の定着温度が得られる時間に設定すればよい。

ここで、例えば予め設定された用紙Ｐが第１の厚さＤ１であるが、ステップＳ１１０で検知した用紙Ｐが第３の厚さＤ３であった場合、第１の厚さＤ１に対応したパターンＰＴ１となるように定着温度を制御してしまうと、定着温度が低すぎて定着不良が発生してしまう場合がある。このため、ステップＳ１１０で検知した用紙Ｐの第３の厚さＤ３に対応したパターンＰＴ３となるように定着温度を制御すると共に、用紙Ｐの搬送を停止させ、予め定めた期間ｔの経過後に用紙Ｐの搬送を再開させる。これにより、定着不良が抑制される。なお、用紙Ｐの搬送を停止させるのではなく、搬送速度を低下させるようにしてもよい。また、定着をスキップして用紙Ｐの搬送を再開した際に、再度用紙Ｐの厚さを検知し、検知した用紙Ｐの厚さが、予め設定された用紙Ｐの厚さと異なるか否かを判定するようにしてもよい。

一方、ステップＳ１１８では、ステップＳ１１０で検知した用紙の厚さが、予め設定された用紙Ｐの厚さと同じなので、定着温度の変化が、予め設定された用紙Ｐの厚さに対応したパターンとなるように定着温度を制御する。

このように、本実施の形態では、用紙Ｐが定着装置２４に突入する際のモータ１３２のトルクから検出した用紙Ｐの厚さが予め設定された用紙Ｐの厚さと異なる場合は、検知した用紙Ｐの厚さに合わせて定着装置２４の定着温度を制御する。これにより、定着不良等の発生が抑制される。

なお、本実施の形態では、検知した用紙Ｐの厚さに応じて定着温度を制御する場合について説明したが、定着温度を制御すると共に、用紙Ｐの搬送速度を制御するようにしてもよい。例えば、用紙Ｐの搬送速度を速くするほど用紙Ｐが定着装置２４から受ける単位時間当たりの熱量は小さくなり、定着温度を低下させるのと同様の効果が得られ、用紙Ｐの搬送速度を遅くするほど用紙Ｐが定着装置２４から受ける単位時間当たりの熱量は大きくなり、定着温度を上昇させるのと同様の効果が得られる。従って、定着温度を制御すると共に搬送速度を制御することで定着の度合いが調整しやすくなる。

また、本実施の形態では、電磁誘導により加熱を行う所謂ＩＨ（Induction Heating）方式の定着装置を用いた場合について説明したが、これに限定されない。例えば、ハロゲンランプ等を用いた別の方式の定着装置を用いてもよい。

また、本実施の形態では、定着温度制御プログラムがＲＯＭ１２２に予めインストールされている場合について説明したが、これに限定されない。例えば、定着温度制御プログラムが、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）等の記憶媒体に格納されて提供される形態、又はネットワークを介して提供される形態としてもよい。

さらに、本実施の形態では、定着温度制御を、プログラムを実行することにより、コンピュータを利用してソフトウェア構成により実現する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、定着温度制御を、ハードウェア構成や、ハードウェア構成とソフトウェア構成の組み合わせによって実現する形態としてもよい。

その他、本実施の形態で説明した画像形成装置１０の構成（図１〜図４参照。）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要な部分を削除したり、新たな部分を追加したりしてもよいことは言うまでもない。

また、上記本実施の形態で説明した定着温度制御プログラムの処理の流れ（図８参照）も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよいことは言うまでもない。

１０ 画像形成装置
２４ 定着装置
１０４ 加熱ベルト
１０６ 加圧ロール
１２０ ＣＰＵ
１３２ モータ
１３４ トルク検出部
１３６ 画像形成部
Ｐ 用紙

Claims (8)

1. 記録媒体に形成された画像を定着させる定着手段と、
   前記定着手段を駆動する駆動手段と、
   前記駆動手段の負荷を検出する検出手段と、
   前記駆動手段の負荷から前記記録媒体の厚さを検知する検知手段と、
   予め設定された前記記録媒体の厚さと、前記検知手段により検知された前記記録媒体の厚さと、が異なる場合に、前記検知手段により検知された前記記録媒体の厚さに合わせて前記定着手段の定着温度を制御する制御手段と、
   を備えた定着装置。
2. 前記検知手段は、前記記録媒体が前記定着手段に突入する際の前記駆動手段の負荷のピーク値と閾値との比較結果から前記記録媒体の厚さを検知する
   請求項１記載の定着装置。
3. 前記検知手段は、前記記録媒体の幅に合わせて前記閾値を設定する
   請求項２記載の定着装置。
4. 前記検知手段は、前記ピーク値が第１の閾値未満の場合に、前記記録媒体の厚さを第１の厚さとして検知し、前記ピーク値が第１の閾値以上の場合に、前記記録媒体の厚さを前記第１の厚さよりも厚い第２の厚さとして検知し、
   前記制御手段は、前記検知手段により検知された前記記録媒体の厚さが前記第１の厚さの場合は、前記記録媒体が前記定着手段に突入してから前記定着温度が低下するように前記定着手段を制御し、前記検知手段により検知された前記記録媒体の厚さが前記第２の厚さの場合は、前記記録媒体が前記定着手段に突入した際の前記定着温度を維持するように前記定着手段を制御する
   請求項２又は請求項３記載の定着装置。
5. 前記検知手段は、前記ピーク値が第１の閾値以上で且つ前記第１の閾値より大きい第２の閾値未満の場合に、前記記録媒体の厚さを前記第２の厚さとして検知し、前記ピーク値が第２の閾値以上の場合に、前記記録媒体の厚さを前記第２の厚さよりも厚い第３の厚さとして検知し、
   前記制御手段は、前記検知手段により検知された前記記録媒体の厚さが前記第３の厚さの場合は、前記定着手段に突入してから前記定着温度が上昇するように前記定着手段を制御する
   請求項４記載の定着装置。
6. 前記制御手段は、前記検知手段により検知された前記記録媒体の厚さに応じて前記記録媒体の搬送速度を制御する
   請求項１〜５の何れか１項に記載の定着装置。
7. 予め設定された前記記録媒体の厚さと、前記検知手段により検知された前記記録媒体の厚さと、が異なる場合に、警告する警告手段
   を更に備えた請求項１〜６の何れか１項に記載の定着装置。
8. 記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
   前記記録媒体に形成された画像を定着させる請求項１〜７の何れか１項記載の定着装置と、
   を備えた画像形成装置。