JP3991530B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、より詳しくは、画像形成装置の定着装置の温度制御技術に係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子写真方式の画像形成装置において、熱と圧力との作用により未定着トナー像を用紙やＯＨＰシート等の記録シート上に定着させる定着装置が広く知られている。このような定着装置は、一般的に、互いに圧接して回転する定着回転体対を備え、その定着回転体内にヒータ等の熱源を備えるものである。このような定着装置において、トナーのホットオフセット、コールドオフセット等を防止するためには、定着温度を適切な温度に保つ必要がある。そこで、従来からある制御条件に基づいて行なわれる定着装置の温度制御技術が種々提案されている。
【０００３】
例えば、特開平８−１０６２３４号公報には、熱源たるヒーターに供給する電力が電源電圧の変化に伴って変動してしまう問題に鑑みて、ヒータに供給する電力の通電比率を制御する技術を提案している。また、本出願人は、定着回転体の通紙領域に温度センサを当接する際の不都合を回避しつつ通紙領域の正確な温度計測を行なうために、非領域に設けられる第一センサと通紙領域に設けられるリトラクト自在な第二センサにより定着回転体表面の温度を計測する技術を既に提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、更なる研究の結果、本発明者は次のような問題点を見出した。すなわち、ヒータ等の熱源や定着回転体には各個体毎に製造ばらつきが発生し、それらの発熱量や熱容量には個体差が発生してしまう。そのため、平均的な熱源や定着回転体を前提として設定される制御条件では個別の画像形成装置において適切な温度制御ができない場合がある。特に、最近では画像形成装置の小型化と共に、熱源や定着回転体も小型化される傾向にあり、そのため、一般にそれら熱源や定着回転体の熱容量が小さくなり、そのばらつきの影響が無視できない場合が存在する。
【０００５】
一方、それぞれの熱源や定着回転体に合わせた制御条件を作業者が一つずつ設定することも可能であるが、人的コストがかかるばかりでなく、その制御条件の良し悪しが作業者の技能に依存してしまい好ましくない。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱源や定着回転体の製造ばらつきによらず、しかも人手を借りることなくその個々の画像形成装置に好適な制御条件で定着装置の温度制御が可能な画像形成装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくともその一方には熱源を有し互いに圧接して回転する一対の定着回転体と、当該定着回転体の表面温度を計測する温度センサと、当該温度センサの計測値に基づいて所定制御条件で当該熱源を制御する制御手段とを備える画像形成装置において、当該制御手段は、記録シート上にトナー像を保持させた状態で当該一対の定着回転体の圧接部分を通過させる通常モードと記録シート上にトナー像を保持させない状態で当該一対の定着回転体の圧接部分を通過させる調整モードとを備え、調整モードでは記録シートが当該一対の定着回転体の圧接部分を通過しない非通紙時と通過する通紙時における定着回転体の表面温度に基づいて当該制御条件を調整し、通常モードではその調整された制御条件で熱源の制御を行なうものである（請求項１）。
【０００８】
図１は、この発明の概念を説明するものである。図１（ａ）は調整モードを、図１（ｂ）は通常モードをそれぞれ示している。図中Ｓは記録シートを、図中Ｔはトナー像をそれぞれ示している。画像形成装置をこのように構成することにより、調整モードにおける定着回転体の表面温度に基づいて当該制御条件を調整し、通常モードではその調整された制御条件で熱源の制御を行なうため、熱源や定着回転体の製造ばらつきによらず個々の画像形成装置に好適な制御条件で定着装置の温度制御が可能となる。また、その制御条件の調整は自動的に行なわれるため、人手が不要であり、作業者の技能の高低によらず安定した調整を行なうことができる。
【０００９】
また本発明は請求項１に記載の発明を前提とし、上記定着回転体は、その表面に記録シートが接触し得る通紙領域と接触し得ない非通紙領域とを有し、上記温度センサは、定着回転体の表面に対して接離自在であり当該通紙領域の表面温度を計測する通紙領域温度センサと、当該非通紙領域の表面温度を計測する非通紙領域温度センサとを有し、上記制御手段は、調整モードにおいて当該通紙領域温度センサを定着回転体表面に対して当接させその温度を計測するとともに、通常モードの通紙中において当該通紙領域温度センサを定着回転体表面に対して離間させ当該非通紙領域温度センサにより定着回転体表面の温度を計測するものでもある（請求項２）。
【００１０】
図２は、この発明の概念を説明するものである。図２（ａ）は調整モードを、図２（ｂ）は通常モードをそれぞれ示している。図中Ｓは記録シートを、図中Ｔはトナー像をそれぞれ示している。また、各定着回転体の表面にはその軸方向の中央部に通紙領域Ｌが、軸方向の両端側に通紙領域Ｌを挟むように2ヶ所の非通紙領域ｌが存在している。なお、複数サイズの記録シートが使用される場合には、この通紙領域Ｌとは全てのサイズの記録シートが通過する領域を、非通紙領域ｌとはいかなるサイズの記録シートも通過しない領域をそれぞれいう。
【００１１】
画像形成装置をこのように構成することにより、調整モードにおいて当該通紙領域温度センサを定着回転体表面に対して当接させその温度を計測するため、温度制御においてより重要な通紙領域の熱源や定着回転体の製造ばらつきによらず個々の画像形成装置に好適な制御条件で定着装置の温度制御が可能となる。一方、
調整モードでは記録シート上にトナー像が保持されていないため、調整モードにおいて定着回転体に当接している通紙領域温度センサは、トナーにより汚染されたり、通紙領域温度センサ部に滞留したトナー塊が定着回転体にこぼれて画像欠陥を生じさせること等がない。
【００１２】
さらに、通常モードにおいても当該通紙領域温度センサを定着回転体表面に対して離間させ当該非通紙領域温度センサにより定着回転体表面の温度を計測するため、このような通紙領域温度センサのトナーによる汚染や画像欠陥が生じることがない。
【００１３】
上記制御手段は、定着回転体の表面温度に基づいて当該制御条件を調整及び／又は当該熱源を制御する他、定着回転体の通紙前における表面温度の温度変化率に基づいて当該制御条件を調整及び／又は当該熱源を制御するものであってもよい（請求項３）。画像形成装置をこのように構成することにより、より適切に制御条件を調整、熱源を制御することができる。また、これら制御条件の調整や熱源の制御は、複数の段階の中から選択して行なうものであっても、連続的に行なうものであっても良い。
【００１４】
上記制御条件は、例えば、当該熱源に通電する通電率及び／又は定着回転体の表面温度の目標値である。また上記非通紙領域温度センサは２つ設け、そのうち一方の非通紙領域温度センサを画像形成装置に対して着脱自在にし、調整モード時にのみ取りつけ、それ以外のときは取り外すように構成されるものでもよい（請求項４）。画像形成装置をこのように構成することにより、画像形成装置と、上記温度センサを有する温度調整治器具とを別体として構成し、調整モードの際だけ画像形成装置に温度調整治器具をとりつけて、制御条件の調整を行なうことができる。
【００１５】
これらの画像形成装置であって、ユーザにメッセージを表示する表示部と着脱自在な定着装置を備え、上記制御手段は、当該定着装置が着脱された際に表示部に調整モードを行なう旨を表示するものでもよい。画像形成装置をこのように構成することにより、定着装置の着脱が行なわれた際に、作業者に調整モードの実行を促すことができる。
【００１６】
【発明の実施による態様】
まず、本実施形態に係る複写機（画像形成装置）について説明する。図３は、複写機の概略構成図である。この複写機７は、電子写真方式によるものであり、主に、複写機本体７０と、この複写機本体７０の上面に設置されたコピーガラス７２を開閉自在に覆うように設けられた自動原稿搬送装置７１と、を備えて構成されている。
【００１７】
複写機本体７０の内部には、自動原稿搬送装置７１によってコピーガラス７２上に搬送された移動原稿または自動原稿搬送装置６２を開いてコピーガラス７２上に載置された固定原稿の画像を読み取って画像信号に変換する原稿読み取り部７３と、この原稿読み取り部７３から受信した画像信号に基づいて記録シートに可視像を形成する画像形成部７４と、この画像形成部７４に対して記録シートを供給する給紙部７５と、が設けられている。
【００１８】
上記画像形成部７４は、帯電装置（図示せず）により帯電され、露光装置９１からの画像信号で変調されたレーザビームにより露光される感光体ドラム９０と、この露光により感光体ドラム９０上に形成された静電潜像をトナー像の現像剤で画像として可視化すなわち現像する現像装置９２と、感光体ドラム９０上に現像された画像を給紙部７５から供給された記録シートに転写する転写部９３と、記録シートに転写された画像を当該記録シートに定着する定着装置１と、から構成されている。なお、定着装置１の構成の詳細については省略する。
【００１９】
上記給紙部７５は、複写機本体７０の下部に設けられており、複数（本実施態様では３つ）の給紙トレイ８０ａ〜ｃと、各給紙トレイ８０ａ〜ｃに設けられた給紙機構８１ａ〜ｃと、を備えている。各給紙トレイ８０ａ〜ｃは、記録シートをサイズ別又は種別に積層収容するもので、複写機本体７０に対して着脱可能に装着されており、これらのうち何れかの給紙トレイから記録シートが送り出される。
【００２０】
各給紙機構８１ａ〜ｃは、給紙トレイ８０ａ〜ｃの最も上にある記録シートにと右折してこの記録シートを順次送り出すピックアップローラ８１ａ〜ｃと、このピックアップローラ８２ａ〜ｃにより送り出された記録シートを受けて画像形成部７４に向けて重送を防止しながら記録シートを送り出すローラ対であるフィードローラ８３ａ〜ｃ及びリタードローラ８４ａ〜ｃにより構成されている。ピックアップローラ８２ａ〜ｃ及びフィードローラ８３ａ〜ｃは、図示しないモータの駆動により回転し、フィーロドーラ８３ａ〜ｃと対を成すリタードローラ８４ａ〜ｃは、フィードローラ８３ａ〜ｃの回転に連れ回る。
【００２１】
また、各給紙トレイ８０ａ〜ｃから画像形成部７４に向けて、略Ｓ字状の記録シート搬送経路Ｒが形成されている。さらに、転写部９３よりも記録シート搬送経路Ｒの上流側（給紙トレイ８０ａ〜ｃ側）には、給紙トレイ８０ａ〜ｃから送り出された記録シートを転写部９３に供給するタイミングを制御するレジスト部８８が設けられている。このレジスト部８８は、転写部９３の直前に配設されるレジストローラ８８ｂと、当該レジストローラ８８ｂよりも記録シートの搬送経路の上流側に設けられて記録シートを所定のタイミングでレジストローラ８８ｂ方向に送り込むプリレジストローラ８８ａとから構成されている。
【００２２】
一方、画像形成部７４によって画像が形成された記録シートを複写機本体７０から外部へ送り出す排出ローラ８９が設けられている。さらに、各給紙トレイ８０ａ〜ｃから排出ローラ８９に至る搬送経路Ｒ上には、記録シートを搬送する搬送ロール対８５ａ〜ｃ、８６、８７が設けられている。以上が本実施態様に係る複写機７全体の概略である。
【００２３】
次に、定着装置１の構成について図４を用いて説明する。図４は、本実施態様に係る定着装置１の概略構成図である。この定着装置１は、互いに圧接しながらそれぞれ図中矢印で示す方向に回転する加熱ロール１１（定着回転体）と加圧ロール１２とを備え、さらに、加熱ロール１１内部にはハロゲンランプ１０（熱源）を備えている。そして、未定着トナー像が形成された記録シートがこれら加熱ロール１１と加圧ロール１２とのニップ部分Ｎを通過すると、その際の熱と圧力との作用により、未定着トナー像がその記録シート上に定着される。
【００２４】
加熱ロール１１は、外径２５〔ｍｍ〕で肉厚０．２〔ｍｍ〕の鉄系材料からなり、薄肉化され小熱容量化されている。またその表面には、厚さ数十〔μｍ〕程度のテフロン（登録商標）が被覆されている。一方、加圧ロール１２は、シリコンゴムからなる弾性材料により表面が被覆されており、加熱ロール１１に対して圧接配置され、加熱ロール１１との間に所定幅のニップ部Ｎを形成している。
【００２５】
これら加熱ロール１１、加圧ロール１２の周辺には次のような部品が配設されている。加熱ロール１１と加圧ロール１２とのニップ部Ｎよりも記録シートの搬送方向上流側には記録シートの挿通を案内する搬入側案内板１７が、同じく下流側にはニップ部Ｎを挿通した記録シートを案内する排出側案内板１６がそれぞれ設けられている。また、ニップ部Ｎ下流側の加熱ロール１１表面に記録シートが巻きついて付着する場合にそれを剥がすための剥離爪１５が設けられている。さらに、ニップ部Ｎ下流側にニップ部Ｎを挿通した記録シートを強制的に排出する排紙ロール１３、１４が設けられている。
【００２６】
加熱ロール１１の表面には、その温度を計測する第一センサ２１が当接されている。さらに、この第一センサ２１を加熱ロール１１に対して当接、離間させるリトラクト機構４１が設けられている。このリトラクト機構４１は、支点４１２に軸支されるアーム４１１と、そのアーム４１１の一端を上方に引っ張るようにして固定するバネ４１４と、支点４１２とバネ４１４が固定しているアーム４１１の一端との間にカム４１３が設けられている。そして、アーム４１１の他端に第一センサ２１が設けられており、カム４１３が回転することにより、支点４１２を中心にアーム４１１が揺動し、そのアーム４１１の先端に取り付けられている第一センサ２１が加熱ロール１１に対して当接、離間するようになっている。また、加圧ロール１２の表面には、その温度を計測する第三センサ２３が当接されている。なお、加熱ロール１１に当接される第二センサ、第四センサについては後述する。
【００２７】
次に、この定着装置１の制御系を図５を用いて説明する。図５は、この定着装置１の制御系をブロック図により説明するものである。
【００２８】
この制御系の計測手段として、加熱ロール１１の通紙領域の表面温度を計測する（接離自在な）第一センサ２１、その通紙領域に隣接して存在する一方の非通紙領域の表面温度を計測する第二温度センサ２２、通紙領域に隣接して存在する他方の非通紙領域の表面温度を計測する第四温度センサ２４、加圧ロール１２の通紙領域の表面温度を計測する第三センサ２３と、を備えている。さらに、ユーザからの指示を検知し、複写機７の状態をユーザに知らせるためのユーザインタフェイス５１、記録シートの搬送の有無を検知する搬送センサ５２が設けられている。
【００２９】
これらの計測手段等からの計測結果や指示、検知結果に基づいて好適に定着装置の動作を行わせるための制御手段として、制御部３０、リトラクト制御部３１、通電制御部３２、回動制御部３３、画像形成制御部３４、搬送制御部３５が設けられている。ここで、リトラクト制御部３１はリトラクト機構４１による第一センサ２１の当接、離間の制御を行なう。通電制御部３２は加熱ロール１１内のハロゲンランプ１０の通電率の制御を行なう。回動制御部３３はモータ４３による加熱ロール１１及び加圧ロール１２の回転の制御を行なう。画像形成制御部３４は画像形成の許可、禁止の制御を行なう。搬送制御部３５は記録シートの搬送タイミングの制御を行なう。
【００３０】
そして、制御部３０は、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）３００とメモリ３０１とを備え、これらの各制御部３１〜３５を統括的に制御している。また、このメモリ３０１内には、各センサ２１〜２５の計測値や複写機７の状態を示す変数、様々な演算式が記憶されている。
【００３１】
図６は、制御部３０のメモリ３０１内に記憶されている演算式及び演算テーブルを示すものである。ここでは、七つの演算式▲１▼〜▲７▼と、一つの演算テーブルが記憶されている。なお、各演算式、演算テーブルの説明は複写機７の動作を説明する際に併せて行なう。
【００３２】
以上、この制御系では各センサ２１〜２４、５２からの計測結果、検知結果、ユーザインタフェイスからの指示に基づいて、第一センサ２１のリトラクト、加熱ロール１１内のハロゲンランプへの通電率、加熱ロール１１と加圧ロール１２の回動、画像形成の有無、記録シート搬送のタイミングをそれぞれ好適に制御することにより、様々な効果を奏するものである。
【００３３】
以下、この制御系により行なわれる複写機７の動作について、図７〜図１５を用いて説明する。
【００３４】
図７は、この制御系により行なわれる複写機７の基本的な動作をフローチャートにより説明するものである。同図に示すように、複写機７の状態として、通常モードでの動作（Ｓ１）と調整モードでの動作（Ｓ２）とが存在する。ここで、通常モードでの動作は、第二センサ２２による計測値の目標値Ｔ２ｃとハロゲンランプ１０に対する通電率Ｐｘとに基づいて、適切な定着温度で定着を行なうことを目的として行なわれる。そして、これらの目標値Ｔ２ｃと通電率Ｐｘは図６に示した所定の演算式等に基づいて決定されている。一方、調整モードでの動作は、これらの、目標値Ｔ２ｃと通電率Ｐｘを求めるための所定の演算式を、複写機７、定着装置１の特性に合わせて調整することを目的として行なわれる。
【００３５】
そして、調整モードが必要な場合として（Ｓ３）、例えば複写機７の製造後出荷前の検査として行なう場合、出荷後に定着装置１を交換した際に作業者による明示的な指示により、又は自動的に行なう場合などが挙げられる。なお、調整モードが必要な際に、制御部３０がユーザインタフェイス５１を介してその旨をユーザに表示するように構成してもよい。以下、複写機７の動作を通常モードでの動作と調整モードでの動作とに分けて、それぞれ詳細に説明する。
【００３６】
◎通常モード
図８及び図９は、通常モード（図７のＳ１参照）における複写機７の詳細な動作をフローチャートにより説明するものである（Ｓ１０１〜Ｓ１１１までが図８、Ｓ１１２〜Ｓ１２２までが図９）。また、図１０は、通常モードにおける第一、第二、第三の各センサ２１、２２、２３の計測値Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３と、複写指示、回動指示、通電指示、画像形成指示、リトラクト指示、第一センサによる温度制御か第二センサにより温度制御かを、それぞれ経時的に示すものである。
【００３７】
時間０において、タッチパネルやスタートボタン等のユーザインタフェイス５１から複写が指示されると（Ｓ１０１）、制御部３０は、その時の加熱ロール１１の表面温度の第一センサ２１による計測値Ｔ１（＝Ｔ１0）と、加圧ロール１２の表面温度の第三センサ２３による計測値Ｔ３（＝Ｔ３0）とを検知してそれぞれメモリ３０１に記憶する（Ｓ１０２）。また、制御部３０は、これらの記憶された計測値Ｔ１0、Ｔ３0と予めメモリ３０１に記憶されている式▲１▼とにより、定着装置の回転開始温度Ｄ0を演算する。なお、式▲１▼中のＷ1〜Ｗ4は定数である。
【００３８】
また、制御部３０は、演算された定着装置の回転開始温度Ｄ0と予めメモリ３０１に記憶されている式▲２▼とにより温昇率測定開始温度ＴRSを演算し、演算された定着装置の回転開始温度Ｄ0と予めメモリ３０１に記憶されている式▲３▼とにより温昇率測定終了温度ＴREを演算する（Ｓ１０３）。さらに、制御部３０は、通電制御部３１を介してハロゲンランプ１０に７０％の通電率で電力の供給を開始する（Ｓ１０４）。
【００３９】
図１１は、ハロゲンランプ１０に供給される電力の通電率を説明するものである。この通電率とは、所定の単位交流波数のうち、実際にハロゲンランプ１０に印加される交流波の数の割合を百分率で示すものである。例えば、同図に示すように、７０％の通電率とは、交流波１０波分のうち、７波分のみ電力が印加され、３波分は印加されない状態をいう。
【００４０】
そして、第一センサ２１による加熱ロール１１の表面温度の計測値が上昇し、それがＳ１０３においてそれぞれ演算した温昇率測定開始温度ＴRSに達すると、制御部３０は、加熱ロール１１の表面温度の第一センサ２１による計測値Ｔ１が、温昇率測定開始温度ＴRSから温昇率測定終了温度ＴREに達するまでの時間ｔをカウントする（Ｓ１０５〜Ｓ１０７）。そして、制御部３０は、カウントした時間ｔと予めメモリ３０１に記憶されている式▲４▼とにより、第一センサ２１部分の温昇率ＴＲ１ａを演算する（Ｓ１０８）。
【００４１】
また、制御部３０は、Ｓ１０８で演算された第一センサ２１部分の温昇率ＴＲ１ａ、予めメモリ３０１に記憶されている式▲５▼、先に行なわれた調整モード（図７のＳ２参照）において演算されメモリ３０１に記憶されている第一、第二、第四センサ２１、２２、２４部分のそれぞれの温昇率ＴＲ１ｋ、ＴＲ２ｋ、ＴＲ４ｋにより、予測供給電力ＰＷを演算する（Ｓ１０９）。なお、式▲５▼中のａ、ｂ、Ｃはそれぞれ定数である。
【００４２】
そして、演算された予測供給電力ＰＷと予めメモリ３０１に記憶されているテーブルとにより定着装置の回動開始後の通電率Ｐｘを選択する（Ｓ１１０）。例えば、予測供給電力ＰＷ＝９００の場合には、８５１≦ＰＷ≦９５０であるため、テーブルにより通電率８０％が選択される。
【００４３】
次に、加熱ロール１１の表面温度の第一センサ２１による計測値Ｔ１がさらに上昇し、Ｓ１０３で演算した定着装置回動開始温度Ｄ0に達すると、制御部３０は、回動制御部３３を介してモータ４３に回転命令を発し、加熱ロール１１及び加圧ロール１２を回転させる。さらに、制御部３０は、回転命令を発してから所定時間後の時間ｔ1に搬送制御部３５を介して給紙命令を発する（Ｓ１１２）。
【００４４】
給紙命令を発すると同時に、制御部３０は、制御部３０内の送行枚数カウンタを「１」に設定し（Ｓ１１３）、加熱ロール１１の表面温度の第一センサ２１による計測値Ｔ１（＝Ｔ１ａ（１））と第二センサ２２による計測値Ｔ２（＝Ｔ２ａ（１））とをそれぞれメモリ３０１に記憶する（Ｓ１１４）。そして、制御部３０は、メモリ３０１に記憶されているこれらの計測値Ｔ１ａ（１）、Ｔ２ａ（１）、送行枚数カウンタの値「１」、先に行なわれた調整モードにおいて演算されメモリ３０１に記憶されている補正係数Ｒｙとにより第二センサ２２の目標温度Ｔ２ｃ（１）を演算する。
【００４５】
制御部３０は、ハロゲンランプ１０に７０％の通電率で電力を供給していたが（Ｓ１０４参照）、一枚目の通紙命令と同時に通電制御部３２に命令を発し、その通電率をＳ１１０で選択した通電率Ｐｘに変更する（Ｓ１１６）。そして、それまでの第一センサ２１による温度制御から第二センサ２２による温度制御へ切り替えるとともに（Ｓ１１７）、制御部３０は、リトラクト制御部３１を介して当接機構４１に離間命令を発する。そして、当接機構４１は第一センサ２１を加熱ロール１１表面から離間させる。
【００４６】
制御部３０は、搬送センサ５２からの信号に基づいて、連続して2枚目以降の記録シートが給紙されるか否かを判断し（Ｓ１１９）、連続して給紙される場合には、制御部３０内の送行枚数カウンタを加算し（Ｓ１２０）、メモリ３０１に記憶されている第一センサ２１による計測値Ｔ１（＝Ｔ１ａ（１））と第二センサ２２による計測値Ｔ２（＝Ｔ２ａ（１））、送行枚数カウンタの値「２」、先に行なわれた調整モードにおいて演算されメモリ３０１に記憶されている補正係数Ｒｙとにより第二センサ２２の目標温度Ｔ２ｃ（２）を演算し（Ｓ１２１）、第二センサ２２の目標温度Ｔ２ｃをＴ２ｃ（１）からＴ２ｃ（２）へ更新する（Ｓ１２２）。同時に、時間ｔ2において2枚目の給紙命令が発せられる。
【００４７】
以下同様に、時間ｔ3、ｔ4、…、ｔnにおいて記録シートが一枚ずつ給紙され、それに伴って第二センサ２２の目標温度Ｔ２ｃが逐次更新され、第二センサ２２に基づいて加熱ロール１１の温度制御が行なわれる（図１０参照）。
【００４８】
一方、連続して2枚目以降の記録シートが給紙されない場合には、制御部３０は、複写を終了するか否かを判断し（Ｓ１２３）、終了しない場合には2枚目以降の記録シートの給紙を待つ（Ｓ１１９）。終了する場合には、制御部３０は、リトラクト制御部３２を介して当接機構４１に当接命令を発する。そして、当接機構４１は第一センサ２１を加熱ロール１１表面に当接させる（Ｓ１２４）。さらに、それまでの第ニセンサ２２による温度制御から第一センサ２１による温度制御へ切り替え（Ｓ１２５）、処理を終了する（Ｓ１２６）。
【００４９】
◎調整モード
図１２及び図１３は、調整モード（図７のＳ２参照）における複写機７の詳細な動作をフローチャートにより説明するものである（Ｓ２０１〜Ｓ２１１までが図１２、Ｓ２１２〜Ｓ２２１までが図１３）。また、図１４は、調整モードにおける第一、第二、第三、第四の各センサ２１、２２、２３、２４の計測値Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４と、複写指示、回動指示、通電指示、画像形成指示、リトラクト指示、第一センサによる温度制御か第二センサにより温度制御かを、それぞれ経時的に示すものである。
【００５０】
時間０において、タッチパネルやスタートボタン等のユーザインタフェイス５１から定着装置１の自動温度制御調整（調整モード）が指示された場合、又は複写機７が定着装置１の交換を検知して自動的に自動温度制御調整が行なわれる（Ｓ２０１）。制御部３０は、その時の加熱ロール１１の表面温度の第一センサ２１による計測値Ｔ１（＝Ｔ１0）と、加圧ロール１２の表面温度の第三センサ２３による計測値Ｔ３（＝Ｔ３0）とをそれぞれメモリ３０１に記憶する（Ｓ２０２）。
【００５１】
制御部３０は、これらの記憶された計測値Ｔ１0、Ｔ３0と予めメモリ３０１に記憶されている式▲１▼とにより、定着装置の回転開始温度Ｄ0を演算する。さらに、制御部３０は、演算された定着装置の回転開始温度Ｄ0と予めメモリ３０１に記憶されている式▲２▼とにより温昇率測定開始温度ＴRSを演算し、演算された定着装置の回転開始温度Ｄ0と予めメモリ３０１に記憶されている式▲３▼とにより温昇率測定終了温度ＴREを演算する（Ｓ２０３）。
【００５２】
次に、制御部３０は、通電制御部３１を介してハロゲンランプ１０に７０％の通電率で電力の供給を開始する（Ｓ２０４）。そして、制御部３０は、加熱ロール１１の表面温度の第一センサ２１による計測値Ｔ１が、Ｓ１０３においてそれぞれ演算した温昇率測定開始温度ＴRSから温昇率測定終了温度ＴREに達するまでの時間ｔをカウントする（Ｓ２０５〜Ｓ２０７）。そして、制御部３０は、カウントした時間ｔと予めメモリ３０１に記憶されている式▲４▼とにより、第一センサ２１部分の温昇率ＴＲ１ｋを演算する（Ｓ２０８）。
【００５３】
同時に、第一センサ２１による計測値Ｔ１が温昇率測定開始温度ＴRSに達した際の第二センサによる計測値Ｔ２（＝Ｔ２RS）と第四センサによる計測値Ｔ４（＝Ｔ４RS）をメモリ３０１に記憶し、第一センサ２１による計測値Ｔ１が温昇率測定終了温度ＴREに達した際の第二センサによる計測値Ｔ２（＝Ｔ２RE）と第四センサによる計測値Ｔ４（＝Ｔ４RE）をメモリ３０１に記憶する。そして、制御部３０は、これらの計測値Ｔ２RS、Ｔ４RS、Ｔ２RE、Ｔ４RE、予めメモリ３０１に記憶されている式▲４▼−２、▲４▼−４により、それぞれ第ニセンサ２２部分の温昇率ＴＲ２ａ、第四センサ２４部分の温昇率ＴＲ４ａを演算する（Ｓ２０８）。
【００５４】
図１５は、図１４の温度グラフの一部を拡大したもの、すなわち、第一センサ２１による計測値Ｔ１が、温昇率測定開始温度ＴRSから温昇率測定終了温度ＴREに達するまでの時間ｔにおける、第一、第二、第四の各センサ２１、２２、２４による計測値Ｔ１、Ｔ２、Ｔ４の値を経時的に示すグラフである。
【００５５】
制御部３０は、先に行なわれた通常モードにおいてＳ１０８で演算された第一センサ２１部分の温昇率ＴＲ１ａ、予めメモリ３０１に記憶されている式▲５▼、Ｓ２０８において演算されメモリ３０１に記憶されている第一、第二、第四センサ２１、２２、２４部分のそれぞれの温昇率ＴＲ１ｋ、ＴＲ２ｋ、ＴＲ４ｋにより、予測供給電力ＰＷを演算する（Ｓ２０９）。そして、演算された予測供給電力ＰＷと予めメモリ３０１に記憶されているテーブルとにより定着装置の回動開始後の通電比率Ｐｘを選択する（Ｓ２１０）。
【００５６】
さらに加熱ロール１１の表面温度が上昇し、第一センサ２１による計測値Ｔ１がＳ２０３で演算した定着装置回動開始温度Ｄ0に達すると、制御部３０は、回動制御部３３を介してモータ４３に回転命令を発し、加熱ロール１１及び加圧ロール１２を回転させる。また、制御部３０は、回転命令を発してから所定時間後に搬送制御部３５を介して図示しない搬送系に給紙命令をに発する。さらにこの際、制御部３０は、画像形成制御部３４を介して図示しない画像形成系に画像形成禁止命令を発している（Ｓ２１２）。
【００５７】
給紙命令を発すると同時に、制御部３０は、制御部３０内の送行枚数カウンタを「１」に設定し（Ｓ２１３）、加熱ロール１１の表面温度の第一センサ２１による計測値Ｔ１（＝Ｔ１ｋ（１））と第二センサ２２による計測値Ｔ２（＝Ｔ２ｋ（１））とをそれぞれメモリ３０１に記憶する（Ｓ２１４）。
【００５８】
制御部３０は、ハロゲンランプ１０に７０％の通電率で電力を供給していたが（Ｓ２０４参照）、一枚目の給紙と同時に通電制御部３２に命令を発し、その通電率をＳ２１０で選択した通電率Ｐｘに変更する（Ｓ２１５）。そして、第一センサ２１を加熱ロール１１に当接させたまま第一センサ２１による温度制御（目標温度Ｔ１ｃ＝１８０〔°〕）を続ける（Ｓ２１６）。
【００５９】
制御部３０は、記録シートを１０枚給紙するまで、画像形成をしていない白紙状態の記録シートを時間ｔ1、ｔ2、…に一枚ずつ給紙し続け、制御部３０内の送行カウンタによりその数をカウントする（Ｓ２１７、Ｓ２１８）。そして、時間ｔ10において十枚目の記録シートを給紙する際（図１４参照）、加熱ロール１１の表面温度の第一センサ２１による計測値Ｔ１（＝Ｔ１ｋ（１０））と第二センサ２２による計測値Ｔ２（＝Ｔ２ｋ（１０））とをそれぞれメモリ３０１に記憶する（Ｓ２１９）。
【００６０】
制御部３０は、温度制御条件を更新する（Ｓ２２０）。ここでは、式▲５▼と式▲７▼とを書き換える。つまり、式▲５▼中のＴＲ１ｋ、ＴＲ２ｋ、ＴＲ４ｋを前回の調整モードで得た値から、今回の調整モード（Ｓ２０８）で得た値に更新する。また、式▲７▼中のＴ１ｋ（１）、Ｔ１ｋ（１０）、Ｔ２ｋ（１）、Ｔ２ｋ（１０）を前回の調整モードで得た値から、今回の調整モード（Ｓ２１４、Ｓ２１９）で得た値に更新する。なお、式▲７▼で補正係数Ｒｙを書き換えることにより、結果として式▲６▼を書き換えることになる。そして、自動温度制御モードを終了する（Ｓ２２１）。
【００６１】
以上、本実施例に係る複写機７の動作を説明した。
【００６２】
図１６は、本実施例の変形例に係る複写機７'の制御系をブロック図により説明するものである。この変形例では、第四センサ２４と制御部３０との間にコネクタ２４ａ、ｂが設けられている。このように複写機を構成することで、調整モード（図７のＳ２参照）のときのみ第四センサ２４を複写機７'に複写機側コネクタ２４ａとセンサ側コネクタ２４ｂとを嵌合させることにより取り付け、調整モードが終了すると複写機側コネクタ２４ａとセンサ側コネクタ２４ｂとの嵌合を解除し、第四センサ２４を取り外すことができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、熱源や定着回転体の製造ばらつきによらず、しかも人手を借りることなくその個々の画像形成装置に好適な制御条件で定着装置の温度制御が可能な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、請求項１に係る発明の概念を説明するものである。
【図２】図２は、請求項２に係る発明の概念を説明するものである。
【図３】図３は、本発明の実施態様に係る複写機の概略を説明するものである。
【図４】図４は、本発明の実施態様に係る複写機の定着装置の概略を説明するものである。
【図５】図５は、本発明の実施態様に係る複写機の制御系をブロック図により説明するものである。
【図６】図６は、制御部のメモリ内に予め記憶されている演算式と演算テーブルとを示すものである。
【図７】図７は、本発明の実施態様に係る複写機の基本的な動作をフローチャートにより説明するものである。
【図８】図８は、本発明の実施態様に係る複写機の通常モードにおける動作をフローチャートにより説明するものである。
【図９】図９は、本発明の実施態様に係る複写機の通常モードにおける動作をフローチャートにより説明するものである。
【図１０】図１０は、本発明の実施態様に係る複写機の通常モードにおける温度計測値の変化とその際の各制御部の動作を説明するものである。
【図１１】図１１は、通電率を説明するものである。
【図１２】図１２は、本発明の実施態様に係る複写機の調整モードにおける動作をフローチャートにより説明するものである。
【図１３】図１３は、本発明の実施態様に係る複写機の調整モードにおける動作をフローチャートにより説明するものである。
【図１４】図１４は、本発明の実施態様に係る複写機の調整モードにおける温度計測値の変化とその際の各制御部の動作を説明するものである。
【図１５】図１５は、本発明の実施態様に係る複写機の調整モードにおける温度計測値の変化をより詳細に説明するものである。
【図１６】図１６は、本発明の実施態様の変形例に係る複写機の制御系をブロック図により説明するものである。
【符号の説明】
１…定着装置、１０…ハロゲンランプ、１１…加熱ロール、１２…加圧ロール、２１…第一センサ、２２…第二センサ、２３…第三センサ、２４…第四センサ、３０…制御部、３１…リトラクト制御部、３２…通電制御部、３３…回動制御部、３４…画像形成制御部、３５…搬送制御部、４１…リトラクト機構、７…複写機
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、より詳しくは、画像形成装置の定着装置の温度制御技術に係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子写真方式の画像形成装置において、熱と圧力との作用により未定着トナー像を用紙やＯＨＰシート等の記録シート上に定着させる定着装置が広く知られている。このような定着装置は、一般的に、互いに圧接して回転する定着回転体対を備え、その定着回転体内にヒータ等の熱源を備えるものである。このような定着装置において、トナーのホットオフセット、コールドオフセット等を防止するためには、定着温度を適切な温度に保つ必要がある。そこで、従来からある制御条件に基づいて行なわれる定着装置の温度制御技術が種々提案されている。
【０００３】
例えば、特開平８−１０６２３４号公報には、熱源たるヒーターに供給する電力が電源電圧の変化に伴って変動してしまう問題に鑑みて、ヒータに供給する電力の通電比率を制御する技術を提案している。また、本出願人は、定着回転体の通紙領域に温度センサを当接する際の不都合を回避しつつ通紙領域の正確な温度計測を行なうために、非領域に設けられる第一センサと通紙領域に設けられるリトラクト自在な第二センサにより定着回転体表面の温度を計測する技術を既に提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、更なる研究の結果、本発明者は次のような問題点を見出した。すなわち、ヒータ等の熱源や定着回転体には各個体毎に製造ばらつきが発生し、それらの発熱量や熱容量には個体差が発生してしまう。そのため、平均的な熱源や定着回転体を前提として設定される制御条件では個別の画像形成装置において適切な温度制御ができない場合がある。特に、最近では画像形成装置の小型化と共に、熱源や定着回転体も小型化される傾向にあり、そのため、一般にそれら熱源や定着回転体の熱容量が小さくなり、そのばらつきの影響が無視できない場合が存在する。
【０００５】
一方、それぞれの熱源や定着回転体に合わせた制御条件を作業者が一つずつ設定することも可能であるが、人的コストがかかるばかりでなく、その制御条件の良し悪しが作業者の技能に依存してしまい好ましくない。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱源や定着回転体の製造ばらつきによらず、しかも人手を借りることなくその個々の画像形成装置に好適な制御条件で定着装置の温度制御が可能な画像形成装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくともその一方には熱源を有し互いに圧接して回転する一対の定着回転体と、当該定着回転体の表面温度を計測する温度センサと、当該温度センサの計測値に基づいて所定制御条件で当該熱源を制御する制御手段とを備える画像形成装置において、当該制御手段は、記録シート上にトナー像を保持させた状態で当該一対の定着回転体の圧接部分を通過させる通常モードと記録シート上にトナー像を保持させない状態で当該一対の定着回転体の圧接部分を通過させる調整モードとを備え、調整モードでは記録シートが当該一対の定着回転体の圧接部分を通過しない非通紙時と通過する通紙時における定着回転体の表面温度に基づいて当該制御条件を調整し、通常モードではその調整された制御条件で熱源の制御を行なうものである（請求項１）。
【０００８】
図１は、この発明の概念を説明するものである。図１（ａ）は調整モードを、図１（ｂ）は通常モードをそれぞれ示している。図中Ｓは記録シートを、図中Ｔはトナー像をそれぞれ示している。画像形成装置をこのように構成することにより、調整モードにおける定着回転体の表面温度に基づいて当該制御条件を調整し、通常モードではその調整された制御条件で熱源の制御を行なうため、熱源や定着回転体の製造ばらつきによらず個々の画像形成装置に好適な制御条件で定着装置の温度制御が可能となる。また、その制御条件の調整は自動的に行なわれるため、人手が不要であり、作業者の技能の高低によらず安定した調整を行なうことができる。
【０００９】
また本発明は請求項１に記載の発明を前提とし、上記定着回転体は、その表面に記録シートが接触し得る通紙領域と接触し得ない非通紙領域とを有し、上記温度センサは、定着回転体の表面に対して接離自在であり当該通紙領域の表面温度を計測する通紙領域温度センサと、当該非通紙領域の表面温度を計測する非通紙領域温度センサとを有し、上記制御手段は、調整モードにおいて当該通紙領域温度センサを定着回転体表面に対して当接させその温度を計測するとともに、通常モードの通紙中において当該通紙領域温度センサを定着回転体表面に対して離間させ当該非通紙領域温度センサにより定着回転体表面の温度を計測するものでもある（請求項２）。
【００１０】
図２は、この発明の概念を説明するものである。図２（ａ）は調整モードを、図２（ｂ）は通常モードをそれぞれ示している。図中Ｓは記録シートを、図中Ｔはトナー像をそれぞれ示している。また、各定着回転体の表面にはその軸方向の中央部に通紙領域Ｌが、軸方向の両端側に通紙領域Ｌを挟むように2ヶ所の非通紙領域ｌが存在している。なお、複数サイズの記録シートが使用される場合には、この通紙領域Ｌとは全てのサイズの記録シートが通過する領域を、非通紙領域ｌとはいかなるサイズの記録シートも通過しない領域をそれぞれいう。
【００１１】
画像形成装置をこのように構成することにより、調整モードにおいて当該通紙領域温度センサを定着回転体表面に対して当接させその温度を計測するため、温度制御においてより重要な通紙領域の熱源や定着回転体の製造ばらつきによらず個々の画像形成装置に好適な制御条件で定着装置の温度制御が可能となる。一方、
調整モードでは記録シート上にトナー像が保持されていないため、調整モードにおいて定着回転体に当接している通紙領域温度センサは、トナーにより汚染されたり、通紙領域温度センサ部に滞留したトナー塊が定着回転体にこぼれて画像欠陥を生じさせること等がない。
【００１２】
さらに、通常モードにおいても当該通紙領域温度センサを定着回転体表面に対して離間させ当該非通紙領域温度センサにより定着回転体表面の温度を計測するため、このような通紙領域温度センサのトナーによる汚染や画像欠陥が生じることがない。
【００１３】
上記制御手段は、定着回転体の表面温度に基づいて当該制御条件を調整及び／又は当該熱源を制御する他、定着回転体の通紙前における表面温度の温度変化率に基づいて当該制御条件を調整及び／又は当該熱源を制御するものであってもよい（請求項３）。画像形成装置をこのように構成することにより、より適切に制御条件を調整、熱源を制御することができる。また、これら制御条件の調整や熱源の制御は、複数の段階の中から選択して行なうものであっても、連続的に行なうものであっても良い。
【００１４】
上記制御条件は、例えば、当該熱源に通電する通電率及び／又は定着回転体の表面温度の目標値である。また上記非通紙領域温度センサは２つ設け、そのうち一方の非通紙領域温度センサを画像形成装置に対して着脱自在にし、調整モード時にのみ取りつけ、それ以外のときは取り外すように構成されるものでもよい（請求項４）。画像形成装置をこのように構成することにより、画像形成装置と、上記温度センサを有する温度調整治器具とを別体として構成し、調整モードの際だけ画像形成装置に温度調整治器具をとりつけて、制御条件の調整を行なうことができる。
【００１５】
これらの画像形成装置であって、ユーザにメッセージを表示する表示部と着脱自在な定着装置を備え、上記制御手段は、当該定着装置が着脱された際に表示部に調整モードを行なう旨を表示するものでもよい。画像形成装置をこのように構成することにより、定着装置の着脱が行なわれた際に、作業者に調整モードの実行を促すことができる。
【００１６】
【発明の実施による態様】
まず、本実施形態に係る複写機（画像形成装置）について説明する。図３は、複写機の概略構成図である。この複写機７は、電子写真方式によるものであり、主に、複写機本体７０と、この複写機本体７０の上面に設置されたコピーガラス７２を開閉自在に覆うように設けられた自動原稿搬送装置７１と、を備えて構成されている。
【００１７】
複写機本体７０の内部には、自動原稿搬送装置７１によってコピーガラス７２上に搬送された移動原稿または自動原稿搬送装置６２を開いてコピーガラス７２上に載置された固定原稿の画像を読み取って画像信号に変換する原稿読み取り部７３と、この原稿読み取り部７３から受信した画像信号に基づいて記録シートに可視像を形成する画像形成部７４と、この画像形成部７４に対して記録シートを供給する給紙部７５と、が設けられている。
【００１８】
上記画像形成部７４は、帯電装置（図示せず）により帯電され、露光装置９１からの画像信号で変調されたレーザビームにより露光される感光体ドラム９０と、この露光により感光体ドラム９０上に形成された静電潜像をトナー像の現像剤で画像として可視化すなわち現像する現像装置９２と、感光体ドラム９０上に現像された画像を給紙部７５から供給された記録シートに転写する転写部９３と、記録シートに転写された画像を当該記録シートに定着する定着装置１と、から構成されている。なお、定着装置１の構成の詳細については省略する。
【００１９】
上記給紙部７５は、複写機本体７０の下部に設けられており、複数（本実施態様では３つ）の給紙トレイ８０ａ〜ｃと、各給紙トレイ８０ａ〜ｃに設けられた給紙機構８１ａ〜ｃと、を備えている。各給紙トレイ８０ａ〜ｃは、記録シートをサイズ別又は種別に積層収容するもので、複写機本体７０に対して着脱可能に装着されており、これらのうち何れかの給紙トレイから記録シートが送り出される。
【００２０】
各給紙機構８１ａ〜ｃは、給紙トレイ８０ａ〜ｃの最も上にある記録シートにと右折してこの記録シートを順次送り出すピックアップローラ８１ａ〜ｃと、このピックアップローラ８２ａ〜ｃにより送り出された記録シートを受けて画像形成部７４に向けて重送を防止しながら記録シートを送り出すローラ対であるフィードローラ８３ａ〜ｃ及びリタードローラ８４ａ〜ｃにより構成されている。ピックアップローラ８２ａ〜ｃ及びフィードローラ８３ａ〜ｃは、図示しないモータの駆動により回転し、フィーロドーラ８３ａ〜ｃと対を成すリタードローラ８４ａ〜ｃは、フィードローラ８３ａ〜ｃの回転に連れ回る。
【００２１】
また、各給紙トレイ８０ａ〜ｃから画像形成部７４に向けて、略Ｓ字状の記録シート搬送経路Ｒが形成されている。さらに、転写部９３よりも記録シート搬送経路Ｒの上流側（給紙トレイ８０ａ〜ｃ側）には、給紙トレイ８０ａ〜ｃから送り出された記録シートを転写部９３に供給するタイミングを制御するレジスト部８８が設けられている。このレジスト部８８は、転写部９３の直前に配設されるレジストローラ８８ｂと、当該レジストローラ８８ｂよりも記録シートの搬送経路の上流側に設けられて記録シートを所定のタイミングでレジストローラ８８ｂ方向に送り込むプリレジストローラ８８ａとから構成されている。
【００２２】
一方、画像形成部７４によって画像が形成された記録シートを複写機本体７０から外部へ送り出す排出ローラ８９が設けられている。さらに、各給紙トレイ８０ａ〜ｃから排出ローラ８９に至る搬送経路Ｒ上には、記録シートを搬送する搬送ロール対８５ａ〜ｃ、８６、８７が設けられている。以上が本実施態様に係る複写機７全体の概略である。
【００２３】
次に、定着装置１の構成について図４を用いて説明する。図４は、本実施態様に係る定着装置１の概略構成図である。この定着装置１は、互いに圧接しながらそれぞれ図中矢印で示す方向に回転する加熱ロール１１（定着回転体）と加圧ロール１２とを備え、さらに、加熱ロール１１内部にはハロゲンランプ１０（熱源）を備えている。そして、未定着トナー像が形成された記録シートがこれら加熱ロール１１と加圧ロール１２とのニップ部分Ｎを通過すると、その際の熱と圧力との作用により、未定着トナー像がその記録シート上に定着される。
【００２４】
加熱ロール１１は、外径２５〔ｍｍ〕で肉厚０．２〔ｍｍ〕の鉄系材料からなり、薄肉化され小熱容量化されている。またその表面には、厚さ数十〔μｍ〕程度のテフロン（登録商標）が被覆されている。一方、加圧ロール１２は、シリコンゴムからなる弾性材料により表面が被覆されており、加熱ロール１１に対して圧接配置され、加熱ロール１１との間に所定幅のニップ部Ｎを形成している。
【００２５】
これら加熱ロール１１、加圧ロール１２の周辺には次のような部品が配設されている。加熱ロール１１と加圧ロール１２とのニップ部Ｎよりも記録シートの搬送方向上流側には記録シートの挿通を案内する搬入側案内板１７が、同じく下流側にはニップ部Ｎを挿通した記録シートを案内する排出側案内板１６がそれぞれ設けられている。また、ニップ部Ｎ下流側の加熱ロール１１表面に記録シートが巻きついて付着する場合にそれを剥がすための剥離爪１５が設けられている。さらに、ニップ部Ｎ下流側にニップ部Ｎを挿通した記録シートを強制的に排出する排紙ロール１３、１４が設けられている。
【００２６】
加熱ロール１１の表面には、その温度を計測する第一センサ２１が当接されている。さらに、この第一センサ２１を加熱ロール１１に対して当接、離間させるリトラクト機構４１が設けられている。このリトラクト機構４１は、支点４１２に軸支されるアーム４１１と、そのアーム４１１の一端を上方に引っ張るようにして固定するバネ４１４と、支点４１２とバネ４１４が固定しているアーム４１１の一端との間にカム４１３が設けられている。そして、アーム４１１の他端に第一センサ２１が設けられており、カム４１３が回転することにより、支点４１２を中心にアーム４１１が揺動し、そのアーム４１１の先端に取り付けられている第一センサ２１が加熱ロール１１に対して当接、離間するようになっている。また、加圧ロール１２の表面には、その温度を計測する第三センサ２３が当接されている。なお、加熱ロール１１に当接される第二センサ、第四センサについては後述する。
【００２７】
次に、この定着装置１の制御系を図５を用いて説明する。図５は、この定着装置１の制御系をブロック図により説明するものである。
【００２８】
この制御系の計測手段として、加熱ロール１１の通紙領域の表面温度を計測する（接離自在な）第一センサ２１、その通紙領域に隣接して存在する一方の非通紙領域の表面温度を計測する第二温度センサ２２、通紙領域に隣接して存在する他方の非通紙領域の表面温度を計測する第四温度センサ２４、加圧ロール１２の通紙領域の表面温度を計測する第三センサ２３と、を備えている。さらに、ユーザからの指示を検知し、複写機７の状態をユーザに知らせるためのユーザインタフェイス５１、記録シートの搬送の有無を検知する搬送センサ５２が設けられている。
【００２９】
これらの計測手段等からの計測結果や指示、検知結果に基づいて好適に定着装置の動作を行わせるための制御手段として、制御部３０、リトラクト制御部３１、通電制御部３２、回動制御部３３、画像形成制御部３４、搬送制御部３５が設けられている。ここで、リトラクト制御部３１はリトラクト機構４１による第一センサ２１の当接、離間の制御を行なう。通電制御部３２は加熱ロール１１内のハロゲンランプ１０の通電率の制御を行なう。回動制御部３３はモータ４３による加熱ロール１１及び加圧ロール１２の回転の制御を行なう。画像形成制御部３４は画像形成の許可、禁止の制御を行なう。搬送制御部３５は記録シートの搬送タイミングの制御を行なう。
【００３０】
そして、制御部３０は、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）３００とメモリ３０１とを備え、これらの各制御部３１〜３５を統括的に制御している。また、このメモリ３０１内には、各センサ２１〜２５の計測値や複写機７の状態を示す変数、様々な演算式が記憶されている。
【００３１】
図６は、制御部３０のメモリ３０１内に記憶されている演算式及び演算テーブルを示すものである。ここでは、七つの演算式▲１▼〜▲７▼と、一つの演算テーブルが記憶されている。なお、各演算式、演算テーブルの説明は複写機７の動作を説明する際に併せて行なう。
【００３２】
以上、この制御系では各センサ２１〜２４、５２からの計測結果、検知結果、ユーザインタフェイスからの指示に基づいて、第一センサ２１のリトラクト、加熱ロール１１内のハロゲンランプへの通電率、加熱ロール１１と加圧ロール１２の回動、画像形成の有無、記録シート搬送のタイミングをそれぞれ好適に制御することにより、様々な効果を奏するものである。
【００３３】
以下、この制御系により行なわれる複写機７の動作について、図７〜図１５を用いて説明する。
【００３４】
図７は、この制御系により行なわれる複写機７の基本的な動作をフローチャートにより説明するものである。同図に示すように、複写機７の状態として、通常モードでの動作（Ｓ１）と調整モードでの動作（Ｓ２）とが存在する。ここで、通常モードでの動作は、第二センサ２２による計測値の目標値Ｔ２ｃとハロゲンランプ１０に対する通電率Ｐｘとに基づいて、適切な定着温度で定着を行なうことを目的として行なわれる。そして、これらの目標値Ｔ２ｃと通電率Ｐｘは図６に示した所定の演算式等に基づいて決定されている。一方、調整モードでの動作は、これらの、目標値Ｔ２ｃと通電率Ｐｘを求めるための所定の演算式を、複写機７、定着装置１の特性に合わせて調整することを目的として行なわれる。
【００３５】
そして、調整モードが必要な場合として（Ｓ３）、例えば複写機７の製造後出荷前の検査として行なう場合、出荷後に定着装置１を交換した際に作業者による明示的な指示により、又は自動的に行なう場合などが挙げられる。なお、調整モードが必要な際に、制御部３０がユーザインタフェイス５１を介してその旨をユーザに表示するように構成してもよい。以下、複写機７の動作を通常モードでの動作と調整モードでの動作とに分けて、それぞれ詳細に説明する。
【００３６】
◎通常モード
図８及び図９は、通常モード（図７のＳ１参照）における複写機７の詳細な動作をフローチャートにより説明するものである（Ｓ１０１〜Ｓ１１１までが図８、Ｓ１１２〜Ｓ１２２までが図９）。また、図１０は、通常モードにおける第一、第二、第三の各センサ２１、２２、２３の計測値Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３と、複写指示、回動指示、通電指示、画像形成指示、リトラクト指示、第一センサによる温度制御か第二センサにより温度制御かを、それぞれ経時的に示すものである。
【００３７】
時間０において、タッチパネルやスタートボタン等のユーザインタフェイス５１から複写が指示されると（Ｓ１０１）、制御部３０は、その時の加熱ロール１１の表面温度の第一センサ２１による計測値Ｔ１（＝Ｔ１0）と、加圧ロール１２の表面温度の第三センサ２３による計測値Ｔ３（＝Ｔ３0）とを検知してそれぞれメモリ３０１に記憶する（Ｓ１０２）。また、制御部３０は、これらの記憶された計測値Ｔ１0、Ｔ３0と予めメモリ３０１に記憶されている式▲１▼とにより、定着装置の回転開始温度Ｄ0を演算する。なお、式▲１▼中のＷ1〜Ｗ4は定数である。
【００３８】
また、制御部３０は、演算された定着装置の回転開始温度Ｄ0と予めメモリ３０１に記憶されている式▲２▼とにより温昇率測定開始温度ＴRSを演算し、演算された定着装置の回転開始温度Ｄ0と予めメモリ３０１に記憶されている式▲３▼とにより温昇率測定終了温度ＴREを演算する（Ｓ１０３）。さらに、制御部３０は、通電制御部３１を介してハロゲンランプ１０に７０％の通電率で電力の供給を開始する（Ｓ１０４）。
【００３９】
図１１は、ハロゲンランプ１０に供給される電力の通電率を説明するものである。この通電率とは、所定の単位交流波数のうち、実際にハロゲンランプ１０に印加される交流波の数の割合を百分率で示すものである。例えば、同図に示すように、７０％の通電率とは、交流波１０波分のうち、７波分のみ電力が印加され、３波分は印加されない状態をいう。
【００４０】
そして、第一センサ２１による加熱ロール１１の表面温度の計測値が上昇し、それがＳ１０３においてそれぞれ演算した温昇率測定開始温度ＴRSに達すると、制御部３０は、加熱ロール１１の表面温度の第一センサ２１による計測値Ｔ１が、温昇率測定開始温度ＴRSから温昇率測定終了温度ＴREに達するまでの時間ｔをカウントする（Ｓ１０５〜Ｓ１０７）。そして、制御部３０は、カウントした時間ｔと予めメモリ３０１に記憶されている式▲４▼とにより、第一センサ２１部分の温昇率ＴＲ１ａを演算する（Ｓ１０８）。
【００４１】
また、制御部３０は、Ｓ１０８で演算された第一センサ２１部分の温昇率ＴＲ１ａ、予めメモリ３０１に記憶されている式▲５▼、先に行なわれた調整モード（図７のＳ２参照）において演算されメモリ３０１に記憶されている第一、第二、第四センサ２１、２２、２４部分のそれぞれの温昇率ＴＲ１ｋ、ＴＲ２ｋ、ＴＲ４ｋにより、予測供給電力ＰＷを演算する（Ｓ１０９）。なお、式▲５▼中のａ、ｂ、Ｃはそれぞれ定数である。
【００４２】
そして、演算された予測供給電力ＰＷと予めメモリ３０１に記憶されているテーブルとにより定着装置の回動開始後の通電率Ｐｘを選択する（Ｓ１１０）。例えば、予測供給電力ＰＷ＝９００の場合には、８５１≦ＰＷ≦９５０であるため、テーブルにより通電率８０％が選択される。
【００４３】
次に、加熱ロール１１の表面温度の第一センサ２１による計測値Ｔ１がさらに上昇し、Ｓ１０３で演算した定着装置回動開始温度Ｄ0に達すると、制御部３０は、回動制御部３３を介してモータ４３に回転命令を発し、加熱ロール１１及び加圧ロール１２を回転させる。さらに、制御部３０は、回転命令を発してから所定時間後の時間ｔ1に搬送制御部３５を介して給紙命令を発する（Ｓ１１２）。
【００４４】
給紙命令を発すると同時に、制御部３０は、制御部３０内の送行枚数カウンタを「１」に設定し（Ｓ１１３）、加熱ロール１１の表面温度の第一センサ２１による計測値Ｔ１（＝Ｔ１ａ（１））と第二センサ２２による計測値Ｔ２（＝Ｔ２ａ（１））とをそれぞれメモリ３０１に記憶する（Ｓ１１４）。そして、制御部３０は、メモリ３０１に記憶されているこれらの計測値Ｔ１ａ（１）、Ｔ２ａ（１）、送行枚数カウンタの値「１」、先に行なわれた調整モードにおいて演算されメモリ３０１に記憶されている補正係数Ｒｙとにより第二センサ２２の目標温度Ｔ２ｃ（１）を演算する。
【００４５】
制御部３０は、ハロゲンランプ１０に７０％の通電率で電力を供給していたが（Ｓ１０４参照）、一枚目の通紙命令と同時に通電制御部３２に命令を発し、その通電率をＳ１１０で選択した通電率Ｐｘに変更する（Ｓ１１６）。そして、それまでの第一センサ２１による温度制御から第二センサ２２による温度制御へ切り替えるとともに（Ｓ１１７）、制御部３０は、リトラクト制御部３１を介して当接機構４１に離間命令を発する。そして、当接機構４１は第一センサ２１を加熱ロール１１表面から離間させる。
【００４６】
制御部３０は、搬送センサ５２からの信号に基づいて、連続して2枚目以降の記録シートが給紙されるか否かを判断し（Ｓ１１９）、連続して給紙される場合には、制御部３０内の送行枚数カウンタを加算し（Ｓ１２０）、メモリ３０１に記憶されている第一センサ２１による計測値Ｔ１（＝Ｔ１ａ（１））と第二センサ２２による計測値Ｔ２（＝Ｔ２ａ（１））、送行枚数カウンタの値「２」、先に行なわれた調整モードにおいて演算されメモリ３０１に記憶されている補正係数Ｒｙとにより第二センサ２２の目標温度Ｔ２ｃ（２）を演算し（Ｓ１２１）、第二センサ２２の目標温度Ｔ２ｃをＴ２ｃ（１）からＴ２ｃ（２）へ更新する（Ｓ１２２）。同時に、時間ｔ2において2枚目の給紙命令が発せられる。
【００４７】
以下同様に、時間ｔ3、ｔ4、…、ｔnにおいて記録シートが一枚ずつ給紙され、それに伴って第二センサ２２の目標温度Ｔ２ｃが逐次更新され、第二センサ２２に基づいて加熱ロール１１の温度制御が行なわれる（図１０参照）。
【００４８】
一方、連続して2枚目以降の記録シートが給紙されない場合には、制御部３０は、複写を終了するか否かを判断し（Ｓ１２３）、終了しない場合には2枚目以降の記録シートの給紙を待つ（Ｓ１１９）。終了する場合には、制御部３０は、リトラクト制御部３２を介して当接機構４１に当接命令を発する。そして、当接機構４１は第一センサ２１を加熱ロール１１表面に当接させる（Ｓ１２４）。さらに、それまでの第ニセンサ２２による温度制御から第一センサ２１による温度制御へ切り替え（Ｓ１２５）、処理を終了する（Ｓ１２６）。
【００４９】
◎調整モード
図１２及び図１３は、調整モード（図７のＳ２参照）における複写機７の詳細な動作をフローチャートにより説明するものである（Ｓ２０１〜Ｓ２１１までが図１２、Ｓ２１２〜Ｓ２２１までが図１３）。また、図１４は、調整モードにおける第一、第二、第三、第四の各センサ２１、２２、２３、２４の計測値Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４と、複写指示、回動指示、通電指示、画像形成指示、リトラクト指示、第一センサによる温度制御か第二センサにより温度制御かを、それぞれ経時的に示すものである。
【００５０】
時間０において、タッチパネルやスタートボタン等のユーザインタフェイス５１から定着装置１の自動温度制御調整（調整モード）が指示された場合、又は複写機７が定着装置１の交換を検知して自動的に自動温度制御調整が行なわれる（Ｓ２０１）。制御部３０は、その時の加熱ロール１１の表面温度の第一センサ２１による計測値Ｔ１（＝Ｔ１0）と、加圧ロール１２の表面温度の第三センサ２３による計測値Ｔ３（＝Ｔ３0）とをそれぞれメモリ３０１に記憶する（Ｓ２０２）。
【００５１】
制御部３０は、これらの記憶された計測値Ｔ１0、Ｔ３0と予めメモリ３０１に記憶されている式▲１▼とにより、定着装置の回転開始温度Ｄ0を演算する。さらに、制御部３０は、演算された定着装置の回転開始温度Ｄ0と予めメモリ３０１に記憶されている式▲２▼とにより温昇率測定開始温度ＴRSを演算し、演算された定着装置の回転開始温度Ｄ0と予めメモリ３０１に記憶されている式▲３▼とにより温昇率測定終了温度ＴREを演算する（Ｓ２０３）。
【００５２】
次に、制御部３０は、通電制御部３１を介してハロゲンランプ１０に７０％の通電率で電力の供給を開始する（Ｓ２０４）。そして、制御部３０は、加熱ロール１１の表面温度の第一センサ２１による計測値Ｔ１が、Ｓ１０３においてそれぞれ演算した温昇率測定開始温度ＴRSから温昇率測定終了温度ＴREに達するまでの時間ｔをカウントする（Ｓ２０５〜Ｓ２０７）。そして、制御部３０は、カウントした時間ｔと予めメモリ３０１に記憶されている式▲４▼とにより、第一センサ２１部分の温昇率ＴＲ１ｋを演算する（Ｓ２０８）。
【００５３】
同時に、第一センサ２１による計測値Ｔ１が温昇率測定開始温度ＴRSに達した際の第二センサによる計測値Ｔ２（＝Ｔ２RS）と第四センサによる計測値Ｔ４（＝Ｔ４RS）をメモリ３０１に記憶し、第一センサ２１による計測値Ｔ１が温昇率測定終了温度ＴREに達した際の第二センサによる計測値Ｔ２（＝Ｔ２RE）と第四センサによる計測値Ｔ４（＝Ｔ４RE）をメモリ３０１に記憶する。そして、制御部３０は、これらの計測値Ｔ２RS、Ｔ４RS、Ｔ２RE、Ｔ４RE、予めメモリ３０１に記憶されている式▲４▼−２、▲４▼−４により、それぞれ第ニセンサ２２部分の温昇率ＴＲ２ａ、第四センサ２４部分の温昇率ＴＲ４ａを演算する（Ｓ２０８）。
【００５４】
図１５は、図１４の温度グラフの一部を拡大したもの、すなわち、第一センサ２１による計測値Ｔ１が、温昇率測定開始温度ＴRSから温昇率測定終了温度ＴREに達するまでの時間ｔにおける、第一、第二、第四の各センサ２１、２２、２４による計測値Ｔ１、Ｔ２、Ｔ４の値を経時的に示すグラフである。
【００５５】
制御部３０は、先に行なわれた通常モードにおいてＳ１０８で演算された第一センサ２１部分の温昇率ＴＲ１ａ、予めメモリ３０１に記憶されている式▲５▼、Ｓ２０８において演算されメモリ３０１に記憶されている第一、第二、第四センサ２１、２２、２４部分のそれぞれの温昇率ＴＲ１ｋ、ＴＲ２ｋ、ＴＲ４ｋにより、予測供給電力ＰＷを演算する（Ｓ２０９）。そして、演算された予測供給電力ＰＷと予めメモリ３０１に記憶されているテーブルとにより定着装置の回動開始後の通電比率Ｐｘを選択する（Ｓ２１０）。
【００５６】
さらに加熱ロール１１の表面温度が上昇し、第一センサ２１による計測値Ｔ１がＳ２０３で演算した定着装置回動開始温度Ｄ0に達すると、制御部３０は、回動制御部３３を介してモータ４３に回転命令を発し、加熱ロール１１及び加圧ロール１２を回転させる。また、制御部３０は、回転命令を発してから所定時間後に搬送制御部３５を介して図示しない搬送系に給紙命令をに発する。さらにこの際、制御部３０は、画像形成制御部３４を介して図示しない画像形成系に画像形成禁止命令を発している（Ｓ２１２）。
【００５７】
給紙命令を発すると同時に、制御部３０は、制御部３０内の送行枚数カウンタを「１」に設定し（Ｓ２１３）、加熱ロール１１の表面温度の第一センサ２１による計測値Ｔ１（＝Ｔ１ｋ（１））と第二センサ２２による計測値Ｔ２（＝Ｔ２ｋ（１））とをそれぞれメモリ３０１に記憶する（Ｓ２１４）。
【００５８】
制御部３０は、ハロゲンランプ１０に７０％の通電率で電力を供給していたが（Ｓ２０４参照）、一枚目の給紙と同時に通電制御部３２に命令を発し、その通電率をＳ２１０で選択した通電率Ｐｘに変更する（Ｓ２１５）。そして、第一センサ２１を加熱ロール１１に当接させたまま第一センサ２１による温度制御（目標温度Ｔ１ｃ＝１８０〔°〕）を続ける（Ｓ２１６）。
【００５９】
制御部３０は、記録シートを１０枚給紙するまで、画像形成をしていない白紙状態の記録シートを時間ｔ1、ｔ2、…に一枚ずつ給紙し続け、制御部３０内の送行カウンタによりその数をカウントする（Ｓ２１７、Ｓ２１８）。そして、時間ｔ10において十枚目の記録シートを給紙する際（図１４参照）、加熱ロール１１の表面温度の第一センサ２１による計測値Ｔ１（＝Ｔ１ｋ（１０））と第二センサ２２による計測値Ｔ２（＝Ｔ２ｋ（１０））とをそれぞれメモリ３０１に記憶する（Ｓ２１９）。
【００６０】
制御部３０は、温度制御条件を更新する（Ｓ２２０）。ここでは、式▲５▼と式▲７▼とを書き換える。つまり、式▲５▼中のＴＲ１ｋ、ＴＲ２ｋ、ＴＲ４ｋを前回の調整モードで得た値から、今回の調整モード（Ｓ２０８）で得た値に更新する。また、式▲７▼中のＴ１ｋ（１）、Ｔ１ｋ（１０）、Ｔ２ｋ（１）、Ｔ２ｋ（１０）を前回の調整モードで得た値から、今回の調整モード（Ｓ２１４、Ｓ２１９）で得た値に更新する。なお、式▲７▼で補正係数Ｒｙを書き換えることにより、結果として式▲６▼を書き換えることになる。そして、自動温度制御モードを終了する（Ｓ２２１）。
【００６１】
以上、本実施例に係る複写機７の動作を説明した。
【００６２】
図１６は、本実施例の変形例に係る複写機７'の制御系をブロック図により説明するものである。この変形例では、第四センサ２４と制御部３０との間にコネクタ２４ａ、ｂが設けられている。このように複写機を構成することで、調整モード（図７のＳ２参照）のときのみ第四センサ２４を複写機７'に複写機側コネクタ２４ａとセンサ側コネクタ２４ｂとを嵌合させることにより取り付け、調整モードが終了すると複写機側コネクタ２４ａとセンサ側コネクタ２４ｂとの嵌合を解除し、第四センサ２４を取り外すことができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、熱源や定着回転体の製造ばらつきによらず、しかも人手を借りることなくその個々の画像形成装置に好適な制御条件で定着装置の温度制御が可能な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、請求項１に係る発明の概念を説明するものである。
【図２】図２は、請求項２に係る発明の概念を説明するものである。
【図３】図３は、本発明の実施態様に係る複写機の概略を説明するものである。
【図４】図４は、本発明の実施態様に係る複写機の定着装置の概略を説明するものである。
【図５】図５は、本発明の実施態様に係る複写機の制御系をブロック図により説明するものである。
【図６】図６は、制御部のメモリ内に予め記憶されている演算式と演算テーブルとを示すものである。
【図７】図７は、本発明の実施態様に係る複写機の基本的な動作をフローチャートにより説明するものである。
【図８】図８は、本発明の実施態様に係る複写機の通常モードにおける動作をフローチャートにより説明するものである。
【図９】図９は、本発明の実施態様に係る複写機の通常モードにおける動作をフローチャートにより説明するものである。
【図１０】図１０は、本発明の実施態様に係る複写機の通常モードにおける温度計測値の変化とその際の各制御部の動作を説明するものである。
【図１１】図１１は、通電率を説明するものである。
【図１２】図１２は、本発明の実施態様に係る複写機の調整モードにおける動作をフローチャートにより説明するものである。
【図１３】図１３は、本発明の実施態様に係る複写機の調整モードにおける動作をフローチャートにより説明するものである。
【図１４】図１４は、本発明の実施態様に係る複写機の調整モードにおける温度計測値の変化とその際の各制御部の動作を説明するものである。
【図１５】図１５は、本発明の実施態様に係る複写機の調整モードにおける温度計測値の変化をより詳細に説明するものである。
【図１６】図１６は、本発明の実施態様の変形例に係る複写機の制御系をブロック図により説明するものである。
【符号の説明】
１…定着装置、１０…ハロゲンランプ、１１…加熱ロール、１２…加圧ロール、２１…第一センサ、２２…第二センサ、２３…第三センサ、２４…第四センサ、３０…制御部、３１…リトラクト制御部、３２…通電制御部、３３…回動制御部、３４…画像形成制御部、３５…搬送制御部、４１…リトラクト機構、７…複写機
Claims (4)
- 少なくともその一方には熱源を有し互いに圧接して回転する一対の定着回転体と、当該定着回転体の表面温度を計測する温度センサと、当該温度センサの計測値に基づいて所定制御条件で当該熱源を制御する制御手段とを備える画像形成装置において、
当該制御手段は、記録シート上にトナー像を保持させた状態で当該一対の定着回転体の圧接部分を通過させる通常モードと記録シート上にトナー像を保持させない状態で当該一対の定着回転体の圧接部分を通過させる調整モードとを備え、
調整モードでは記録シートが当該一対の定着回転体の圧接部分を通過しない非通紙時と通過する通紙時における定着回転体の表面温度に基づいて当該制御条件を調整し、通常モードではその調整された制御条件で熱源の制御を行なうことを特徴とする画像形成装置。 - 上記定着回転体は、その表面に記録シートが接触し得る通紙領域と接触し得ない非通紙領域とを有し、上記温度センサは、定着回転体の表面に対して接離自在であり当該通紙領域の表面温度を計測する通紙領域温度センサと、当該非通紙領域の表面温度を計測する非通紙領域温度センサとを有し、
上記制御手段は、調整モードにおいて当該通紙領域温度センサを定着回転体表面に対して当接させその温度を計測するとともに、通常モードの通紙中において当該通紙領域温度センサを定着回転体表面に対して離間させ当該非通紙領域温度センサにより定着回転体表面の温度を計測する請求項１に記載の画像形成装置。 - 上記制御手段は、定着回転体の通紙前における表面温度の温度変化率に基づいて当該制御条件を調整及び／又は当該熱源を制御する請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
- 上記非通紙領域温度センサを２つ設け、そのうち一方の非通紙領域温度センサを画像形成装置に対して着脱自在にし、調整モード時にのみ取りつけ、それ以外のときは取り外す請求項２に記載の画像形成装置。
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