JP5454254B2

JP5454254B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5454254B2
Application number: JP2010059155A
Authority: JP
Inventors: 齋藤一哉
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2010-03-16
Filing date: 2010-03-16
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2030-03-16
Also published as: US8849140B2; JP2011191627A; US20110229180A1

Description

本発明は、電子写真式複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

従来の画像形成装置においては、像担持体から記録媒体に転写された未定着画像を加熱定着することにより複写物や記録物が得られる。定着においては、未定着画像を担持している記録媒体を定着ローラなどにより狭持加圧しながら未定着画像を加熱し、未定着画像中に含まれる現像剤、特にトナーの溶融軟化及び記録媒体への浸透を行わせ、記録媒体にトナーを定着させている。

そして、これらの画像形成装置においては、省エネルギー化としてウォームアップ時の消費電力を低減させるために、定着ローラの芯金肉厚を薄くし、ローラの蓄熱効果を少なくし、また熱源の供給電力も低くしてきている。しかし、このような画像形成装置のうちコピー等の処理速度が速い機械では、定着ローラに熱源（ハロゲンヒーター等）から供給される熱量より、記録媒体が奪っていく熱量の方が多いため、連続コピーをすると定着ローラの温度が低下してくる。定着ローラや加圧ローラの温度がある一定温度以下になると、記録媒体に与える熱量が低下しすぎてトナーが充分溶融しないで定着ニップ部を通過するため、トナーの定着性が悪くなる。そこで、定着性を確保するため、定着ローラや加圧ローラの温度がある一定値以下になると定着ニップ部に搬送される用紙の給紙間隔を広げて定着ローラや加圧ローラに十分に蓄熱される時間を確保して定着性を向上させる制御（ＣＰＭダウン制御）が行われている。
ここで、ＣＰＭは単位時間当たりのコピー枚数（ＣｏｐｙｐｅｒＭｉｎｕｔｅｓ）を表す。

特許文献１は、リロード直後の制御誤差をなくし、定着品質の向上を図るために、待機状態から複写動作に入る場合、用紙サイズ及び紙種を検出してＣＰＭダウン制御開始枚数を決定し、通紙開始時の定着ローラの温度を検出して補正されたＣＰＭダウン制御開始枚数を決定し、連続通紙枚数をカウントし、その枚数に応じてＣＰＭダウン制御を開始する通紙枚数を変更することを開示している。

特許文献２は、電源変動値をチェックし、これと設定複写枚数とにより定着温度の低下とその回復時間を予測して事前に時間当たりの複写速度を低下させることを開示している。

しかしながら、従来、定着装置の加熱力や通紙枚数に応じた最適な定着不良防止策を選択することができず、場合によっては必要以上に定着装置を加熱させるために加熱時間が長くなってユーザーの待機時間を長引かせ、また複数枚の印刷にかかる時間も長くなって生産性が低下していた。

そこで、本発明は、入力電圧やヒータ出力の公差などの定着装置の加熱力、通紙枚数、紙種及び温湿度などの定着装置の使用環境に基づいて、最適な加圧給紙許可制御とＣＰＭダウン制御の有無を選択し、定着不良を防止すると共に生産性を増大させることを目的とする。

この目的は、本発明によれば、定着部材、該定着部材を加熱する加熱手段、該定着部材側の温度を検知する温度検知手段、記録媒体に転写された未定着画像を該記録媒体に定着させるための定着ニップ部を該定着部材と共に形成する加圧部材、及び該加圧部材側の温度を検知する温度検知手段を有する定着装置と、印刷ジョブ枚数を入手する手段と、を有する画像形成装置において、装置の電源ＯＮ時に前記定着部材側の温度が５０℃未満である場合に、装置の電源ＯＮ後の所要の温度区間での前記定着部材側の昇温に要する時間又は時間と温度の勾配を計測し、当該時間又は当該勾配に基づいて前記定着装置の加熱力の大小を判定し、該加熱力の大小に応じて、前記印刷ジョブ枚数の出力がより早く終了するように、前記加圧部材側の温度が給紙許可温度に達したときに給紙を許可する給紙許可制御とＣＰＭダウン制御の少なくとも一方を行うことにより解決される。

また、前記時間又は前記勾配が第１所定値以下であって前記加熱力が大きいとき、前記加圧部材側の温度が第１給紙許可温度に達したときに給紙を許可する給紙許可制御を行い且つＣＰＭダウン制御を行わない第１制御を行い、前記時間又は前記勾配が第１所定値より大きく前記加熱力が小さいとき、前記加熱力と前記印刷ジョブ枚数に基づいて１又は複数枚の記録媒体の通紙後における前記定着装置の温度の落ち込み程度の予測を行い、予測結果に基づいて、前記第１制御を行うか、前記加圧部材側の温度が第２給紙許可温度に達したときに給紙を許可する給紙許可制御を行うか又は第１所定割合でＣＰＭダウン制御を行うかを選択する第２制御を行うか、前記加圧部材側の温度が第３給紙許可温度に達したときに給紙を許可する給紙許可制御を行うか又は第２所定割合でＣＰＭダウン制御を行うかを選択する第３制御を行うと好ましい。
さらに、前記第２制御及び前記第３制御において、前記給紙許可制御と前記ＣＰＭダウン制御のうち、前記印刷ジョブ枚数の出力がより早く終了する制御が選択されると好ましい。

また、前記時間又は前記勾配が第１所定値より大きく第２所定値以下であって前記加熱力が少し低下しているときに、前記第１制御又は前記第２制御を行い、前記時間又は前記勾配が第２所定値より大きく前記加熱力が大幅に低下しているときに、前記第１制御又は前記第３制御を行うと好ましい。
さらに、前記加熱力が小さいとき、前記印刷ジョブ枚数が所定枚数以下であるときに前記第１制御を行うと好ましい。

また、前記加熱力が小さいとき、前記印刷ジョブ枚数が所定枚数よりも多いときに前記第２制御又は前記第３制御を行うと好ましい。
さらに、前記第２給紙許可温度は前記第１給紙許可温度よりも高く、前記第３給紙許可温度は前記第２給紙許可温度よりも高いと好ましい。

また、前記第２所定割合の大きさは前記第１所定割合の大きさよりも小さいと好ましい。
さらに、前記加熱力が小さく、リロード時に前記印刷ジョブ枚数が確定していないとき、前記第１制御、前記第２制御及び前記第３制御に代えて、前記第１所定割合又は前記第２所定割合で前記ＣＰＭダウン制御のみを行うと好ましい。

また、前記定着部材側の温度を検知する温度検知手段及び前記加圧部材側の温度を検知する温度検知手段の検出結果に基づいて、前記印刷ジョブ枚数に関わらず、前記給紙許可制御を行うか又は前記ＣＰＭダウン制御を行うかが選択されると好ましい。
さらに、記録媒体の種類の情報を入手する手段を有し、初期ＣＰＭの値と前記給紙許可温度を記録媒体の種類に応じて独立に設定することができると好ましい。

また、前記定着装置の近傍に温湿度情報を入手する手段を有し、初期ＣＰＭの値と前記給紙許可温度を温湿度情報に応じて独立に設定することができると好ましい。
さらに、前記加圧部材側の温度に基づいて前記定着部材側の目標温度をリアルタイムで変更すると好ましい。

本発明によれば、定着部材側がリロード温度に到達するまでの昇温時間又は温度と時間の勾配を計測し、定着装置の加熱力が通常通りか低下しているかを判断し、加熱力に基づいて制御を変更するため、加熱力が低下している場合に、装置の立ち上げ直後などの定着装置が冷えている状態においても、印刷ジョブがなるべく早く終了するように、かつ定着不良を生じさせずに、１又は複数枚の記録媒体を定着装置に通紙・定着させて高い画像品質のトナー画像を得ることができる。

本発明のカラープリンタなどの画像形成装置の一例を示す概略断面図である。本発明の定着装置の一例を示す概略断面図である。定着装置を加熱ローラ側から見た概略斜視図である。定着装置における加熱手段と非接触式温度センサの位置関係の一例を示す展開図である。本発明の定着装置における制御方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を添付図面に従って説明する。
図１は、本発明の定着装置が設けられるカラープリンタなどの画像形成装置１００の一例を示す概略断面図である。画像形成部には、複数の（図示した例では４つの）画像形成手段１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ及び１Ｋが設けられている。この第１乃至第４の画像形成手段１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ及び１Ｋはそれぞれ同一の構成を有するが、対応するトナー色だけが異なっており、これら画像形成手段において、例えばイエロートナー像、シアントナー像、マゼンタトナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成される。なお、これら画像形成手段は現像剤（トナー）色の違い以外はそれぞれ同一の構成であるため、以下の説明では参照符号におけるＹ、Ｃ、Ｍ及びＫの添え字を適宜省略して説明する。

画像形成手段１には、静電潜像担持体であるドラム状の感光体２が配置されており、感光体２の周りに、帯電部材３、現像装置４及びクリーニング手段５が設けられている。この感光体２は時計回りに回転駆動し、感光体２の表面には帯電部材３が圧接されていて、この帯電部材３は、感光体２の回転駆動に伴い従動回転する。また、この帯電部材３には、図示しない高圧電源により所定のバイアス電圧が印加され、回転駆動する感光体２の表面を一様に帯電できるようになっている。なお、ここに図示した帯電部材３は、感光体２に接触するローラ状部材を採用しているが、コロナ放電などを利用する非接触式のものを採用することも可能である。

また、４つの画像形成手段１の斜め下方にはこれらに平行して露光装置６が設けられている。この露光装置６は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどの適宜適切な構成部材を有しており、各色トナーの画像データに応じて形成された画像情報に基づいて、帯電部材３により帯電させられた各感光体２を露光し、それぞれの感光体２上に静電潜像を作り出す。この露光装置６を用いて感光体２上に形成された静電潜像は、感光体２の回転により現像装置４を通るときに各色トナーが付与されることで現像され、顕像化される。なお、当該画像形成装置内部の上方には、イエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの各色トナーが充填されたトナーボトル１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ及び１１Ｋが配置されており、トナーボトル１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ及び１１Ｋから図示しない搬送経路を介して、所定補給量のトナーがそれぞれ各色現像装置４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ及び４Ｋに補給されるようになっている。

さらに、各画像形成手段の感光体２に対向して、中間転写体として構成された無端ベルト状の中間転写ベルト７が配置され、この中間転写ベルト７の表面には各感光体２が当接している。図１に示した中間転写ベルト７は、複数の支持ローラ（例えば、支持ローラ９ａ，９ｂなど）に巻き掛けられて構成されている。図示した例では、支持ローラ９ａが、図示しない駆動源としての駆動モータと連結されており、この駆動モータの駆動によって中間転写ベルト７は図中反時計回りに回転移動し、これに伴って従動回転可能な支持ローラ９ｂも回転する。また、中間転写ベルト７の内側には、ベルトを挟んで感光体２に対向して位置する一次転写ローラ８が配置されている。この一次転写ローラ８に図示しない高圧電源から一次転写バイアスが印加され、現像装置４により顕像化されたトナー像が中間転写ベルト７に一次転写されるようになっている。なお、一次転写されずに感光体２上に残された一次転写残トナーは、感光体２による次の画像形成動作に備えるためにクリーニング装置５により除去され、感光体２上におけるトナーは完全に除去される。

さらに、中間転写ベルト７の駆動方向下流側に、二次転写装置としての二次転写ローラ１０が設けられている。この二次転写ローラ１０は、中間転写ベルト７を挟んで支持ローラ９ｂと対向しており、二次転写ローラ１０と支持ローラ９ｂとで中間転写ベルト７を介して二次転写ニップ部を形成している。また、画像形成装置は、記録媒体Ｓの積載部としての給紙カセット１２、給送コロ１３に加え、レジストローラ対１４などを備えると共に、二次転写ローラ１０から見て記録媒体Ｓの搬送方向下流側には、定着装置２０及び排紙ローラ対１５が設けられている。

次に、画像形成動作について説明する。
先ず、感光体２が図示しない駆動源により時計回りに回転駆動され、このとき感光体２表面に図示しない除電装置からの光が照射されて表面電位が初期化される。次いで、感光体２の表面は、帯電部材３によって所定の極性に一様に帯電される。次いで、感光体２表面には露光装置６からのレーザ光が照射され、これによって感光体２表面に静電潜像が形成される。このとき各感光体２に露光される画像情報は、所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの各トナー色情報に分解した単色の画像情報である。そして、感光体２上に形成された静電潜像は、現像装置４を通る際に現像装置４からの各色トナー（現像剤）が付与され、顕像化されたトナー像として可視化される。

また、中間転写ベルト７は、図中反時計回りに走行駆動させられる一方、一次転写ローラ８には、感光体１上に形成されたトナー像のトナー帯電極性と逆極性の一次転写電圧が印加される。これにより、感光体２と中間転写ベルト７との間に転写電界が形成され、感光体２上のトナー像が、その感光体２と同期して回転駆動される中間転写ベルト７上に静電的に一次転写される。このようにして、一次転写される各色トナー像は、中間転写ベルト７の搬送方向上流側から逐次タイミングを併せて中間転写ベルト７上に重ね合わされ、所望のフルカラー画像が形成される。

一方、画像形成される記録媒体Ｓは、給紙カセット１２に積載された記録媒体束から給送ローラ１３などの搬送部材によってレジストローラ対１４まで一枚ごとに分離されて給送される。その際、搬送された記録媒体Ｓの先端は、回転駆動を開始していないレジストローラ対１４のニップ部に突き当たり、ループを形成し、記録媒体Ｓのレジストレーションが行われる。その後、中間転写ベルト７上に担持されたフルカラートナー像とのタイミングを図って、レジストローラ対１４の回転駆動が開始され、支持ローラ９ｂと二次転写ローラ１０で構成される二次転写ニップ部に向けて記録媒体Ｓが送出される。本実施形態では、二次転写ローラ１０に中間転写ベルト７表面におけるトナー像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加され、これにより中間転写ベルト７表面に形成されたフルカラートナー像が記録媒体Ｓ上に一括して転写される。次いで、トナー像を転写された記録媒体Ｓは定着装置２０まで搬送され、定着装置２０を通過するときに熱と圧力を加えられ、永久画像としてトナー像が記録媒体Ｓに定着させられる。次いで、記録媒体Ｓは、排紙ローラ対１５を介して排出トレイなどの記録媒体排出部に排出され、画像形成動作が完了する。なお、二次転写ニップ部で転写されずに中間転写ベルト７上に残留した残留トナーは、中間転写ベルトクリーニング手段１６により取り除かれ回収される。

次に、図２〜４を用いて本発明の定着装置２０について詳細に説明する。図２は、定着装置２０の一例を示す概略断面図であり、図３は、この定着装置２０を加熱ローラ２４側から見た概略斜視図であり、図４は、定着装置２０における加熱手段２３と非接触式温度センサ２６の位置関係の一例を示す展開図である。

定着装置２０は、定着部材としての定着ベルト２５と、当該定着ベルト２５が掛け回される定着ローラ２１及び加熱ローラ２４と、定着ローラ２１に定着ベルト２５を介して対向圧接する加圧部材としての加圧ローラ２２などを備えて成る。また、テンションローラ２７が定着ベルト２５の内面から適度な押圧力で定着ベルト２５を押圧し、定着ベルト２５に適当な張力を付与している。そして、定着ローラ２１に定着ベルト２５を介して加圧ローラ２２が圧接することにより、定着ベルト２５と加圧ローラ２２とで定着ニップ部が形成されている。この定着ニップ部で記録媒体Ｓが挟持されながら搬送される際に、加圧ローラ２２からの押圧力と、加熱手段２３の加熱作用により加熱された加熱ローラ２４からの伝熱により加熱された定着ベルト２５の熱とが記録媒体Ｓに加えられ、トナー像が記録媒体Ｓに定着される。なお、本実施形態では、加熱ローラ２４内部には、加熱手段としての２本の中央部ヒータ２３ａと端部ヒータ２３ｂで構成された抵抗加熱ヒータ２３が内蔵されている。

定着ベルト２５は、加熱に耐えうる耐熱性を有しており、その表面に記録媒体Ｓの凹凸に対応するための弾性層を有している。代表的な定着ベルト２５の構成としては、基材となる８０μｍ厚のポリイミド樹脂に、弾性層としての２００μｍ厚のシリコーンゴム、さらに１０μｍ厚のＰＦＡ層（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニールエーテル共重合体層）を積層したものが挙げられる。なお、弾性層として、トナーや紙粉などに対する離型性が優れているものを採用できる場合には、表面のＰＦＡ層を省略することもできる。

挟持搬送される記録媒体Ｓに適当な面圧とニップ幅を適用することができる定着ニップ部を形成するために、定着ローラ２１及び加圧ローラ２２は、ゴムのような弾性体又はスポンジなどの発泡体を用いて構成されるのが一般的である。本実施形態では、定着ローラ２１には、硬度が３５Ｈｓ程度のスポンジローラを採用し、加圧ローラ２２の表面には、３ｍｍ程度の厚みと６０Ｈｓ程度の硬度を有するゴムを採用した。

また、定着ベルト２５が回転駆動する際に、これが定着ローラ２１又は加熱ローラ２４の端部のどちらか一方に寄り、これらローラの端部に乗り上げてしまうことを防止するために、サイドガイド（図示せず）を用いることもできる。サイドガイドはベルト寄りを規制するものであり、ローラの端部に定着ベルト２５が寄っていったとしても、サイドガイドとの接触によりそれ以上のベルト寄りが規制される。

図４に示すように、加熱ローラ２４内に配置される加熱手段の抵抗発熱ヒータ２３は、軸方向に見て、中央部ヒータ２３ａと端部ヒータ２３ｂとの２本で構成されており、これらヒータ２３ａ及び２３ｂは、それぞれ別の非接触式温度センサ２６ａ，２６ｂで制御される。また、ここでは２本のヒータ２３を使用しているため、２つの温度センサ２６を用いているが、３つ以上の温度センサを用いてもよい。中央部ヒータ２３ａと端部ヒータ２３ｂの２つのヒータで加熱手段２３を構成するのは、記録媒体Ｓのサイズに応じて点灯率（デューティー・サイクル）を異ならせることで、端部温度上昇を抑制し且つ無駄な消費電量を抑えることと、加熱手段を２本に分けることでフリッカー対策とすることにある。

具体的には、記録媒体Ｓのサイズが大きいときには、中央部ヒータ２３ａ及び端部ヒータ２３ｂを同じような点灯率で使用する一方、記録媒体Ｓのサイズが小さいときには、端部ヒータ２３ｂの点灯率を大きく下げ、加熱する必要のない部分の消費電力及び加熱を抑える。なお、本実施形態では、加熱ローラ２４及び定着ベルト２５の異なる位置を加熱できるように、加熱手段２３を２つのヒータで構成しているが、３以上のヒータ又は１つのヒータで加熱手段を構成してもよい。その際、それぞれの加熱手段２３を制御するために、加熱手段の加熱位置に対応する位置に非接触式温度センサ２６を加熱手段に対応する数だけ設けてもよい。

なお、本実施形態では、加熱手段２３により定着ベルト２５の内側から加熱を行っているが、加熱手段２３はこれに限られず、例えば、ハロゲンヒータの輻射熱を用いて定着ベルト２５の外側から加熱を行ってもよいし、誘導加熱装置や磁気加熱装置を採用してもよい。

非接触式温度センサ２６ａ及び２６ｂは、中央部ヒータ２３ａと端部ヒータ２３ｂの発熱電気抵抗部２３ａω及び発熱電気抵抗部２３ｂωに対応する外部位置に配置され、非接触式温度センサ２６ａにはサーモパイルを、非接触式温度センサ２６ｂには、非接触式サーミスタを採用している。このように、加熱手段２３の加熱位置に対応する位置に非接触式温度センサ２６を配置することで、より正確に温度制御をすることが可能となる。

ここで、サーモパイルは、測定対象温度センサとして、温接合部と冷接合部とを備えたセンサであり、熱電対を多数直列につないだ温接合部に対象物から放射される赤外線を集光することにより、冷接合部との温度差に応じた起電力を発生させることで温度測定を行うことができる時間応答性のよいセンサである。サーモパイル自身の温度、特に冷接合部の温度によって測定結果が異なるため、すなわちセンサの雰囲気温度に測定結果が依存するため、その温度変化を補うためにセンサ周囲温度を測定する雰囲気温度センサを有している。

また、非接触式サーミスタは、温度によって抵抗値が変化するサーミスタ対から成るセンサであり、対象物の温度を検出する測定対象温度センサと、当該センサの周囲温度を検出する雰囲気温度センサから構成されていて、雰囲気温度センサの検出値によって測定対象温度センサの検出温度を補正している。非接触式サーミスタは、サーモパイルよりも応答性に関して劣るが安価であるという利点がある。

なお、本実施形態では、非接触式温度センサとして、サーモパイル２６ａと非接触サーミスタ２６ｂの異なる種類のセンサを用いているが、これに限定されることなく同種の非接触式温度センサを用いることもできる。また、非接触式温度センサとしては、サーモパイルや非接触サーミスタに限られず、測定対象の表面温度を測定するための測定対象温度センサとセンサの雰囲気温度を測定する雰囲気温度センサとを有していて、定着ベルト２５の表面温度を適切に監視・制御できるセンサであれば、言い換えれば、記録媒体Ｓへのトナーの適切な定着性を維持させるために、定着ベルト２５の表面温度を適切に監視・制御できるセンサであればよい。

上記のように構成された画像形成装置は、電源が投入されると直ちに、非接触式温度センサ２６ａ，２６ｂの出力に応じて熱源である抵抗加熱ヒータ２３の点灯率を制御しながらこれを作動させて加熱ローラ２４、定着ローラ２１及び定着ベルト２５の加熱を開始すると共に、定着装置内の温度検知手段（図示せず）により加圧ローラ２２の表面温度の検出を開始する。そして、加圧ローラ２２の表面温度が用紙の未定着画像を定着できる温度に達したら複写開始可能となり、その旨を図示しない操作パネル上に表示する。しかし、装置の立ち上げ直後などの定着装置２０（特に、加圧ローラ２２）の蓄熱量が少ない場合には、加圧ローラ２２に接している定着ベルト２５や定着ローラ２１の熱が加圧ローラ２２に奪われてしまうため、これらの部分を加熱するためには、加圧ローラ２２が十分な蓄熱量を有している安定時よりも多くの電力が必要となり、投入電力が十分でなければ定着装置２０は定着に必要な温度を維持できず、定着不良が生じてしまう。

この定着不良を防止するために、ＣＰＭダウン制御を行って加圧ローラ２２を加熱しながら印刷ジョブを開始するという制御が従来から行われている。しかしながら、このような制御では、定着装置２０の加熱力を把握しておらず、また入力電圧やヒータ出力の公差などに依存する加熱力の変動があるために、最適な定着不良の防止策が実現されておらず、複数枚の印刷にかかる時間も長くなって生産性が低下してしまう。

言い換えれば、入力電圧やヒータ出力の公差などの定着装置の加熱力に依存して、装置の立ち上げ直後の通紙時における定着装置の温度の落ち込みの程度は変化するため、定着装置の加熱力が小さく通紙時の温度の落ち込みが大きいときは、定着不良が生じる恐れがある。ここで、ヒータ出力の公差とは、例えば定格出力が５００Ｗのヒータであっても、実際の出力は幅を有するため例えば４７５Ｗ〜５２５Ｗの範囲になる場合があることを意味し、従って定着装置の加熱力も大きくなったり小さくなったりする。定着装置の加熱力が小さい場合には電力不足により定着に必要な目標温度をキープできず、温度が落ち込んでしまう。そして、そのような状況では、リロード温度（通紙可能最低温度）に到達するまでの昇温時間も長くなる。

そこで、本発明では、リロード温度に到達するまでの昇温時間又は温度と時間の勾配を計測し、定着装置２０の加熱力が通常通りか、すなわち入力電圧が定格出力に近いか、定着装置２０の加熱力が低下しているか、すなわち電圧降下しているかを判断し、加熱力などに従って制御を変更することにした。これにより、入力電圧が定格出力よりも低い場合でも、装置の立ち上げ直後などの定着装置２０が冷えている状態においても定着性を低下させずに高い画像品質を保持してトナー画像を定着しつつ、印刷ジョブをなるべく早く終了させることができる。

図５は、本発明の特徴部である定着装置における制御方法を示すフローチャートである。
本実施例では、時間計測手段（図示せず）と非接触式温度センサ２６ａ，２６ｂによって、画像形成装置１００及び抵抗加熱ヒータ２３の電源ＯＮ後に、加熱ローラ２４、定着ローラ２１、定着ベルト２５などの加熱側のリロード温度が徐々に上昇していき、リロード温度が１００℃になった時間から１４０℃になるまでの時間間隔を計測することで、定着装置２０の加熱力を判断する。具体的には、時間間隔の長短に基づいて定着装置２０の加熱力の大小を判定し、加熱力の大小に従って、ＣＰＭダウン制御の有無や、加圧ローラ２２の温度条件である加圧給紙許可条件を選択・制御し、定着不良を起こすことなく最も効率よく短時間で全ての印刷ジョブを終了させるようにする。

ここで、定着装置２０には加圧ローラ２２の温度を検知する温度検知手段（図示せず）が設けられており、加圧給紙許可条件は検知された加圧ローラ２２の温度に基づく。
なお、この定着装置２０の加熱力の計測は、画像形成装置１００の立ち上げ時などにおいて、抵抗加熱ヒータ２３の電源ＯＮ時における加熱側の温度が５０℃未満である場合にのみ行ってもよい。

図５において、先ず、電源ＯＮ後に加熱側のリロード温度が１００℃になったときから１４０℃になるまでの到達時間が１０秒以下であるかどうか判定する（ステップＳ１）。そして、到達時間が１０秒以下であるときは（ステップＳ２）、通常の十分な加熱力があると判断される（これを、Ａ条件という）。Ａ条件の場合、十分な入力電圧があって定着装置２０の加熱力も十分な大きさであるため、ＣＰＭダウン制御などを行うことなく連続通紙することができ、高品質な定着画像が得られる。従って、Ａ条件では、用紙は初期ＣＰＭに対して１００％の割合で通紙され、すなわち、給紙間隔を広げるＣＰＭダウン制御は行われない（ステップＳ２）。さらに、定着装置２０の給紙を許可する条件として、加圧ローラ２２の温度条件（加圧給紙許可条件）を採用し、当該温度条件を９０℃に設定している（ステップＳ２）。よって、加圧ローラ２２側の温度が９０℃以上であれば速やかに印刷が開始され、９０℃未満であれば９０℃になるまで待って印刷が開始される。Ａ条件では、十分な入力電圧が得られるために、９０℃の時点で連続通紙しても、定着不良が生じない下限の温度（定着下限温度）未満になることはない。

一方、ステップＳ１において到達時間が１０秒より大きいと判断されたときは、次に、１００℃になったときから１４０℃になるまでの到達時間が１５秒以下であるかどうか判定する（ステップＳ３）。そして、到達時間が１５秒以下、すなわち、１０秒より大きく１５秒以内であるときは（ステップＳ４）、加熱力が通常よりも少し低下していると判定される（これを、Ｂ条件という）。Ｂ条件の場合、入力電圧が低下しており定着装置２０の加熱力も低下しているため、定着装置２０に多数枚の用紙を連続通紙すると定着下限温度未満になって定着不良が生じる恐れがある。よって、ステップＳ４では、通紙枚数に依存してその後の制御を決定する。通紙枚数が確定している場合、ユーザーがパーソナルコンピュータを介して又は装置本体の操作パネルを介して入力した通紙枚数（印刷ジョブ枚数）の情報を定着装置を制御しているコントローラ（図示せず）に送り、例えば、通紙枚数が５枚以下であるかどうか判定する（ステップＳ５）。ここで、本実施例では、Ｂ条件における、装置の立ち上げ直後の連続通紙による温度の落ち込み程度が予め測定されており、５枚の連続通紙枚数であれば、ＣＰＭダウン制御を行うことなく（初期ＣＰＭに対する割合１００％）、かつ通常の加圧給紙許可条件（温度９０℃）において、定着下限温度が維持されることは予め確認されている。従って、ステップＳ５において通紙枚数が５枚以下である場合、これらの通常の条件で印刷が開始される（ステップＳ６）。

また、ステップＳ５において、通紙枚数が６枚以上であると判定された場合、通常の条件で印刷を開始してしまうと、定着不良が生じる恐れがある（ステップＳ８）。よって、ここでは、ＣＰＭダウン制御を行って加圧ローラ２２を加熱しながら定着を行うか、加圧給紙許可条件を変更して加圧ローラ２２が十分加熱されてから定着を行うかを選択して、印刷ジョブをより早く終了させられるようにする（ステップＳ８）。ここで、どちらかの制御を選択するのは、加熱力と印刷ジョブ枚数によっては、加圧給紙許可条件を変更する制御を行わずにＣＰＭダウン制御のみを行った方が印刷ジョブがより早く終了する場合と、ＣＰＭダウン制御を行わずに加圧給紙許可条件を変更する制御のみを行った方が印刷ジョブがより早く終了する場合があるからである。
ここで、入力電圧の低下などにより定着装置２０の加熱力も低下しているため、ステップＳ８における加圧給紙許可条件の温度としては、ステップＳ２における９０℃よりも高い１００℃に設定し、連続通紙によっても定着下限温度未満にならないようにしている。また、ＣＰＭダウン制御においては初期ＣＰＭに対する割合を８０％とし、給紙間隔を広げて定着を行うことで定着下限温度未満にならないようにしている。

一方、ステップＳ４において、リロード時に通紙枚数が確定していなければ（ステップＳ７）、定着装置２０の加熱力であるＢ条件又はＣ条件に応じてＣＰＭダウン制御を行い、給紙間隔を広げて定着を開始することで定着不良を防止する。図示のように、Ｂ条件では、リロード温度に到達するまでの昇温時間を計測することより得られる定着装置の加熱力のレベルに応じて、初期ＣＰＭに対する割合を８０％としてＣＰＭダウン制御を行って印刷ジョブを開始することにより定着不良を防止している。

また、ステップＳ３において、到達時間が１５秒より大きいときは、加熱力が大幅に低下していると判定される（これを、Ｃ条件という）。次いで、通紙枚数に依存してその後の制御を決定する（ステップＳ９）。Ｃ条件の場合、Ｂ条件よりも加熱力が小さいため、通紙枚数が確定している場合には、例えば、通紙枚数が３枚以下であるかどうか判定する（ステップＳ１０）。そして、通紙枚数が３枚以下である場合、通常の条件、すなわち、ＣＰＭダウン制御を行うことなく（初期ＣＰＭに対する割合１００％）、かつ通常の加圧給紙許可条件（温度９０℃）で定着を開始する（ステップＳ１１）。ここで、３枚の連続通紙枚数は、前記と同様に、Ｃ条件において定着下限温度が維持されるものとして予め確認されたものである。Ｃ条件の場合、入力電圧の不足などにより定着装置の加熱力も大幅に低下しているため、連続通紙することができる用紙枚数は限られ、３つの条件中最少となる。

また、ステップＳ１０において、通紙枚数が４枚以上であると判定された場合、通常の条件で印刷を開始してしまうと、定着装置の定着温度が不足して定着不良が生じる恐れがある。よって、ステップＳ１３では、ＣＰＭダウン制御を行って加圧ローラ２２を加熱しながら定着を行うか、加圧給紙許可条件を変更して加圧ローラ２２が十分加熱されてから定着を行うかを選択して、印刷ジョブをより早く終了させられるようにする（ステップＳ１３）。ここで、Ｃ条件では、定着装置２０の加熱力は通常よりも大幅に低下しているため、ステップＳ１３における加圧給紙許可条件の温度としては、ステップＳ８における１００℃よりも高い１１０℃に設定し、連続通紙によっても定着下限温度未満にならないようにしている。また、ＣＰＭダウン制御においては初期ＣＰＭに対する割合をステップＳ８における８０％よりも低い６０％とし、給紙間隔をさらに広げて定着を開始することで定着下限温度未満にならないようにしている。

以上のように、本実施例では、加熱力の強さをＡ条件、Ｂ条件、Ｃ条件の３つに分類し、また給紙可能な加圧ローラ２２の温度条件として９０℃、１００℃、１１０℃の３種類を設定し、これらをテーブルから選択できるようにしているが、加熱力の強さを２つ又は４つ以上に分類し、温度条件としても２つ又は４つ以上の他の温度を設定してもよい。

さらに、用紙サイズや紙種によっては、リロード時に加熱ローラ２４の中央部に比べて端部が熱量不足となり、印刷ジョブ枚数に関わらず一枚目から定着不良が生じる恐れがある。この場合、数枚の通紙後に定着下限温度を下回ると予想されるときには、通紙枚数による振り分け（ステップＳ４，Ｓ５，Ｓ９，Ｓ１０）を行わず、またＣＰＭダウン制御も行わず、加熱力に応じて加圧給紙許可条件の変更のみを実行してもよい。具体的には、ユーザーがパーソナルコンピュータを介して又は装置本体の操作パネルを介して入力した紙種を判断してこれを定着装置を制御しているコントローラ（図示せず）に送り、ステップＳ１やステップＳ３において、Ａ条件、Ｂ条件、Ｃ条件の加熱力の強さを判断した後、Ａ条件では加圧給紙許可条件として例えば９０℃の温度条件を採用し、Ｂ条件では加圧給紙許可条件として例えば１００℃の温度条件を採用し、Ｃ条件では加圧給紙許可条件として例えば１１０℃の温度条件を採用して、加圧ローラ２２がこれらの温度に達したときに印刷を開始することで一枚目から定着不良が生じないようにする。

また、用紙サイズや紙種によっては、印刷ジョブ枚数に関わらず、加圧給紙許可条件を変更するよりもＣＰＭダウン制御を行って印刷ジョブを始めた方がプリントにかかる時間が短い場合には、加圧給紙許可条件の変更を行わずに、加熱力に応じてＣＰＭダウン制御のみを行ってもよい。具体的には、ステップＳ１やステップＳ３において、Ａ条件、Ｂ条件、Ｃ条件の加熱力の強さを判断した後、Ａ条件ではＣＰＭダウン制御を行わず（初期ＣＰＭに対する割合１００％）、Ｂ条件では例えば初期ＣＰＭに対する割合８０％でＣＰＭダウン制御を行い、Ｃ条件では例えば初期ＣＰＭに対する割合６０％でＣＰＭダウン制御を行い、定着不良が生じないようにする。

以上のように、本実施例では、ＣＰＭについて１００％、８０％、６０％の３種類のテーブル制御を行っているが、定着装置の加熱力と印刷ジョブ情報に応じて、ユーザーがＣＰＭの係数を自由に設定できるようにしてもよい。また加圧給紙許可条件も同様にユーザーが自由に設定できるようにしてもよい。

また、毎回加熱力を計測せずに、装置の立ち上げ時などの抵抗加熱ヒータ２３の電源ＯＮ時において、加熱ローラ２４、定着ローラ２１、定着ベルト２５などの加熱側の温度が５０℃未満である場合にのみ、定着装置の加熱力を計測してもよい。また、抵抗加熱ヒータ２３の電源ＯＮ時における加熱側温度が５０℃以上のときには、前回の加熱力のＡ条件、Ｂ条件、Ｃ条件を使用してもよい。

また、通紙開始時の温度条件と通紙開始後の温度落ち込みの程度は用紙サイズや紙種によって異なるため、ユーザーがパーソナルコンピュータを介して又は装置本体の操作パネルを介して入力した紙種情報を定着装置を制御しているコントローラ（図示せず）に送り、ユーザーが、紙種毎に通紙のための最適な初期ＣＰＭと最適な加圧給紙許可条件を独立に設定できるようにしてもよい。これによって、待ち時間を最小限にし、生産性を最大にすることができる。

また、定着不良が生じる条件は定着装置の温度・湿度などの環境によっても異なるため、定着装置の近傍に温湿度センサ（図示せず）を備えて温度・湿度を監視し、その環境に応じて初期ＣＰＭと加圧給紙許可条件を変更してもよい。これによって、環境が変わっても定着不良の発生を回避すると共に生産性を最大にすることができる。

また、装置の立ち上げ直後などの加圧ローラ２２が冷えているときと、印刷ジョブ終了後などの加圧ローラ２２が温まっているときでは、加熱側に要求される温度が異なってくる。そこで、加熱側の温度を一定温度に設定するのではなく、加圧ローラ２２側の温度に基づいて、要求される加熱側の温度をリアルタイムで補正することにより、装置の立ち上げ直後や印刷ジョブ後などの加圧ローラ２２の温度が大きく異なる場合でも画像品質を一定に保つことができる。装置の立ち上げ直後の加圧ローラ２２が冷えているときと、時間が経過し加圧ローラ２２が温まっているときとで定着下限温度が大きく異なる場合に特に有効である。なお、加圧温度の定着性寄与率は紙厚によって異なるため、紙厚によって加熱側の目標温度補正式を変えてもよい。

２０現像装置
２１定着ローラ
２２加圧ローラ
２３抵抗加熱ヒータ
２４加熱ローラ
２５定着ベルト
２６非接触式温度センサ
１００画像形成装置

特開２００７−２２６０２８号公報特開昭５７−６７９７０号公報

Claims

定着部材、該定着部材を加熱する加熱手段、該定着部材側の温度を検知する温度検知手段、記録媒体に転写された未定着画像を該記録媒体に定着させるための定着ニップ部を該定着部材と共に形成する加圧部材、及び該加圧部材側の温度を検知する温度検知手段を有する定着装置と、
印刷ジョブ枚数を入手する手段と、を有する画像形成装置において、
装置の電源ＯＮ時に前記定着部材側の温度が５０℃未満である場合に、装置の電源ＯＮ後の所要の温度区間での前記定着部材側の昇温に要する時間又は時間と温度の勾配を計測し、当該時間又は当該勾配に基づいて前記定着装置の加熱力の大小を判定し、
該加熱力の大小に応じて、前記印刷ジョブ枚数の出力がより早く終了するように、前記加圧部材側の温度が給紙許可温度に達したときに給紙を許可する給紙許可制御とＣＰＭダウン制御の少なくとも一方を行うことを特徴とする画像形成装置。
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記時間又は前記勾配が第１所定値以下であって前記加熱力が大きいとき、前記加圧部材側の温度が第１給紙許可温度に達したときに給紙を許可する給紙許可制御を行い且つＣＰＭダウン制御を行わない第１制御を行い、
前記時間又は前記勾配が第１所定値より大きく前記加熱力が小さいとき、前記加熱力と前記印刷ジョブ枚数に基づいて１又は複数枚の記録媒体の通紙後における前記定着装置の温度の落ち込み程度の予測を行い、予測結果に基づいて、前記第１制御を行うか、前記加圧部材側の温度が第２給紙許可温度に達したときに給紙を許可する給紙許可制御を行うか又は第１所定割合でＣＰＭダウン制御を行うかを選択する第２制御を行うか、前記加圧部材側の温度が第３給紙許可温度に達したときに給紙を許可する給紙許可制御を行うか又は第２所定割合でＣＰＭダウン制御を行うかを選択する第３制御を行う、ことを特徴とする画像形成装置。
請求項２に記載の画像形成装置において、前記第２制御及び前記第３制御において、前記給紙許可制御と前記ＣＰＭダウン制御のうち、前記印刷ジョブ枚数の出力がより早く終了する制御が選択されることを特徴とする画像形成装置。
請求項２又は３に記載の画像形成装置において、前記時間又は前記勾配が第１所定値より大きく第２所定値以下であって前記加熱力が少し低下しているときに、前記第１制御又は前記第２制御を行い、前記時間又は前記勾配が第２所定値より大きく前記加熱力が大幅に低下しているときに、前記第１制御又は前記第３制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
請求項２〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記加熱力が小さいとき、前記印刷ジョブ枚数が所定枚数以下であるときに前記第１制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
請求項２〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記加熱力が小さいとき、前記印刷ジョブ枚数が所定枚数よりも多いときに前記第２制御又は前記第３制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
請求項２〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記第２給紙許可温度は前記第１給紙許可温度よりも高く、前記第３給紙許可温度は前記第２給紙許可温度よりも高いことを特徴とする画像形成装置。
請求項２〜７のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記第２所定割合の大きさは前記第１所定割合の大きさよりも小さいことを特徴とする画像形成装置。
請求項２〜８のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記加熱力が小さく、リロード時に前記印刷ジョブ枚数が確定していないとき、前記第１制御、前記第２制御及び前記第３制御に代えて、前記第１所定割合又は前記第２所定割合で前記ＣＰＭダウン制御のみを行うことを特徴とする画像形成装置。
請求項１〜９のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記定着部材側の温度を検知する温度検知手段及び前記加圧部材側の温度を検知する温度検知手段の検出結果に基づいて、前記印刷ジョブ枚数に関わらず、前記給紙許可制御を行うか又は前記ＣＰＭダウン制御を行うかが選択されることを特徴とする画像形成装置。
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の画像形成装置において、記録媒体の種類の情報を入手する手段を有し、初期ＣＰＭの値と前記給紙許可温度を記録媒体の種類に応じて独立に設定することができることを特徴とする画像形成装置。
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記定着装置の近傍に温湿度情報を入手する手段を有し、初期ＣＰＭの値と前記給紙許可温度を温湿度情報に応じて独立に設定することができることを特徴とする画像形成装置。
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記加圧部材側の温度に基づいて前記定着部材側の目標温度をリアルタイムで変更することを特徴とする画像形成装置。