JP7126884B2 - 定着装置、画像形成装置、及びプログラム - Google Patents

Description

本実施形態は、定着装置、画像形成装置、及びプログラムに関する。

複合機やレーザプリンタなどの画像形成装置は、トナー像を用紙に定着させるための定着装置を備えている。定着装置は、ヒータの熱を、例えば定着ベルトを介して、用紙に伝えることで、用紙に転写されたトナー像を当該用紙に定着させる。これによって、用紙へ画像や文字等の印刷が実現する。

画像形成装置の定着装置では、印刷や用紙の排出を含む画像形成プロセスが継続的に行われるときには、定着ベルトなどの定着装置の構成部品の温度が、ある程度高くなっている。このため、定着ベルトからの放熱は、主として定着装置を通過する用紙に対して生じる。したがって、定着ベルトでは、用紙と接触する通紙領域の温度が低くなり、用紙に接触しない非通紙領域の温度は高いまま維持される。このように非通紙領域の温度が維持されているときには、通紙領域から用紙に移動した熱の量に相当するパワーをヒータに供給するだけで、印刷をほぼ十分に継続することができる。そこで、画像形成装置の分野では、通紙領域及び非通紙領域の温度に基づいて、ヒータの温度制御を行う技術が提案されている。

一方、画像形成装置の定着装置では、画像形成装置が長時間停止していたときや、印刷を行う間隔が長くなると、定着装置の構成部品の温度が低下する。この状態のときに、定着ベルトの通紙領域を加熱しようとすると、ヒータの熱は、通紙領域の他に、非通紙領域や定着ベルト等の周囲の部品に移動する。このような場合に印刷を行うためには、加熱対象となる通紙領域から周囲に移動する熱の量を加味して、定着ベルトの加熱温度を決定する必要がある。

特開２０１２－２３４０５８号公報

本発明は、上述の事情の下になされたもので、画像形成プロセスの終了から画像形成プロセスの再開までの間隔を考慮して定着装置の温度制御を行うことを課題とする。

上記課題を解決するため、本実施形態に係る定着装置は、媒体に形成されたトナー像を媒体に定着させる定着装置であって、回転可能に支持される加熱回転体と、加熱回転体の内部に配置され、加熱回転体を介して媒体を加熱するヒータと、加熱回転体に押圧され、媒体が通過するニップを形成する加圧回転体と、ヒータを駆動して加熱回転体を目標温度まで加熱する制御手段と、を備え、制御手段は、媒体へのトナー像の定着を含む画像形成プロセスの完了から、次の媒体へのトナー像の定着を含む画像形成プロセスの開始までの待機時間、および、加熱回転体の温度に基づいて、目標温度を制御する。制御手段は、待機時間が閾値以下のときには、定着開始前の目標温度を維持し、待機時間が閾値より大きいときには、目標温度を所定の温度に設定する。

本実施形態に係る画像形成装置の構成を概略的に示す図である。 画像形成部を拡大して示す図である。 定着装置の一例を示す図である。 ヒータの斜視図である。 ヒータをセンサ及び定着ベルトとともに示す図である。 ヒータの断面を示す図である。 ヒータとヒータに電気的に接続される定着制御回路の配線図である。 画像形成装置を構成する制御系のブロック図である。 定着制御回路が実行する一連の処理を示すフローチャートである。 変形例に係る定着装置を示す図である。

以下、図面を参照して、本実施形態に係る画像形成装置について説明する。説明に当たっては、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなるＸＹＺ座標系を適宜用いる。

図１は、本実施形態に係る画像形成装置１０の構成を概略的に示す図である。画像形成装置１０は、例えば複合機（ＭＦＰ：Multi-Function Peripherals）である。画像形成装置１０は、本体部１１と、本体部１１の上方に配置される自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）１３から構成される。本体部１１の上部には透明ガラスからなる原稿台１２が配置され、原稿台１２の上面側に、自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）１３が起伏回動可能に設けられている。また、本体部１１の上部には操作パネル１４が設けられている。操作パネル１４は、各種のキーとＧＵＩ（Graphical User Interface）などを有している。

原稿台１２の下方には、原稿を読み取るためのスキャナ１５が設けられている。スキャナ１５は、自動原稿搬送装置１３によって送られる原稿、又は原稿台１２に載置された原稿を読み取って画像データを生成する。スキャナ１５は、イメージセンサ１６を備えている。

イメージセンサ１６は、原稿台１２に載置された原稿の画像を読み取る場合は原稿台１２に沿って＋Ｘ方向へ移動しながら、原稿の画像を読み取る。また、自動原稿搬送装置１３によって原稿台１２へ供給される原稿の画像を読み取る場合には、イメージセンサ１６は、図１に示される位置に固定され、順次送られる原稿の画像を原稿ごとに読み取る。

本体部１１の内部には画像形成部１７が配置されている。画像形成部１７は、スキャナ１５で読み取った画像データや、パーソナルコンピュータなどで作成された画像データに基づいて、給紙カセット１８に収容される用紙などの記録媒体に画像を形成する。

画像形成部１７は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナーを用いて潜像を形成する画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋと、画像形成部に対応して設けられる走査ヘッド１９Ｙ，１９Ｍ，１９Ｃ，１９Ｋと、中間転写ベルト２１などを有している。

画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋは、中間転写ベルト２１の下方に配置されている。画像形成部１７では、画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋが、－Ｘ側から＋Ｘ側へ配列されている。走査ヘッド１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋは、画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋの下方にそれぞれ配置されている。

図２は、画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋのうち、画像形成部２０Ｋを拡大して示す図である。各画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋは同等の構成を有している。このため、画像形成部２０Ｋを例に、各画像形成部の構成について説明する。

画像形成部２０Ｋは、像担持体である感光体ドラム２２を有する。感光体ドラム２２の周囲には、矢印ｔに示される方向に従って帯電チャージャ２３、現像器２４、一次転写ローラ２５、クリーナ２６、ブレード２７等が配置されている。感光体ドラム２２の露光位置には、走査ヘッド１９Ｋからレーザ光が照射される。回転する感光体ドラム２２の表面にレーザ光が照射されることで、感光体ドラム２２の表面に静電潜像が形成される。

画像形成部２０Ｋの帯電チャージャ２３は、感光体ドラム２２の表面を一様に帯電させる。現像器２４は、現像バイアスが印加される現像ローラ２４ａによりトナーを感光体ドラム２２に供給し、静電潜像の現像を行う。クリーナ２６は、ブレード２７を用いて感光体ドラム２２の表面の残留トナーを除去する。

図１に示されるように、中間転写ベルト２１は、駆動ローラ３１、及び３つの従動ローラ３２に張架されている。中間転写ベルト２１は、駆動ローラ３１が回転することで、図１における左回りに回転する。また、図１に示されるように、中間転写ベルト２１は、画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋの感光体ドラム２２それぞれの上面に接している。中間転写ベルト２１の感光体ドラム２２に対向する位置には、一次転写ローラ２５により一次転写電圧が印加される。これにより、感光体ドラム２２の表面に現像されたトナー像が、中間転写ベルト２１に一次転写される。

中間転写ベルト２１を張架する駆動ローラ３１には、二次転写ローラ３３が対向して配置されている。駆動ローラ３１と二次転写ローラ３３の間を用紙Ｐが通過する際に、二次転写ローラ３３により、二次転写電圧が用紙Ｐに印加される。これにより、中間転写ベルト２１に形成されたトナー像が用紙Ｐに二次転写される。中間転写ベルト２１の従動ローラ３２の近傍には、図１に示されるように、ベルトクリーナ３４が設けられている。ベルトクリーナ３４によって、中間転写ベルト２１の表面の残留トナーが除去される。

図１に示されるように、給紙カセット１８と二次転写ローラ３３の間には、給紙ローラ３５が設けられている。給紙カセット１８の近傍に配置されたピックアップローラ１８ａによって給紙カセット１８から取り出された用紙Ｐは、給紙ローラ３５によって、中間転写ベルト２１と二次転写ローラ３３の間に搬送される。

二次転写ローラ３３の上方には定着装置５０が設けられている。また、定着装置５０の上方には、排紙ローラ３７が設けられている。中間転写ベルト２１と二次転写ローラ３３を通過した用紙Ｐは、定着装置５０によって加熱される。これにより、用紙Ｐにトナー像が定着する。定着装置５０を通過した用紙Ｐは、排紙ローラ３７によって、排紙部３８に排出される。

図３は、定着装置５０の一例を示す図である。定着装置５０は、定着ベルト５１、加圧ローラ５２、定着ベルト５１の内側に配置されるヒータ６０及びセンサ７０a～７０ｋを有している。

定着ベルト５１は、長手方向をＹ軸方向とする筒状に整形された部材であり、その長さは用紙Ｐの幅（Ｙ軸方向の寸法）よりも大きい。定着ベルト５１は、例えば厚さが５０μｍのＳＵＳ、或いは耐熱性を有し厚さが７０μｍのポリイミドを素材とするフィルムを基材とする。基材の表面には、厚さ２００μｍのシリコンゴム層が形成されている。また、このシリコンゴム層は、ＰＦＡ等からなる表面保護層によって被覆されている。定着ベルト５１は、Ｙ軸に平行な軸回りに回転可能に支持されている。

加圧ローラ５２は、長手方向をＹ軸方向とする円柱状の部材である。加圧ローラ５２は、アルミニウムなどの金属からなる芯材５２ａと、芯材の外周面に積層されたシリコンゴム層５２ｂを備える。シリコンゴム層５２ｂの表面は、ＰＦＡ樹脂（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）で被覆されている。加圧ローラ５２は、外径が約２５ｍｍで、長さが定着ベルト５１の長さとほぼ等しい。加圧ローラ５２は、定着ベルト５１に向かう方向（－Ｘ方向）に、不図示の弾性部材によって付勢されている。これにより、加圧ローラ５２が、定着ベルト５１を介してヒータ６０に押し付けられる。これによって、加圧ローラ５２の表面と定着ベルト５１の表面が密着し、用紙Ｐが下方から上方（＋Ｚ方向）へ通過するニップが形成される。

図４は、ヒータ６０の斜視図である。ヒータ６０は、長手方向をＹ軸方向とする長方形状の部材である。ヒータ６０は、長手方向をＹ軸方向とする基板６１を有している。基板６１は、例えばセラミックからなる。

図５は、ヒータ６０をセンサ７０ａ～７０ｋ、及び定着ベルト５１とともに示す図である。図５に示されるように、ヒータ６０を構成する基板６１の上面（－Ｘ側の面）の中央に、加熱部６２ａが形成されている。この加熱部６２ａを中心に、基板６１のＹ軸方向両端に向かって、加熱部６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ，６２ｅが順番に形成されている。加熱部６２ａ～６２ｅのＹ軸方向の寸法は、画像形成装置１０で使用される用紙Ｐのサイズによって決定されている。例えば、ヒータ６０の－Ｙ側端に位置する加熱部６２ｅの－Ｙ側端から、ヒータ６０の＋Ｙ側端に位置する加熱部６２ｅの＋Ｙ側端までの距離が、Ａ４判サイズの用紙Ｐの長手方向の長さに等しくなっている。また、例えば、ヒータ６０の－Ｙ側端に位置する加熱部６２ｄの－Ｙ側端から、ヒータ６０の＋Ｙ側端に位置する加熱部６２ｄの＋Ｙ側端までの距離が、Ｂ５判サイズの用紙Ｐの長手方向の長さに等しくなっている。このように、各加熱部６２ａ～６２ｅの寸法は、用紙Ｐの大きさに応じて決定されている。そして、用紙Ｐへの画像形成時には、用紙Ｐのサイズに応じて選択的に加熱部６２ａ～６２ｅを発熱させる。加熱部６２ａ～６２ｅは、例えばＴａＳｉＯ、ＴａＳｉＮＯ、ＮｂＳｉＯ、ＴｉＳｉＣＯ系の抵抗材料を含むサーメット膜からなる。

加熱部６２ａ～６２ｅの＋Ｚ側端部は、電極６３に接続されている。そして、加熱部６２ａ～６２ｅの－Ｚ側端は、それぞれ電極６４ａ～６４ｅに接続されている。電極６３，６４ａ～６４ｅは、例えば銅などの抵抗率が低い金属からなる。図６は、図５におけるヒータ６０のＡＡ断面を示す図である。図５を参照するとわかるように、電極６３は、－Ｚ側端部が、加熱部６２ａ～６２ｅと基板６１の間に位置するように設けられている。同様に、電極６４ａ～６４ｅは、＋Ｚ側端部が、加熱部６２ａ～６２ｅと基板６１の間に位置するように設けられている。

加熱部６２ａ～６２ｅと電極６３，６４ａ～６４ｅは、基板６１の＋Ｘ側の面に形成されるグレーズ層６５によって被覆されている。グレーズ層６５は、例えばガラス（ＳｉＯ_２）を主成分とする保護層である。

上述のように構成されるヒータ６０は、定着制御回路１５０に電気的に接続される。図７は、ヒータ６０とヒータ６０に電気的に接続される定着制御回路１５０の配線図である。図７に示されるように、定着制御回路１５０には、電極６３，６４ａ～６４ｅがそれぞれ配線６６によって、電気的に接続される。

センサ７０ａ～７０ｋは、定着ベルト５１の温度を検出し、検出した温度に応じた値の信号Ｓ１～Ｓ１１を出力する。図５に示されるように、センサ７０ａは、加熱部６２ａの近傍に配置されている。同様に、センサ７０ｂ，７０ｃは、加熱部６２ｂそれぞれの近傍に配置されている。センサ７０ｄ，７０ｅは、加熱部６２ｃそれぞれの近傍に配置されている。センサ７０ｆ，７０ｇは、加熱部６２ｄそれぞれの近傍に配置されている。センサ７０ｈ，７０ｉは、加熱部６２ｅそれぞれの近傍に配置されている。また、センサ７０ｊ，７０ｋは、定着ベルト５１のＹ軸方向両端部の外縁近傍に配置されている。

図５に示されるように、定着ベルト５１では、加熱部６２ａ～６２ｅに重なる領域が、用紙Ｐが通過する通紙領域５１ａとなり、それ以外の領域が、用紙Ｐが通過しない非通紙領域５１ｂとなっている。したがって、センサＳ７０ａ～７０ｇによって、加熱部６２ａ～６２ｅに加熱される通紙領域５１ａの温度が検出され、センサ７０ｈ，７０ｉによって、非通紙領域５１ｂの温度が検出される。

定着制御回路１５０は、ＣＰＵ、主記憶部、補助記憶部、及び、センサ７０ａ～７０ｋが接続されるインタフェースを備える制御系と、ヒータ６０及び定着ベルト５１を駆動するための駆動系を備えている。定着制御回路１５０は、センサ７０ａ～７０ｋから出力される信号Ｓ１～Ｓ１１に基づいて、電極６３，６４ａ～６４ｅに選択的に電圧を印加する。これにより、ヒータ６０の加熱部６２ａ～６２ｅが、用紙Ｐの大きさに応じて選択的に発熱する。定着制御回路１５０の詳細な動作については後述する。

上述の定着装置５０では、加圧ローラ５２が回転することで、図３の矢印に示される方向にそれぞれ回転する加圧ローラ５２と定着ベルト５１のニップを用紙Ｐが通過する。これにより、用紙Ｐが加熱され、用紙Ｐに形成されたトナー像が用紙Ｐに定着する。

図８は、画像形成装置１０を構成する制御系のブロック図である。制御系は、例えば、画像形成装置全体を制御するＣＰＵ１００、バスライン１１０、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）１２０、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１２１、インタフェース１２２、スキャナ１５、入出力制御回路１２３、給紙・搬送制御回路１３０、画像形成制御回路１４０、定着制御回路１５０を備えている。ＣＰＵ１００と各回路はバスライン１１０を介して接続されている。

ＲＯＭ１２０は、画像形成処理の基本的な動作を規定する制御プログラム及び制御データなどを記憶する。

ＲＡＭ１２１は、ＣＰＵ１００の作業領域となるワーキングメモリとして機能する。

ＣＰＵ１００は、ＲＯＭ１２０に記憶されたプログラムを実行する。これにより、ＣＰＵ１００によって、画像形成装置１０の構成各部が統括的に制御され、用紙に画像を形成するための処理が順次実行される。

インタフェース１２２は、ユーザが使用する端末などの装置と、通信を行う。入出力制御回路１２３は、操作パネル１４に必要な情報を表示したり、操作パネル１４からの入力を受け付ける。画像形成装置１０のユーザは、操作パネル１４を操作することで、例えば用紙サイズや、原稿のコピー部数等を指定することができる。

給紙・搬送制御回路１３０は、ピックアップローラ１８ａ、給紙ローラ３５、或いは搬送路の排紙ローラ３７等を駆動するモータ群１３１を制御するユニットである。給紙・搬送制御回路１３０は、ＣＰＵ１００からの制御信号に基づいて、給紙カセット１８の近傍、或いは搬送路等に設けられた各種センサ１３２の検知結果に応じて、モータ群１３１を制御する。

画像形成制御回路１４０は、ＣＰＵ１００からの制御信号に基づいて感光体ドラム２２、帯電チャージャ２３、走査ヘッド１９Ｙ，１９Ｍ，１９Ｃ，１９Ｋ、現像器２４、一次転写ローラ２５をそれぞれ制御する。

定着制御回路１５０は、ＣＰＵ１００からの制御信号に基づいて、定着装置５０の加圧ローラ５２を回転する駆動モータ１５１を制御する。また、定着制御回路１５０は、センサ７０ａ～７０ｋからの出力や、ＣＰＵから通知される用紙Ｐの大きさ等に基づいて、ヒータ６０を駆動する。

画像形成装置１０では、ユーザからの印刷指令によって、用紙Ｐに印刷を行うための画像形成プロセスなどが行われる。画像形成プロセスは、例えばインタフェース１２２を介して受信した画像データを印刷する場合、又はスキャナ１５によって生成された画像データを印刷する場合に行われる。

画像形成プロセスでは、図１に示されるように、用紙Ｐが、ピックアップローラ１８ａによって給紙カセット１８から引き出され、給紙ローラ３５によって、中間転写ベルト２１と、二次転写ローラ３３の間に搬送される。

上記動作と並行して、画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋでは、感光体ドラム２２にトナー像がそれぞれ形成される。各画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋの感光体ドラム２２に形成されたトナー像は、中間転写ベルト２１に順次転写される。これにより、中間転写ベルト２１に、イエロー（Ｙ）のトナー、マゼンダ（Ｍ）のトナー、シアン（Ｃ）のトナー、ブラック（Ｋ）のトナーからなるトナー像が形成される。

中間転写ベルト２１と、二次転写ローラ３３の間に搬送された用紙Ｐが、中間転写ベルト２１と、二次転写ローラ３３を通過するときに、中間転写ベルト２１に形成されたトナー像が、用紙Ｐに転写される。これにより、用紙Ｐには、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナーからなるトナー像が形成される。

トナー像が形成された用紙Ｐは、定着装置５０を通過する。このとき、定着制御回路１５０は、用紙Ｐの大きさに応じて、通電する加熱部６２ａ～６２ｅを選択する。そして、定着制御回路１５０は、センサ７０ａ～７０ｉから出力される信号Ｓ１～Ｓ９を受信して、ヒータ６０の加熱部６２ａ～６２ｅの温度をモニタしながら、定着ベルト５１の目標温度を設定する。

この目標温度は、例えば定着装置５０全体の温度が低い場合には高めに設定され、印刷が繰り返し実行されることにより、定着装置５０全体の温度が高くなっている場合には、低めに設定される。

定着制御回路１５０は、用紙Ｐの大きさに応じて選択した加熱部６２ａ～６２ｅに電圧を印加して、加熱部６２ａ～６２ｅを発熱させ、定着ベルト５１を目標温度になるまで加熱する。用紙Ｐは、定着装置５０を通過することで加熱される。これにより、用紙Ｐに転写されたトナー像が用紙Ｐに定着し、用紙Ｐに画像が形成される。画像が形成された用紙Ｐは、排紙ローラ３７によって、排紙部３８に排紙される。

上述の画像形成プロセスは、ジョブに応じた回数実行される。例えば、１つのジョブに対して印刷する枚数が複数ある場合には、画像形成プロセスが複数回実行される。また、画像形成装置１０では、１つのジョブに対する画像形成プロセスを行った後に、他のジョブに対する画像形成プロセスを行うときには、あるジョブの終了から次のジョブの開始までの時間に応じて、定着装置の制御が行われる。以下、図９を参照して、画像形成装置１０が起動されてから、２回目以降のジョブを実行するための処理を説明する。

図９は、２回目以降のジョブを実行するときに定着制御回路１５０が実行する一連の処理を示すフローチャートである。定着制御回路１５０は、２回目以降のジョブの実行時には、定着装置を図９のフローチャートに従って制御する。図９のフローチャートに示される処理は、定着制御回路１５０が予め記憶したプログラムに従って実行される。

まず、定着制御回路１５０は、ＣＰＵ１００からのジョブの開始指令を待ち受ける（ステップＳ１０１）。ＣＰＵ１００は、操作パネル１４を介して、原稿のコピーの実行指令が入力されたときや、ユーザが使用する端末などの装置から送信された画像データを受信したら、定着制御回路１５０に、ジョブの開始指令を出力する。定着制御回路１５０は、ジョブの開始指令を受信したら（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、タイマＸ１が閾値Ｔｈ１を超えているか否かを判断する（ステップＳ１０２）。

タイマＸ１は、あるジョブが終了したときからカウントされるタイマである。タイマＸ１が閾値Ｔｈ１を超えていると判断されるときは、前回のジョブが終了してからある程度時間（＝Ｔｈ１）が経過しているときである。また、タイマＸ１が閾値Ｔｈ１を超えていないと判断されるときは、前回のジョブが終了してからあまり時間が経過していないときである。閾値Ｔｈ１の値は、定着装置５０の熱容量などによって決定され、例えば１分乃至５分程度である。

定着制御回路１５０は、タイマＸ１が閾値Ｔｈ１を超えていると判断したときには（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、目標温度Ｔｔを初期化する（ステップＳ１０３）。これにより、目標温度Ｔｔは、初期値に設定される。目標温度の初期値は、定着装置５０の熱容量などによって決定され、例えば１４０℃乃至１７０℃程度である。

定着制御回路１５０は、ステップＳ１０３で、タイマＸ１が閾値Ｔｈ１を超えていないと判断するか（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、目標温度Ｔｔを初期化したら（ステップＳ１０３）、タイマＸ１の値を零にリセットし、タイマＸ１のカウントを終了する（ステップＳ１０４）。そして、タイマＸ２のカウントを開始する（ステップＳ１０５）。

タイマＸ２は、目標温度Ｔｔが変更された後に、再度目標温度Ｔｔの変更を行うまでの時間を制御するためのタイマである。タイマＸ２のカウントが開始されると（ステップＳ１０５）、定着制御回路１５０は、タイマＸ２が閾値Ｔｈ２を超えているか否かを判断する（ステップＳ１０６）。閾値Ｔｈ２は、定着装置５０の熱容量などによって決定され、例えば１分乃至２分程度である。

ジョブの開始直後、或いはジョブに対応する印刷枚数が少ない場合には、ステップＳ１０６での判断は否定される（ステップＳ１０６：Ｎｏ）。一方、ジョブに対応する印刷枚数が多く、ジョブの開始から一定時間が経過すると、ステップＳ１０６での判断は肯定される（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）。

定着制御回路１５０は、タイマＸ２が閾値Ｔｈ２を超えていると判断したときには（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、次に、定着ベルト５１の通紙領域５１ａの温度Ｔ１が、目標温度Ｔｔを超えているか否かを判断する（ステップＳ１０７）。具体的には、定着制御回路１５０は、センサ７０ａ～７０ｉから信号Ｓ１～Ｓ９にそれぞれ示される温度ＴＳ１～ＴＳ９と、目標温度Ｔｔとを比較する。そして、温度ＴＳ１～ＴＳ９のいずれかが目標温度Ｔｔを超えているときには、通紙領域５１ａの温度Ｔ１が、目標温度Ｔｔを超えていると判断する（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）。

定着制御回路１５０は、通紙領域５１ａの温度Ｔ１が、目標温度Ｔｔを超えていると判断した場合には、次に、定着ベルト５１の非通紙領域５１ｂの温度Ｔ２が、閾値Ｔｈ３を超えているか否かを判断する（ステップＳ１０８）。具体的には、定着制御回路１５０は、センサ７０ｊ，７０ｋから信号Ｓ１０，Ｓ１１にそれぞれ示される温度ＴＳ１０，ＴＳ１１と、閾値Ｔｈ３とを比較する。そして、温度ＴＳ１０，ＴＳ１１のいずれかが閾値Ｔｈ３を超えているときには、非通紙領域５１ｂの温度Ｔ２が、閾値Ｔｈ３を超えていると判断する（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）。閾値Ｔｈ３は、定着装置５０の熱容量などによって決定され、例えば１５０℃乃至２００℃程度である。

定着制御回路１５０は、非通紙領域５１ｂの温度Ｔ２が、閾値Ｔｈ３を超えていると判断した場合には、次に、目標温度Ｔｔが、閾値Ｔｈ４と制御量ΔＴの和よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ１０９）。閾値Ｔｈ４は、定着ベルト５１の温度下限値を示す。閾値Ｔｈ４は、例えば１１０℃乃至１２０℃程度である。また、制御量ΔＴは、以下のステップで目標温度Ｔｔを変更するときの変更幅を示す。制御量ΔＴは、例えば５℃乃至１０℃程度である。

例えば、ステップＳ１０２での判断が肯定されたときには、目標温度Ｔｔが初期化される（ステップＳ１０３）。この場合には、目標温度Ｔｔは、温度下限値を示す閾値Ｔｈ４と制御量ΔＴの和よりも大きい。したがって、目標温度Ｔｔが、閾値Ｔｈ４と制御量ΔＴの和よりも大きいと判断される（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）。

ステップＳ１０９での判断が肯定された場合には（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、定着制御回路１５０は、現在の目標温度Ｔｔから制御量ΔＴを減じて得られる目標温度Ｔｔを新たな目標温度とする（ステップＳ１１０）。これにより、目標温度が制御量ΔＴだけ小さくなる。

次に、定着制御回路１５０は、タイマＸ２をリセットする（ステップＳ１１１）。これにより、目標温度Ｔｔを変更してからの経過時間のカウントが新たに開始される。

次に、定着制御回路１５０は、定着装置５０を駆動して、用紙Ｐに転写されたトナー像を用紙Ｐに定着させることで、画像形成プロセスを行う（ステップＳ１１２）。これにより、用紙Ｐにトナー像が定着され、用紙Ｐへの印刷が実行される。

定着制御回路１５０は、１枚の用紙へのトナー像の定着が完了し、画像形成プロセスが終了した場合（ステップＳ１１２）、或いは、ステップＳ１０６乃至ステップＳ１０９での判断が否定された場合（ステップＳ１０６～Ｓ１０９：Ｎｏ）、ジョブ応じた枚数の印刷の実行が終了したか否かを判断する（ステップＳ１１３）。例えば、ＣＰＵ１００は、ジョブに応じた枚数の印刷の実行が終了したときや、ジョブが中断されたときに、ジョブの終了指令を出力する。定着制御回路１５０は、ジョブの終了指令を受信したら、ジョブが終了したと判断する。

定着制御回路１５０は、ジョブが終了していないと判断した場合には（ステップＳ１１３：Ｎｏ）、ステップＳ１０６～ステップＳ１１２の処理を繰り返し実行する。これにより、ステップＳ１０６～Ｓ１０９の判断が肯定されるごとに、目標温度Ｔｔが温度制御量ΔＴずつ減少する。したがって、連像的に用紙Ｐへの印刷が行われるときに、非通紙領域５１ｂの温度上昇が抑制されるとともに、通紙領域５１ａの温度が適切な温度に維持される。

一方、定着制御回路１５０は、ジョブが終了したと判断した場合には（ステップＳ１１３：Ｙｅｓ）、タイマＸ２の値を零にリセットし、タイマＸ２のカウントを終了する（ステップＳ１１４）。

次に、定着制御回路１５０は、タイマＸ１のカウントを開始する（ステップＳ１１５）。これにより、次のジョブが開始されるまでの待機時間がカウントされる。以降、定着制御回路１５０は、ステップＳ１０１～ステップＳ１１５の処理を繰り返し実行する。

以上説明したように、本実施形態に係る定着装置５０では、定着ベルト５１の通紙領域５１ａ及び非通紙領域５１ｂそれぞれの温度Ｔ１，Ｔ２に基づいて、定着装置５０の目標温度Ｔｔが変更される（ステップＳ１１０）。そして、先のジョブが終了してからカウントが開始されるタイマＸ１のカウント値が閾値Ｔｈ１より大きい場合には（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、先のジョブの際に変更された目標温度Ｔｔが初期値にリセットされる（ステップＳ１０３）。一方、タイマＸ１のカウント値が閾値Ｔｈ１以下である場合には、先のジョブの際に変更された目標温度Ｔｔがそのまま維持される。

つまり、先のジョブに係るトナー像の定着を含む画像形成プロセスが終了してから、次のジョブに係るトナー像の定着を含む画像形成プロセスの再開までの待機時間が比較的長く、定着装置５０全体の温度が低い場合などには、目標温度Ｔｔがリセットされ初期値に設定される。そして、待機時間が比較的短く、定着装置５０全体の温度が高く維持されている場合などには、目標温度Ｔｔが初期値よりも小さい温度に設定される。

このように、先のジョブに係る画像形成プロセスから次のジョブの画像形成プロセスが再開されるまでの待機時間が長い場合には、定着装置５０の目標温度Ｔｔが高く設定され、待機時間が短い場合には、先のジョブで低い温度に変更された目標温度Ｔｔが維持されることで、定着装置５０の温度を最適な温度に維持することができる。

具体的には、先のジョブで目標温度Ｔｔとして初期値よりも小さい温度が設定されたときに、長い待機時間を経て印刷を再開するときには、一度低く設定された目標温度Ｔｔが初期化され、目標温度Ｔｔとして高い温度が設定される。したがって、通紙領域５１ａの温度低下に起因するトナーの定着不良を抑制することができる。

また、先のジョブで目標温度Ｔｔとして初期値よりも小さい温度が設定されたときに、待機時間なく次のジョブが行われる際には、先のジョブでの目標温度Ｔｔが維持されるので、定着装置５０が不必要に過熱されることが回避される。したがって、定着ベルト５１の非通紙領域５１ｂの過熱を抑制するとともに、用紙Ｐと通紙領域の間で生じるスティッキングを抑制することができる。

以上より、本実施形態に係る定着装置５０では、トナーの定着を精度よく行うことが可能となる。

本実施形態に係る画像形成装置１０は、定着装置５０を備えている。そのため、精度よく画像を形成することが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態によって限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、定着装置５０を構成する定着ベルト５１の非通紙領域５１ｂの温度Ｔ２を考慮して目標温度Ｔｔの制御を行った（ステップＳ１０８，ステップＳ１１０）。これに限らず、非通紙領域５１ｂの温度Ｔ２を考慮することなく、目標温度Ｔｔと通紙領域５１ａの温度Ｔ１のみを考慮して（ステップＳ１０７）、目標温度Ｔｔの制御を行ってもよい。

上記実施形態では、定着装置５０が、フィルム状の定着ベルト５１を介して、ヒータ６０で用紙Ｐを加熱する方式の定着装置であることとした。これに限らず、定着装置５０は、ハロゲンヒータを用いて定着ベルト５１を加熱する定着装置であってもよい。また、定着装置５０は、定着ベルト５１に高周波電流を流すことにより当該定着ベルト５１を加熱する誘導加熱方式の定着装置であってもよい。

上記実施形態では、定着装置５０が、円筒状の定着ベルト５１を有していることとした。定着ベルト５１の形状等はこれに限定されるものではない。例えば、図１０に示されるように、画像形成装置１０の定着装置としては、複数のローラに張架された定着ベルト５１を備える定着装置５００を用いることができる。

図１０に示されるように、定着装置５００では、定着ベルト５１は、定着ベルト５１を回転させるための駆動ローラ５０１、定着ベルト５１にテンションを与えるテンションローラ５０２に張架されている。定着ベルト５１は、駆動ローラ５０１が、矢印ｓに示される方向に回転することで、矢印Ａに示される方向へ回転する。

定着装置５００では、定着ベルト５１の内側に接するヒータ６０に、加圧ローラ５２が押圧されることで、定着ベルト５１と加圧ローラ５２の間にニップが形成される。このニップを、トナー像が転写された用紙Ｐが上方へ通過することにより、用紙Ｐが定着ベルト５１を介して、ヒータ６０によって加熱される。これにより、トナー像が用紙Ｐに定着し、用紙Ｐに画像が形成される。

上記実施形態では、画像形成装置１０が複合機である場合について説明した。これに限らず、画像形成装置１０は、レーザプリンタ等であってもよい。

上記実施形態では、画像形成装置１０を構成する定着制御回路１５０が、図９のフローチャートに示される一連の処理を実行することとした。これに限らず、画像形成装置１０を統括的に制御するＣＰＵ１００が、フローチャートに示される一連の処理を実行することとしてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を述べたが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態及びその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０ 画像形成装置
１１ 本体部
１２ 原稿台
１３ 自動原稿搬送装置
１４ 操作パネル
１５ スキャナ
１６ イメージセンサ
１７ 画像形成部
１８ 給紙カセット
１８ａ ピックアップローラ
１９Ｃ，１９Ｋ，１９Ｍ，１９Ｙ 走査ヘッド
２０Ｃ，２０Ｋ，２０Ｍ，２０Ｙ 画像形成部
２１ 中間転写ベルト
２２ 感光体ドラム
２３ 帯電チャージャ
２４ 現像器
２４ａ 現像ローラ
２５ 一次転写ローラ
２６ クリーナ
２７ ブレード
３１ 駆動ローラ
３２ 従動ローラ
３３ 二次転写ローラ
３４ ベルトクリーナ
３５ 給紙ローラ
３７ 排紙ローラ
３８ 排紙部
５０，５００ 定着装置
５１ 定着ベルト
５１ａ 通紙領域
５１ｂ 非通紙領域
５２ 加圧ローラ
５２ａ 芯材
５２ｂ シリコンゴム層
６０ ヒータ
６１ 基板
６２ａ～６２ｅ 加熱部
６３，６４ａ～６４ｅ 電極
６５ グレーズ層
６６ 配線
７０ａ～７０ｋ，１３２ センサ
１００ ＣＰＵ
１１０ バスライン
１２０ リードオンリーメモリ
１２１ ランダムアクセスメモリ
１２２ インタフェース
１２３ 入出力制御回路
１３０ 搬送制御回路
１３１ モータ群
１４０ 画像形成制御回路
１５０ 定着制御回路
１５１ 駆動モータ
５０１ 駆動ローラ
５０２ テンションローラ
Ｐ 用紙
Ｓ１～Ｓ１１ 信号

Claims (6)

1. 媒体に形成されたトナー像を前記媒体に定着させる定着装置であって、
   回転可能に支持される加熱回転体と、
   前記加熱回転体の内部に配置され、前記加熱回転体を介して前記媒体を加熱するヒータと、
   前記加熱回転体に押圧され、前記媒体が通過するニップを形成する加圧回転体と、
   前記ヒータを駆動して前記加熱回転体を目標温度まで加熱する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記媒体への前記トナー像の定着を含む画像形成プロセスの完了から、次の前記媒体への前記トナー像の定着を含む画像形成プロセスの開始までの待機時間、および、前記加熱回転体の温度に基づいて、前記目標温度を制御し、
   前記制御手段は、
   前記待機時間が閾値以下のときには、定着開始前の前記目標温度を維持し、
   前記待機時間が閾値より大きいときには、前記目標温度を初期値の温度に設定する定着装置。
2. 前記媒体の加熱時には、前記目標温度は、初期値から所定の量ずつ小さくなるように制御され、
   前記制御手段は、
   前記待機時間が閾値より大きいときには、前記目標温度を前記初期値の温度に設定する請求項１に記載の定着装置。
3. 前記媒体が通過する前記加熱回転体の通紙領域の温度を検出する第１センサと、
   前記媒体が通過しない前記加熱回転体の非通紙領域の温度を検出する第２センサと、
   をさらに備え、
   前記制御手段は、
   前記第１センサ及び前記第２センサの検出結果に基づいて、前記目標温度を初期値の温度から減少させ、前記待機時間が閾値より大きいときには、前記目標温度を前記初期値の温度に戻す請求項１または２に記載の定着装置。
4. トナー像を、搬送方向へ搬送される媒体に転写する転写体と、
   前記転写体に、前記トナー像を形成するトナー像形成手段と、
   前記転写体によって前記トナー像が転写された前記媒体を加熱して、前記トナー像を前記媒体に定着させる請求項３に記載の定着装置と、
   を備える画像形成装置。
5. 媒体に形成されたトナー像を前記媒体に定着させる定着装置であって、
   回転可能に支持される加熱回転体と、
   前記加熱回転体の内部に配置され、前記加熱回転体を介して前記媒体を加熱するヒータと、
   前記加熱回転体に押圧され、前記媒体が通過するニップを形成する加圧回転体と、
   前記ヒータを駆動して前記加熱回転体を目標温度まで加熱する制御手段と、
   前記媒体が通過する前記加熱回転体の通紙領域の温度を検出する第１センサと、
   前記媒体が通過しない前記加熱回転体の非通紙領域の温度を検出する第２センサと、
   を備え、
   前記制御手段は、前記媒体への前記トナー像の定着を含む画像形成プロセスの完了から、次の前記媒体への前記トナー像の定着を含む画像形成プロセスの開始までの待機時間、および、前記第１センサ及び前記第２センサの検出結果に基づいて、前記待機時間が閾値以下のときには、前記目標温度を初期値の温度から減少させ、前記待機時間が閾値より大きいときには、前記目標温度を前記初期値の温度に戻すように前記目標温度を制御する定着装置。
6. 媒体にトナー像を定着させるための加熱回転体を備える定着装置の制御回路に、
   前記媒体への前記トナー像の定着完了から、次の前記媒体への前記トナー像の定着開始までの定着間隔をカウントする手順と、
   前記定着間隔および前記加熱回転体の温度に基づいて、前記加熱回転体を加熱するときの目標温度を設定する手順と、
   を実行させ、
   前記目標温度を設定する手順では、前記定着間隔が閾値以下のときには、定着開始前の前記目標温度を維持し、前記定着間隔が閾値より大きいときには、前記目標温度を初期値の温度に設定する処理を実行させるためのプログラム。

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