JPH0883016A

JPH0883016A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH0883016A
Application number: JP6240822A
Authority: JP
Inventors: Yuichiro Toyohara; 裕一郎豊原; Takeshi Kunishi; 毅國司
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-09-09
Filing date: 1994-09-09
Publication date: 1996-03-26
Anticipated expiration: 2019-12-02
Also published as: DE69535345T2; EP0701182A2; US5987275A; EP0701182A3; JP3596821B2; EP0701182B1; DE69535345D1

Abstract

(57)【要約】【目的】本出願に係る第１の発明は、室温等の要因に
よらずに、常に良好な定着性の得られる画像形成装置を
提供することを目的としている。【構成】ヒーターの通電開始(S1)、タイマーカウント
開始後に(S2)、200℃を目標温度とし(S3)、120℃及び15
0℃への到達時間ｔ_c、ｔ_aを測定する(S4〜S7)。そし
て、時間ｔ_aが10秒未満かを判断し(S8)、未満の時は即
座に前多回転を開始し終了とする(S9)。また、時間ｔ_a
が30秒以上の時は(S10)、最もウォームアップ時間の長
い劣悪モードに入る(S11)。他は、120℃から150℃まで
の所要時間ｔ_bを時間ｔ_a、ｔ_cを用いて算出し(S12)、補
正係数を1.5として温度上昇勾配指数を求め、環境指数
を算出する(S13)。そして、環境指数が17より大きい時
は高温モード(S14〜S15)、17以下12より大きい時は中温
モード(S16〜S17)、12以下の時は低温モードとし(S16〜
S18)、環境指数が小さい程ウォームアップ時間を長くす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、レーザービー
ムプリンター等の画像形成装置、その中でも特に転写材
上に転写したトナー像の定着を行う定着手段を備えた画
像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の画像形成装置としては、
電子写真方式の複写機やプリンターが挙げられるが、こ
のような装置では、帯電手段で一様に帯電した像担持体
表面に、原稿画像あるいは入力した多値の画像信号に対
応した画像露光を照射することにより静電潜像を形成
し、該静電潜像を現像手段によりトナー像として現像し
た後、そのトナー像を転写手段で転写材に転写し、定着
手段で転写材上のトナー像を該転写材上に定着して出力
している。

【０００３】このような定着手段の一例としては、図１
２に示すような定着装置が挙げられる。この定着装置
は、図１２に示すように、内部に加熱源たるヒーター１
２を具備した加熱手段としての加熱ローラ１０と、表層
をゴム等で形成した加圧手段としての加圧ローラ１１と
を互いに押し当て回転させ、転写材としての紙６を挟持
搬送すると同時に、加熱ローラ１０表面の熱で転写材６
上のトナーを溶融し、該紙６に定着するものである。

【０００４】従って、良好な定着を行うためには、加熱
ローラ１０の表面温度を所定の温度に維持することが必
要であり、この定着装置においては、加熱ローラ１０に
当接するように配設したサーミスタ１３で該加熱ローラ
１０の表面温度を検知し、予め制御温度が設定された制
御手段たる温度制御装置１４にて、その検知した表面温
度と、設定してある制御温度との大小関係を比較し、表
面温度の方が低い場合にはヒーター１２への通電を行
い、表面温度の方が高い場合にはヒーター１２への通電
を停止することにより、加熱ローラ１０の表面温度を所
定の制御温度に保つ制御を行っている。

【０００５】さらに、画像形成動作の実行命令が入り次
第、画像形成動作の実行が可能となるように、画像形成
装置の電源のオン・オフに同期して定着装置をスタンバ
イ状態に保持しており、スタンバイ状態においては、加
熱ローラ１０の表面温度を所定のスタンバイ温度に保持
している。

【０００６】従って、このような装置では、装置の電源
がオンされた後に定着装置がスタンバイ状態に立ち上が
るまでのウォームアップ時間も短いことが好ましいた
め、加熱ローラとして熱容量の小さい薄肉のローラを使
用しており、ウォームアップ時間の短縮を図っている。

【０００７】しかし、加熱ローラ１０が所定の温度まで
加熱されたとしても、加熱ローラ１０に圧接して設けら
れた加圧ローラ１１に十分な熱が伝えられていなけれ
ば、良好な定着性を得ることはできない。

【０００８】そこで、従来は、定着装置をウォームアッ
プする場合には、ウォームアップ中に加熱ローラ１０が
ある温度に到達したら、加熱ローラ１０と加圧ローラ１
１を回転させ、加圧ローラ１１にも熱を供給する、いわ
ゆる前多回転を行っている。

【０００９】この前多回転においては、加熱ローラ１０
の熱が加圧ローラ１１に奪われて、加熱ローラ１０の温
度が一時的に降下するため、前多回転を開始する時期
は、加熱ローラ１０が所定のスタンバイ温度に達するま
での時間、即ちウォームアップ時間に影響を与えること
になる。

【００１０】一方、ウォームアップ時間の長短は、加圧
ローラ１１に蓄えられる熱量を左右し、定着性にも影響
を与えるため、従来は、上記前多回転の開始時期を、室
温センサー等によて検知した室温に基づいて決定してい
た。

【００１１】つまり、室温が低い場合には、紙６の温度
や加圧ローラ１１の温度が低くなり、加熱ローラ１０の
温度が一定であったとしても、室温が高いときと比べる
と定着性が劣るので、その分だけ加圧ローラ１１に熱量
を蓄える必要がある。従って、前多回転の開始時期を、
加熱ローラ１０が所定の高温に達するまで遅らせ、ウォ
ームアップ時間を長くしている。

【００１２】一方、室温が高い場合には、加圧ローラ１
１に多くの熱量を蓄える必要がないために、前多回転
を、加熱ローラ１０が上記高温に達する以前の低い温度
に達したときに開始し、ウォームアップ時間を短くして
いる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、定着装
置によって出力される画像の定着性は、室温、入力電
圧、加熱及び加圧ローラの熱容量、サーミスタの検知温
度、ヒーターの出力等の様々な振れの要因が全て積算さ
れて影響しているため、上記従来例装置では、十分な定
着性を得られない場合があった。

【００１４】例えば、室温が高くても、入力電圧が低い
ときには、従来通りのウォームアップ時間では、定着性
が悪くなるという問題があった。

【００１５】また、ローラの熱容量が設計基準値よりも
大きいと、同じウォームアップ時間ではその熱容量分だ
け温度が上がるのが遅くなってしまい、その結果とし
て、定着性が悪くなるという問題があった。

【００１６】即ち、従来のように、室温だけの要因でウ
ォームアップ時間を決定すると、常に定着性を満足させ
ることはできないという問題点があった。

【００１７】本出願に係る第１の発明は、上記問題点を
解決し、室温、入力電圧、ローラの熱容量、サーミスタ
の検知温度、ヒーターの出力等の要因によらずに、常に
良好な定着性の得られる画像形成装置を提供することを
目的としている。

【００１８】また、本出願に係る第２の発明は、上記目
的の他、室温以外の環境条件を確実に考慮することので
きる画像形成装置を提供することを目的としている。

【００１９】さらに、本出願に係る第３の発明は、上記
目的の他、制御を複雑化することなく、常に良好な定着
性の得られる画像形成装置を提供することを目的として
いる。

【００２０】また、本出願に係る第４の発明は、上記目
的の他、状況に応じて、室温と室温以外の環境条件との
いずれかを優先させて制御を行うことのできる画像形成
装置を提供することを目的としている。

【００２１】さらに、本出願に係る第５の発明は、上記
目的の他、ウォームアップ時間の最適化を図ることので
きる画像形成装置を提供することを目的としている。

【００２２】また、本出願に係る第６の発明は、上記目
的の他、スタンバイ温度及び定着温度の最適化を図るこ
とのできる画像形成装置を提供することを目的としてい
る。

【００２３】さらに、本出願に係る第７の発明は、上記
目的の他、簡単な装置構成で、環境条件によらずに、常
に良好な定着性の得られる画像形成装置を提供すること
を目的としている。

【００２４】また、本出願に係る第８の発明は、上記目
的の他、できるだけウォームアップ時間を短くすること
のできる画像形成装置を提供することを目的としてい
る。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本出願に係る第１の発明
によれば、上記目的は、原稿画像あるいは入力した多値
の画像信号に対応したトナー像を形成する顕画像手段
と、該トナー像を転写材上に転写する転写手段と、該ト
ナー像を加熱する加熱源を有する加熱手段及び該加熱手
段に圧接する加圧手段により該転写材に定着せしめる定
着手段と、電源投入後に上記加熱手段の温度を所定温度
まで上昇せしめ、上記加熱手段と加圧手段を定着動作開
始前に所定期間駆動せしめるように設定された制御手段
とを具備した画像形成装置において、該制御手段は、電
源投入後の上記加熱手段の温度上昇勾配を測定し、該温
度上昇勾配に基づいて、該温度上昇勾配の基準値からの
変動に影響を与える環境条件を環境指数として算出し、
該環境指数に基づいて上記所定期間と上記所定温度のう
ち、少なくとも一方を決定するように設定されているこ
とにより達成される。

【００２６】また、本出願に係る第２の発明によれば、
上記目的は、上記第１の発明において、制御手段は、温
度上昇勾配に基づいて、電源投入時の室温を推定せしめ
る室温指数を算出し、一方該室温指数に室温以外の環境
条件を反映させた温度上昇勾配指数を算出し、室温指数
と温度上昇勾配指数より所定の演算をして、環境指数を
算出するように設定されていることにより達成される。

【００２７】さらに、本出願に係る第３の発明によれ
ば、上記目的は、上記第１の発明または第２の発明にお
いて、環境指数は、少なくとも、室温が低い場合、入力
電圧が小さい場合、加熱手段の熱容量が大きい場合、加
熱源の出力が小さい場合に、基準となる環境条件におけ
る環境指数よりも小さくなるように算出されることによ
り達成される。

【００２８】また、本出願に係る第４の発明によれば、
上記目的は、上記第２の発明において、温度上昇勾配指
数は、基準値となる温度上昇勾配の値に対する測定した
温度上昇勾配の値の変動の程度に、室温指数と温度上昇
勾配指数との間の重み付けを反映させた補正係数を乗ず
ることにより算出されることにより達成される。

【００２９】さらに、本出願に係る第５の発明によれ
ば、上記目的は、上記第１の発明ないし第４の発明のい
ずれかにおいて、制御手段は、算出した環境指数が小さ
いほど、定着動作開始前に加熱手段と加圧手段を駆動せ
しめる所定期間を長くするように、または、定着動作開
始前の加熱手段と加圧手段の駆動を開始する上記所定温
度を高くするように設定されていることにより達成され
る。

【００３０】また、本出願に係る第６の発明によれば、
上記目的は、上記第１の発明ないし第５の発明のいずれ
かにおいて、制御手段は、算出した環境指数が小さいほ
ど、定着動作開始前の待機時における加熱手段の温度、
及び定着動作中の加熱手段の温度を高い温度にするよう
に設定されていることにより達成される。

【００３１】さらに、本出願に係る第７の発明によれ
ば、上記目的は、上記第１の発明ないし第６の発明のい
ずれかにおいて、加熱手段及び加圧手段は、互いに圧接
しながら回転自在に配設されたローラー体であり、両ロ
ーラー体の圧接部にて転写材を挟圧搬送せしめることに
より達成される。

【００３２】また、本出願に係る第８の発明によれば、
上記目的は、上記第７の発明において、加熱手段は、転
写材に接触する部位の厚みも含めた単位面積当りの熱容
量が０．５Ｊ／ｃｍ²・℃以下であることにより達成さ
れる。

【００３３】

【作用】本出願に係る第１の発明によれば、画像形成装
置に電源が投入されると、加熱手段の温度を所定温度に
上昇させ、該所定温度までの温度上昇勾配を測定する。
この温度上昇勾配は、室温だけでなく、入力電圧、ロー
ラの熱容量、サーミスタの検知温度、ヒーターの出力等
の要因により、基準値から変動するので、この温度上昇
勾配の変動に基づいてこれらの環境条件を環境指数とし
て算出し、この環境指数に基づいて定着動作開始前の定
着手段の駆動期間または駆動開始温度を決定すれば、上
記の様々な環境条件が異なる場合でも、常にこの駆動期
間を最短にしつつ、加熱手段及び加圧手段の温度を良好
な定着が可能な温度に維持せしめる。

【００３４】また、本出願に係る第２の発明によれば、
上記第１の発明において、温度上昇勾配に基づいて、電
源投入時の室温を推定せしめる室温指数を算出し、該室
温指数に室温以外の環境条件を反映させた温度上昇勾配
指数を算出し、室温指数と温度上方勾配指数より所定の
演算をして、環境指数を算出するので、室温の以外の他
の環境条件が検知される。

【００３５】さらに、本出願に係る第３の発明によれ
ば、上記第１の発明または第２の発明において、環境指
数は、少なくとも、室温が低い場合、入力電圧が小さい
場合、加熱手段の熱容量が大きい場合、加熱源の出力が
小さい場合に、基準となる環境条件における環境指数よ
りも小さくなるように算出されるので、算出した環境指
数のみを考慮すればよく、制御を複雑化させない。

【００３６】また、本出願に係る第４の発明によれば、
上記第２の発明において、温度上昇勾配指数は、基準と
なる温度上昇勾配に対する測定した温度上昇勾配の変動
の程度に、室温指数と温度上昇勾配指数との間の重み付
けを反映させた補正係数を乗ずることにより算出される
ので、補正係数を変えることにより、状況に応じて、室
温あるいは室温以外の環境条件のいずれかを優先した制
御が行われる。

【００３７】さらに、本出願に係る第５の発明によれ
ば、上記第１の発明ないし第４の発明のいずれかにおい
て、算出した環境指数が小さいほど、定着動作開始前に
加熱手段と加圧手段を駆動せしめる所定期間を長くし、
または、駆動を開始する所定温度を高くするので、環境
が定着部位の温度を低下せしめる傾向にある場合でも、
加圧手段に十分に熱を蓄積させ、良好な定着を行わしめ
る。

【００３８】また、本出願に係る第６の発明によれば、
上記第１の発明ないし第５の発明のいずれかにおいて、
算出した環境指数が小さいほど、定着動作開始前の待機
時における加熱手段の温度、及び定着動作中の加熱手段
の温度を高い温度にするので、定着部位の温度を低下せ
しめる傾向にある場合でも、加圧手段の温度を十分な温
度に上昇させ、良好な定着を行わしめる。

【００３９】さらに、本出願に係る第７の発明によれ
ば、上記第１の発明ないし第６の発明のいずれかにおい
て、加熱手段及び加圧手段は、互いに圧接しながら回転
自在に配設されたローラー体であり、両ローラー体の圧
接部にて転写材を挟圧搬送せしめるので、簡単な構成
で、上述のような環境によらない良好な定着が行われ
る。

【００４０】また、本出願に係る第８の発明によれば、
上記第７の発明において、加熱手段を、転写材に接触す
る部位の厚みも含めた単位面積当りの熱容量が０．５Ｊ
／ｃｍ²・℃以下のローラー体としたので、熱伝達速度
が早くなり、定着動作開始前の駆動期間が短くなる。

【００４１】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００４２】（第１の実施例）先ず、本発明の第１の実
施例を図１ないし図９に基づいて説明する。図２は本実
施例のディジタル方式の電子写真画像形成装置の概略構
成を示す断面図である。図２に示すように、本実施例装
置においては、固定の原稿台ガラス２０上に原稿１９を
所要に載置し、所要の複写条件を設定した後、コピース
タートキーを押すと、感光体ドラム３９が矢印の時計方
向に所定の周速度で回転駆動される。

【００４３】また、光源２１（２２は反射笠）と第１ミ
ラー２３が原稿台ガラス２０の下面に沿ってガラス左辺
側のホームポジションからガラス右辺側へ所定の速度Ｖ
で往動し、第２ミラー２４、第３ミラー２５が同方向に
Ｖ／２の速度で往動することで、原稿台ガラス２０上の
載置原稿１９の下向き画像面が左辺側から右辺側に正面
照射され、その照明走査光の原稿面反射光が結像レンズ
２９、固定第４ミラー２６を介してＣＣＤ６１上に結像
照射され、Ａ／Ｄ変換装置（図示せず）によりディジタ
ル信号に変換される。

【００４４】なお、本画像形成装置は、このリーダー部
からの読取信号以外にも、複写機能、計算機等からのプ
リンタ機能、ＦＡＸ機能等の複数の機能をこなすため
に、複数種類のディジタル画像信号の入力経路を備えた
ディジタル複合機である。

【００４５】以上のようにディジタル信号化された画像
情報は、後述する画像処理装置（図示せず）を通過させ
ることで、画像処理を施され、さらにＤ／Ａ変換装置に
よって再びアナログ信号に変換され、その信号に基づい
て半導体レーザーの点灯が行われる。

【００４６】そのレーザー光は、高速定速回転している
ポリゴンミラー４０とＦθレンズ４１を介することによ
って長手方向に展開され、固定ミラー２７、２８を介し
て回転している感光体ドラム３９面に結像露光される。

【００４７】回転している感光体ドラム３９の表面は、
この露光前に一次帯電器３０により正または負の所定電
位に一様に帯電処理されており、この帯電面に対して上
記の露光がなされることで、感光体ドラム３９面に原稿
画像に対応したパターンの静電潜像が順次形成されてい
く。そして、このように感光体ドラム３９面に形成され
た静電潜像は、現像装置３１の現像ローラ３２でトナー
像として顕画化さる。

【００４８】一方、上記画像形成動作と並行して、給紙
ローラ６２により転写材シートＰの給送が行われ、シー
トＰはガイド３３を通って所定のタイミングで感光体ド
ラム３９と転写帯電器３４との間の転写部へ導入され
る。そして、この転写部において転写コロナを受けるこ
とで、感光体ドラム３９に接し、感光体ドラム３９面側
のトナー顕画像がシートＰ面に順次転写されていく。

【００４９】さらに、転写部を通過したシートＰは、除
電針３５によって背面電荷の除去を受けつつ、感光体ド
ラム３９面から順次に分離され、搬送部３８、入口ガイ
ド１５で定着装置６０へ導入され、後述するようにトナ
ー画像定着を受け、画像形成物としてと機外へ放出され
る。

【００５０】一方、転写後の感光体ドラム３９面は、ク
リーニング器３６のクリーニングブレード３７で残りト
ナー等の汚れが除去され、繰り返して像形成に供され
る。

【００５１】さらに、往動移動した移動光学部材２１〜
２５は所定の往動終点に到達すると、復動移動に転じら
れて、初めのホームポジションへ戻り、次のコピーサイ
クルの開始まで待機する。なお、解像度は、入出力共に
６００ｄｐｉまで可能である。

【００５２】図３に、本実施例装置に用いている定着装
置の断面図を示す。本実施例の定着装置は、内部に加熱
源たるヒーター１２を具備した加熱手段としての加熱ロ
ーラ１０と表層をゴム等で形成した加圧手段としての加
圧ローラ１１とを互いに押し当て回転させ、転写材とし
ての紙６を挟持搬送すると同時に加熱ローラ１０表面の
温度で紙６上のトナーを溶融し、該紙６に定着するもの
である。

【００５３】加熱ローラ１０の表面温度は、サーミスタ
１３により検知され、制御手段たる温度制御装置１４が
この検知温度を基に定着ヒーター１２を制御することに
より、該表面温度を所定温度に維持している。また、こ
の温度制御装置１４は、上述したように、この検知温度
に基づいて前多回転の開始時期も制御しており、以下に
説明するように、環境指数計算装置１５により計算され
た環境指数によって、前多回転の制御方法を変更してい
る。

【００５４】図１は、本実施例における環境検知方法及
びその環境に応じてウォームアップ時間等を制御する際
のフローチャートである。

【００５５】先ず、本実施例の画像形成装置の主電源が
投入され、定着ヒーター１２に通電が開始されると（ス
テップＳ１）、同時にタイマーのカウントを開始し（ス
テップＳ２）、温調の目標温度を２００℃に設定する
（ステップＳ３）。次に、図４に示すような加熱ローラ
１０が１２０℃に達したときの時間ｔ_cを測定し（ステ
ップＳ４〜Ｓ５）、さらに加熱ローラ１０が１５０℃に
達したときの時間ｔ_aを測定する（ステップＳ６〜Ｓ
７）。そして、この時間ｔ_aがある設定時間ｔ（こでは
１０秒）よりも短かどうかを判断する（ステップＳ
８）。短いときは、定着装置への通電が停止されてから
間もないと考えられ、加圧ローラ１１も十分に温まって
いる状態なので、即座に前多回転を開始し、ウォームア
ップ終了とする（ステップＳ９）。

【００５６】また、この時間ｔ_aが３０秒以上であった
場合は（ステップＳ１０）、入力電圧が非常に低いこと
や、室温が非常に低いことが考えられ、十分に長い時間
ウォームアップする必要があるので、最もウォームアッ
プ時間の長い劣悪モードに入る（ステップＳ１１）。

【００５７】それ以外のときは、図４に示すような１２
０℃から１５０℃までの所要時間ｔ_bを上記時間ｔ_a、ｔ
_cを用い、ｔ_b＝ｔ_a−ｔ_cという式に代入することにより
算出する（ステップＳ１２）。

【００５８】ここで、測定温度範囲を１２０℃から１５
０℃までとしたのは、この領域の温度上昇勾配が一定で
あることと、サーミスタの温度検知感度が高い領域であ
るためである。

【００５９】本来理想的には、もう少し幅広いところで
時間を測定する方が精度が良くなるのであるが、サーミ
スタで室温前後から２００℃以上までを精度良く検知す
る構成にすると、そのために費やされるコストが非常に
高価となり、実用に適さない。そこで、本実施例では、
１２０℃から１５０℃の間において時間を測定してい
る。

【００６０】次に、このｔ_a、ｔ_bの時間より室温指数Ｔ
_rを

【００６１】

【数１】Ｔ_r＝１５０−ｔ_a＊（３０／ｔ_b）

【００６２】という式に代入し求める。ここで、３０／
ｔ_bという項は、１２０℃から１５０℃までの温度上昇
勾配を意味している。この式により、ヒーター１２への
通電を開始した時の室温を推定することができる。

【００６３】通電初期においては、図４に示すように立
ち上がり曲線が非線形であるので、上記した一次式では
室温を正確には求めることはできず、やや低めに検知す
ることになるが、室温指数をほぼ室温とみなすことは可
能な値である。

【００６４】系全体の環境を検知するには、ここで求め
た室温指数に対して、入力電圧やローラの熱容量等の因
子を加味する必要があるが、表面温度の立ち上がり曲線
においては、室温は時間ｔ_aにのみ影響を与え、温度上
昇勾配３０／ｔ_bには影響しない。それに対し、入力電
圧や、ローラの熱容量、ヒータの出力等は時間ｔ_aに
も、温度上昇勾配３０／ｔ_bにも影響を及ぼす。

【００６５】従って、時間ｔ_bを基に補正を行うこと
で、室温以外の因子の影響を反映させることができる。
具体的には、入力電圧、ローラの熱容量、ヒータの出力
等の値が全て設計基準値であるときの温度上昇勾配をＸ
とし、その値と実際の温度上昇勾配３０／ｔ_bとを比較
して、その比較した値に入力電圧等の影響を反映させた
い度合いとなる補正係数Ａ（本実施例では１．５）を掛
け合わせて温度上昇勾配指数を求める。温度上昇勾配指
数Ｔ_xは、

【００６６】

【数２】Ｔ_x＝１−Ａ＊（Ｘ−３０／ｔ_b）／Ｘ

【００６７】という式で算出される。

【００６８】ここで、補正係数Ａについて説明する。補
正係数Ａは、室温と室温以外の環境指数に影響を与える
因子との重み付けを操作する係数である。系の熱容量等
により補正係数の適正値は異なってくる。

【００６９】そして、最終的には、室温指数と、温度上
昇勾配指数とを掛け合わせることにより、環境指数を求
める。環境指数は、

【００７０】

【数３】環境指数＝Ｔ_r＊Ｔ_x

【００７１】となる。

【００７２】本実施例における画像形成装置では、室温
を５℃、１５℃、２０℃とし、それぞれのときに入力電
圧を変化させ、そのときの定着性を測定することによ
り、常に定着性を満足させる環境指数を得るための補正
係数Ａを求めた。その結果、補正係数Ａは１．５であっ
た。ローラの熱容量、ヒータの出力等が設計基準値であ
るときの入力電圧と室温と環境指数の関係を図５に示
す。

【００７３】このような温度上昇勾配指数による補正を
行うことで、入力電圧が低い場合には、環境指数を下げ
ることになる。

【００７４】本実施例における画像形成装置では、電源
投入直後の定着性は入力電圧に大きく依存し、入力電圧
が低い場合には、明らかに定着性が劣るために、補正係
数を１．５とすることで、入力電圧の影響を反映させて
温度上昇勾配指数を求め、環境指数を算出している（ス
テップＳ１３）。

【００７５】こうして求められた環境指数を、予め設定
したしきい値と比較することによりウォームアップのモ
ードを決定する。

【００７６】本実施例では環境指数が１７より大きい場
合に高温モード（ステップＳ１４〜Ｓ１５）、１７以下
１２より大きいときに中温モード（ステップＳ１６〜Ｓ
１７）、１２以下のときに低温モードとしている（ステ
ップＳ１６〜Ｓ１８）。

【００７７】これは、入力電圧が１００Ｖ（設計基準
値）で定着ローラの熱容量や、ヒータの出力等が設計基
準値であった場合には、室温１７℃より高いときに、高
温モード、１７℃以下１２℃より高いときに中温モー
ド、１２℃以下のときに低温モードとなる。

【００７８】図６、図７、図８、図９にそれぞれ高温モ
ード、中温モード、低温モード、劣悪モードのウォーム
アップのフローチャートを示す。

【００７９】高温モードに入ると、図６に示すように、
先ず加熱ローラ１０が１７５℃に到達するまでヒーター
１２をフル点灯する（ステップＳ２１）。そして、ヒー
ター１２に通電開始してから１７５℃に到達するまでの
時間を測定し（ステップＳ２２）、その時間が２８秒以
上であれば、前多回転を２秒間だけ行い（ステップＳ２
３〜Ｓ２４）、ウォームアップ終了とする（ステップＳ
２５）。一方、２８秒以内であれば、前多回転を開始し
（ステップＳ２６）、ヒーター１２への通電開始より３
０秒が経過するまで前多回転を継続する（ステップＳ２
７）。

【００８０】中温モードに入ると、図７に示すように、
加熱ローラ１０が１９０℃に到達するまで、ヒーター１
２をフル点灯し（ステップＳ３１）、１９０℃に到達次
第前多回転を回転して（ステップＳ３２）、目標温度を
２０５℃に設定した後（ステップＳ３３）、前多回転を
７秒間継続させる（ステップＳ３４）。そして、前多回
転終了後（ステップＳ３５）、ヒーター１２をフル点灯
し（ステップＳ３６）、前多回転終了から２．５秒経過
したかどうかを判断する（ステップＳ３７）。２．５秒
経過していた場合には、ウォームアップ終了とするが
（ステップＳ３７〜Ｓ３８）、経過していない場合に
は、目標温度を２０５℃とした温調を開始し（ステップ
Ｓ３９）、２００℃になるまでフル点灯を続ける（ステ
ップＳ４０〜Ｓ３６〜Ｓ３７〜Ｓ３９〜Ｓ４０）。そし
て、２００℃に達したら、ヒーター１２を所定の比率で
点灯させ（ステップＳ４１）、２０５℃に達するか（ス
テップＳ４２）、あるいは前多回転終了後に２．５秒経
過したら（ステップＳ４３）、ウォームアップ終了とす
る（ステップＳ３８）。

【００８１】低温モードに入ると、図８に示すように、
加熱ローラ１０が１９０℃に到達するまで、ヒーター１
２をフル点灯し（ステップＳ５１）、１９０℃に到達次
第前多回転を回転して（ステップＳ５２）、目標温度を
２０５℃に設定した後（ステップＳ５３）、前多回転を
２５秒間継続させる（ステップＳ５４）。そして、前多
回転終了後（ステップＳ５５）、ヒーター１２をフル点
灯し（ステップＳ５６）、前多回転終了から２．５秒経
過したかどうかを判断する（ステップＳ５７）。２．５
秒経過していた場合には、ウォームアップ終了とするが
（ステップＳ５７〜Ｓ５８）、経過していない場合に
は、目標温度を２０５℃とした温調を開始し（ステップ
Ｓ５９）、２００℃になるまでフル点灯を続ける（ステ
ップＳ６０〜Ｓ５６〜Ｓ５７〜Ｓ５９〜Ｓ６０）。そし
て、２００℃に達したら、ヒーター１２を所定の比率で
点灯させ（ステップＳ６１）、２０５℃に達するか（ス
テップＳ６２）、あるいは前多回転終了後に２．５秒経
過したら（ステップＳ６３）、ウォームアップ終了とす
る（ステップＳ５８）。

【００８２】劣悪モードに入ると、図９に示すように、
加熱ローラ１０が１９０℃に到達するまで、ヒーター１
２をフル点灯し（ステップＳ７１）、１９０℃に到達次
第前多回転を回転して（ステップＳ７２）、目標温度を
２０５℃に設定した後（ステップＳ７３）、前多回転を
５５秒間継続させる（ステップＳ７４）。そして、前多
回転終了後（ステップＳ７５）、ヒーター１２をフル点
灯し（ステップＳ７６）、前多回転終了から２．５秒経
過したかどうかを判断する（ステップＳ７７）。２．５
秒経過していた場合には、ウォームアップ終了とするが
（ステップＳ７７〜Ｓ７８）、経過していない場合に
は、目標温度を２０５℃とした温調を開始し（ステップ
Ｓ７９）、２００℃になるまでフル点灯を続ける（ステ
ップＳ８０〜Ｓ７６〜Ｓ７７〜Ｓ７９〜Ｓ８０）。そし
て、２００℃に達したら、ヒーター１２を所定の比率で
点灯させ（ステップＳ８１）、２０５℃に達するか（ス
テップＳ８２）、あるいは前多回転終了後に２．５秒経
過したら（ステップＳ８３）、ウォームアップ終了とす
る（ステップＳ７８）。

【００８３】このように、実際の定着ローラの温度推移
を測定した上で環境指数を決定するとことで、定着性に
直接影響のある環境条件を考慮した制御が可能となり、
またその環境指数を基にウォームアップのモードを切り
替えることで、常に満足できる定着性を得ることが可能
となる。また、必要以上に長いウォームアップ時間にな
ることもない。

【００８４】（第２の実施例）次に、本発明の第２の実
施例を図１０及び図１１に基づいて説明する。なお、本
実施例における画像形成装置本体は第１の実施例と同様
とする。

【００８５】本実施例は、第１の実施例と基本的に同様
の方法で環境指数を算出するが、その環境指数を基に画
像形成装置の温調温度を決定する。

【００８６】環境指数は小さければ小さいほど定着しに
くい環境であることを示しているため、環境指数の異な
る状態でありながら、同じ定着温調温度で定着すると、
定着性が異なるのは明らかである。従って、環境指数に
応じて定着温調温度を変更することにより、定着性を一
定にすることができる。

【００８７】例えば、十分に定着装置が温まっている状
態において、環境指数を決定する要因の中で定着性に及
ぼす影響が最も大きいのは室温である。十分に定着装置
が温まっている状態においては、温調温度によって定着
ローラの温度は一定に制御されているので、入力電圧の
定着性に及ぼす影響は立ち上げ直後に比べると小さくな
る。

【００８８】但し、連続コピーをするときに、入力電圧
が低い場合には、徐々に定着性が悪化してくる可能性が
考えられる。しかし、この場合は、温調温度で対策を打
つことはできず、ヒーターのワッテージそのものを改善
するしかない。

【００８９】つまり、環境指数は、室温指数と温度上昇
勾配指数から求めているが、この中で室温指数に重点を
置いた環境指数を求めることにより、定着性を満足でき
る温調温度の制御が可能となる。

【００９０】上述した理由により、環境指数を求める際
の補正係数Ａの値を第１の実施例では１．５であった
が、本実施例においては１．２にする。こうすること
で、室温指数を第１の実施例に比べて優先し、実際の定
着性に適した制御をすることになる。これを立ち上げ直
後に利用する環境指数と区別して環境指数２とする。

【００９１】本実施例は、この環境指数２の値を予め設
定して、あるしきい値と比較することによって、温調温
度を決定する。

【００９２】図１０に本実施例における温調温度決定の
フローチャートを示す。先ず、本体主電源が投入される
と、定着ヒーター１２に通電が開始され（ステップＳ９
１）、その時を起点にタイマーカウンターをスタートさ
せる（ステップＳ９２）。そして、目標温度を２００℃
とし（ステップＳ９３）、サーミスタ１３からの出力が
１２０℃に到達するまでの時間ｔ_cを測定する（ステッ
プＳ９４〜Ｓ９５）。さらに、１５０℃到達時までの時
間ｔ_aを測定し（ステップＳ９６〜Ｓ９７）、１２０℃
から１５０℃までの所要時間ｔ_bをｔ_a、ｔ_cを用いｔ_b＝
ｔ_a−ｔ_cという式に代入することにより算出する（ステ
ップＳ９８）。

【００９３】そして、以上で求めた時間ｔ_c、ｔ_bと上述
した補正係数Ａを１．２とすることにより環境指数を下
記の式より求める（ステップＳ９９）。

【００９４】

【数４】室温係数＝１５０−ｔ_c＊（３０／ｔ_b）温度上昇勾配指数＝１−１．２＊（Ｘ−３０／ｔ_b）／
Ｘ

【００９５】次に、このようにして求めた環境指数に基
づいて画像形成時の温調温度及び待機時のスタンバイ温
調温度を決定する。

【００９６】環境指数が１７よりも大きいときには、定
着するために環境がよいことを示しているので、それぞ
れの温調温度を低めに設定し、スタンバイ温調温度は２
００℃、画像形成中の温調温度は１９０℃にそれぞれ設
定する（ステップＳ１００〜Ｓ１０１〜Ｓ１０２）。

【００９７】また、環境指数が１７以下で１２より大き
いときには、やや温調温度を上げて、スタンバイ温調温
度を２０５℃、画像形成中温調温度を１９５℃に設定す
る（ステップＳ１０３〜Ｓ１０４〜Ｓ１０５）。

【００９８】そして、環境指数が１２以下のときにはさ
らに温調温度を上げてスタンバイ温調温度を２１０℃
に、画像形成中温調温度を２００℃に設定する（ステッ
プＳ１０６〜Ｓ１０７）。

【００９９】スタンバイ温調温度は、主に連続画像形成
時の初期の数枚に影響を及ぼす。画像形成時の初期は、
加圧ローラに熱を取られてしまい、定着ローラの温度が
急激に低下し、初期数枚の定着性は一般にやや悪い。

【０１００】特に、入力電圧が低い場合には、初期の定
着に必要な熱量の供給が追い付かないので、予めスタン
バイ中にできるだけ多くの熱量を蓄えることが望まれ
る。

【０１０１】図１１にスタンバイ時から連続画像形成を
行ったときの加熱ローラ、加圧ローラの温度推移を示
す。

【０１０２】加熱ローラの表面温度は、画像形成動作の
前多回転が開始してから低下を始める。低下した温度分
の熱量は、加圧ローラと紙等に供給されている。画像形
成動作開始後数枚の時点で、加熱ローラの温度は下げ止
まり上昇し始める。

【０１０３】加熱ローラの温度が極小点に達するまでの
時間や、極小点の温度はスタンバイ温調温度に依存して
いる。極小点の温度はスタンバイ温調温度が高ければ、
高いほど高くなる。

【０１０４】ここで、その極小点の温度を定着性の満足
できる温度に抑えられるように、上述したスタンバイ温
調温度は設定されている。

【０１０５】次に、画像形成中の温調温度は、連続画像
形成時の一般に数枚目以降、つまり、加熱ローラの温度
極小点に達した以降の定着性に影響を及ぼす。室温が低
い場合には、画像形成媒体つまり紙の温度が低く、同等
の加熱ローラの温度であっても紙の温度が高いときに比
べ定着性は劣ってしまう。

【０１０６】そこで、本実施例では、環境指数によって
画像形成中の温調温度を切り替えることにより、連続画
像形成時において、紙の温度が低いときにも定着性が良
くなるように、室温が高いときに比べ、温調温度を上げ
て対処している。

【０１０７】このようにすることで、必要以上の熱を与
えることなく、必要十分な定着性を得ることができる。
従って、昇温等の問題も生じることはない。

【０１０８】（第３の実施例）次に、本発明の第３の実
施例について説明する。なお、本実施例における画像形
成装置本体は第１の実施例と同様とする。

【０１０９】本実施例における定着装置の立ち上げ制御
方法及び温調温度の制御方法は第１の実施例及び第２の
実施例と同様であるが、本実施例は、環境指数の算出方
法に特徴を有するものである。

【０１１０】第１及び第２の実施例においては、環境指
数は室温指数と温度上昇勾配とから求められている。温
度上昇勾配指数は環境指数に影響を与える因子の重み付
けを補正する役目もになっている。

【０１１１】第１及び第２の実施例では温度上昇勾配の
補正は、一次関数で補正を行っており、補正係数の値で
操作をしている。しかし、より一般的にこの環境指数の
考え方を適用する場合には、一次関数による補正では十
分でない場合もあり得る。

【０１１２】そこで、本実施例における温度上昇勾配指
数は下記の式により定義する。

【０１１３】

【数５】Ｔ_x＝１−Ｆ（（Ｘ−３０／ｔ_b）／Ｘ）

【０１１４】上記式の第２項は、温度上昇勾配指数Ｔ_x
は、（Ｘ−３０／Ｔ_b）／Ｘの関数であるという意味で
ある。この関数が、一次関数である場合は、

【０１１５】

【数６】Ｔ_x＝１−Ａ＊（Ｘ−３０／ｔ_b）／Ｘ

【０１１６】となり、第１及び第２の実施例の形にな
る。

【０１１７】画像形成装置の構成上、あるいは、その制
御の狙いによっては、環境指数を求める際に、室温と室
温以外の因子を非線形な関数で重み付けしたい場合があ
り得る。

【０１１８】例えば、

【０１１９】

【数７】Ｔ_x＝１−（（Ｘ−３０／ｔ_b）／Ｘ）^1/2

【０１２０】のような式で温度上昇勾配指数を求めるこ
とも可能である。

【０１２１】このうように求めた温度上昇勾配指数によ
り、環境指数を算出し、立ち上げや温調温度の制御を決
定する。

【０１２２】本実施例の構成にすることで、どのような
系にも対応することができ、かつ、制御の自由度も広げ
ることができる。

【０１２３】

【発明の効果】以上説明したように、本出願に係る第１
の発明によれば、加熱手段の温度上昇勾配上昇勾配に基
づいて環境指数を算出し、該環境指数に基づいて定着動
作開始前の定着手段の駆動期間または駆動開始温度を決
定するので、特別な環境検知手段を設けることなく、該
駆動期間を最適な値に設定でき、どのような状態でも満
足のいく定着性を得ることができる。また、必要以上に
上記駆動期間を上昇させることがなく、必要以上に加熱
手段及び加圧手段を加熱することがない。さらに、従来
の定着装置の制御等に使用していた室温センサーも必要
なくなるのでコストダウンを図ることができる。

【０１２４】また、本出願に係る第２の発明によれば、
上記第１の発明において、温度上昇勾配に基づいて、電
源投入時の室温を推定せしめる室温指数を算出し、該室
温指数に室温以外の環境条件を反映させた温度上昇勾配
指数を算出し、室温指数と温度上昇勾配指数より所定の
演算をして、環境指数を算出するので、室温の以外の他
の環境条件を確実に検知することができ、環境条件の変
化によらずに常に良好な定着性が得られる。

【０１２５】さらに、本出願に係る第３の発明によれ
ば、上記第１の発明または第２の発明において、環境指
数は、少なくとも、室温が低い場合、入力電圧が小さい
場合、加熱手段の熱容量が大きい場合、加熱源の出力が
小さい場合に、基準となる環境条件における環境指数よ
りも小さくなるように算出されるので、算出した環境指
数のみを考慮すればよく、制御を複雑化させることな
く、環境条件の変化によらずに常に良好な定着性が得ら
れる。

【０１２６】また、本出願に係る第４の発明によれば、
上記第２の発明において、温度上昇勾配指数は、基準と
なる温度上昇勾配に対する測定した温度上昇勾配の変動
の程度に、室温指数と温度上昇勾配指数との間の重み付
けを反映させた補正係数を乗ずることにより算出される
ので、補正係数を変えることにより、状況に応じて、室
温あるいは室温以外の環境条件のいずれかを優先した制
御を行うことができる。

【０１２７】さらに、本出願に係る第５の発明によれ
ば、上記第１の発明ないし第４の発明のいずれかにおい
て、算出した環境指数が小さいほど、定着動作開始前に
加熱手段と加圧手段を駆動せしめる所定期間を長くし、
または、駆動を開始する所定温度を高くするので、環境
が定着部位の温度を低下せしめる傾向にある場合でも、
加圧手段に十分に熱を蓄積させ、良好な定着を行うこと
ができる。

【０１２８】また、本出願に係る第６の発明によれば、
上記第１の発明ないし第５の発明のいずれかにおいて、
算出した環境指数が小さいほど、定着動作開始前の待機
時における加熱手段の温度、及び定着動作中の加熱手段
の温度を高い温度にするので、定着部位の温度を低下せ
しめる傾向にある場合でも、加圧手段の温度を十分な温
度に上昇させ、良好な定着を行うことができる。

【０１２９】さらに、本出願に係る第７の発明によれ
ば、上記第１の発明ないし第６の発明のいずれかにおい
て、加熱手段及び加圧手段は、互いに圧接しながら回転
自在に配設されたローラー体であり、両ローラー体の圧
接部にて転写材を挟圧搬送せしめるので、簡単な構成
で、上述のような環境によらない良好な定着を行うこと
ができる。

【０１３０】また、本出願に係る第８の発明によれば、
上記第７の発明において、加熱手段を、転写材に接触す
る部位の厚みも含めた単位面積当りの熱容量が０．５Ｊ
／ｃｍ²・℃以下のローラー体としたので、熱伝達速度
が早くなり、定着動作開始前の駆動期間が短くすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における定着装置のウォ
ームアップのフローチャートである。

【図２】本発明の第１の実施例及び第２の実施例におけ
る画像形成装置の概略図である。

【図３】本発明の第１及び第２の実施例におけるローラ
定着装置の断面図である。

【図４】本発明の第１の実施例におけるウォームアップ
中の加熱ローラの温度推移を示すグラフである。

【図５】本発明の第１の実施例における環境指数と入力
電圧、室温等の関係を示す表である。

【図６】本発明の第１の実施例におけるウォームアップ
時の高温モードのフローチャートである。

【図７】本発明の第１の実施例におけるウォームアップ
時の中温モードのフローチャートである。

【図８】本発明の第１の実施例におけるウォームアップ
時の低温モードのフローチャートである。

【図９】本発明の第１の実施例におけるウォームアップ
時の劣悪モードのフローチャートである。

【図１０】本発明の第２の実施例における定着装置の温
調温度決定までのフローチャートである。

【図１１】本発明の第２の実施例における画像形成時の
加熱ローラ、加圧ローラの温度推移を示すグラフであ
る。

【図１２】従来の画像形成装置の概略図である。

【符号の説明】

６紙（転写材）１０加熱ローラ（加熱手段）１１加圧ローラ（加圧手段）１２定着ヒーター（加熱源）１４温度制御装置（制御手段）３１現像装置（顕画像手段）３４転写帯電器（転写手段）３９感光体ドラム（顕画像手段）６０定着装置（定着手段）Ａ補正係数Ｔ_r 室温係数Ｔ_x温度上昇勾配係数Ｘ温度上昇勾配の基準値

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原稿画像あるいは入力した多値の画像信
号に対応したトナー像を形成する顕画像手段と、該トナ
ー像を転写材上に転写する転写手段と、該トナー像を加
熱する加熱源を有する加熱手段及び該加熱手段に圧接す
る加圧手段により該転写材に定着せしめる定着手段と、
電源投入後に上記加熱手段の温度を所定温度まで上昇せ
しめ、上記加熱手段と加圧手段を定着動作開始前に所定
期間駆動せしめるように設定された制御手段とを具備し
た画像形成装置において、該制御手段は、電源投入後の
上記加熱手段の温度上昇勾配を測定し、該温度上昇勾配
に基づいて、該温度上昇勾配の基準値からの変動に影響
を与える環境条件を環境指数として算出し、該環境指数
に基づいて上記所定期間と上記所定温度のうち、少なく
とも一方を決定するように設定されていることを特徴と
する画像形成装置。
【請求項２】制御手段は、温度上昇勾配に基づいて、
電源投入時の室温を推定せしめる室温指数を算出し、一
方該室温指数に室温以外の環境条件を反映させた温度上
昇勾配指数を算出し、室温指数と温度上昇勾配指数より
所定の演算をして、環境指数を算出するように設定され
ていることとする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】環境指数は、少なくとも、室温が低い場
合、入力電圧が小さい場合、加熱手段の熱容量が大きい
場合、加熱源の出力が小さい場合に、基準とる環境条件
における環境指数よりも小さくなるように算出されるこ
ととする請求項１または請求項２に記載の画像形成装
置。
【請求項４】温度上昇勾配指数は、基準値となる温度
上昇勾配の値に対する測定した温度上昇勾配の値の変動
の程度に、室温指数と温度上昇勾配指数との間の重み付
けを反映させた補正係数を乗ずることにより算出される
こととする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】制御手段は、算出した環境指数が小さい
ほど、定着動作開始前に加熱手段と加圧手段を駆動せし
める所定期間を長くするように、または、定着動作開始
前の加熱手段と加圧手段の駆動を開始する上記所定温度
を高くするように設定されていることとする請求項１な
いし請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】制御手段は、算出した環境指数が小さい
ほど、定着動作開始前の待機時における加熱手段の温
度、及び定着動作中の加熱手段の温度を高い温度にする
ように設定されていることとする請求項１ないし請求項
５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】加熱手段及び加圧手段は、互いに圧接し
ながら回転自在に配設されたローラー体であり、両ロー
ラー体の圧接部にて転写材を挟圧搬送せしめることとす
る請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の画像形成
装置。
【請求項８】加熱手段は、転写材に接触する部位の厚
みも含めた単位面積当りの熱容量が０．５Ｊ／ｃｍ²・
℃以下であることとする請求項７に記載の画像形成装
置。