画像形成装置
【課題】定着部の加熱時における加熱ローラ及び加圧ローラの表面温度変化の抑制と均一性確保とその動作時間短縮。
【解決手段】加熱手段と、加熱手段により加熱される加熱回転部材（加熱ローラ）と、加熱回転部材と圧接する加圧回転部材（加圧ローラ）と、加圧回転部材の表面温度を検知する検出手段と、加熱回転部材及び加圧回転部材の回転速度を制御する駆動制御手段とを備え、駆動制御手段は、検出手段により検出された表面温度が所定の温度に達するまでに、検出手段によって検出される表面温度の変化量あるいは変化率に応じて、回転速度（定着速度）を変動させる。
【解決手段】加熱手段と、加熱手段により加熱される加熱回転部材（加熱ローラ）と、加熱回転部材と圧接する加圧回転部材（加圧ローラ）と、加圧回転部材の表面温度を検知する検出手段と、加熱回転部材及び加圧回転部材の回転速度を制御する駆動制御手段とを備え、駆動制御手段は、検出手段により検出された表面温度が所定の温度に達するまでに、検出手段によって検出される表面温度の変化量あるいは変化率に応じて、回転速度（定着速度）を変動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱回転部材と加圧回転部材とが圧接された定着部を有する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリンタや複写機などの電子写真方式を用いた画像形成装置は、トナー画像を用紙に定着させるため加熱ローラを有する定着部を装備した画像形成装置が広く使用されている。通常、定着部では、ヒータを内包する加熱ローラと、この加熱ローラに圧接される加圧ローラとの間にトナー画像が付着した用紙を挿通させることにより、熱と圧力とによりトナーを融着させている。
【０００３】
このような定着部では、ヒータを内包する加熱ローラの表面温度と、ヒータを内包していない加圧ローラの表面温度との温度差が生じやすい。この温度差の発生を防止するために、予め定着動作を行う前に、用紙が挟まっていない状態で両ローラを接触させ回転させること等の方法により、温度差を低減させ、加圧ローラの表面温度をパッドを用いて均一化させていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−０３３６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１に開示されている方法では、媒体である用紙挿通前後の熱容量変化等によるローラの表面温度のオーバシュートの発生・増加が考慮されていなかった。このために、表面温度が目標温度に定常化するための時間が大きく変動してしまうという問題があった。
また、加圧ローラの熱容量のため、表面温度を測定する温度センサの位置により、オーバシュートの発生量に変化が生じていた。
【０００５】
本発明は、前記問題を解決するためになされたものであり、加圧ローラの表面温度のオーバシュートを低減することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、加熱手段と、前記加熱手段により加熱される加熱回転部材（例えば、加熱ローラ）と、前記加熱回転部材と圧接する加圧回転部材（例えば、加圧ローラ）と、前記加圧回転部材の表面温度を検知する検出手段と、前記加熱回転部材及び前記加圧回転部材の回転速度を制御する駆動制御手段（例えば、定着回転速度制御部）とを備え、前記駆動制御手段は、前記検出手段により検出された表面温度が所定の温度に達するまでに、前記検出手段によって検出される表面温度の変化量あるいは変化率に応じて、前記回転速度を変動させることを特徴とする。
【０００７】
これによれば、媒体（例えば、用紙）の挿通等による熱容量変化によって、加圧ローラの表面温度が変化し、振動的なオーバシュートが発生しても、表面温度の変化量あるいは変化率が所定値よりも大きいときに、回転速度を変動させて、臨界的、あるいは指数的な温度変化にすることができる。このため、加圧ローラの表面温度が一定になるまでの時間を短縮することができる。このとき、パッドを用いることにより、接触面の表面温度分布が均一になるまでの時間（整定時間）も短縮することができる。
また、検出手段が表面温度を検知する位置と、加熱ローラと加圧ローラとの接触位置とが離間しており、加圧ローラの熱容量によるオーバシュートの増加を低減することができる。
【０００８】
また、前記検出手段によって検出される表面温度の変化量は、加熱開始から所定時間後に計測された温度上昇値より算出することを好適とする。
また、前記検出手段によって検出された表面温度の変化量あるいは変化率が所定値より小さい場合は、前記回転速度を基準回転速度より速い回転速度に変化させ、前記検出手段によって検出された表面温度の変化量あるいは変化率が所定値である場合は、前記回転速度を基準回転速度に設定し、前記検出手段によって検出された表面温度の変化量あるいは変化率が所定値より大きい場合は、前記回転速度を基準回転速度より遅い回転速度に変化させることが好ましい。
【０００９】
さらに、前記検出手段によって検出される表面温度の変化率は、加熱開始から所定時間ごとに計測された温度上昇値より算出することを好適とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、加圧ローラの表面温度のオーバシュートを低減することができる。これにより、加熱時の加熱ローラ及び加圧ローラの表面温度分布の不均一化を防止することができ、表面温度が一定になるまでの時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の画像形成装置の実施形態につき説明する。なお、これらの図面は本発明が理解できる程度に概略的に示してあり、以下に説明する数値的及びその他の条件は、単なる好適例であり、本発明はこれらの実施形態にのみ何ら限定されるものではない。また、断面図では図面の複雑化を防ぐため、断面を表すハッチング等を省略して示してある。
【００１２】
（第1の実施形態）
本発明の画像形成装置の第1の実施形態について、図1乃至図7を参照して説明する。
【００１３】
図1は、第1の実施形態の画像形成装置１００の断面図であり、タンデム方式のプリンタ装置を例に示す。また、図２は画像形成装置１００の概観斜視図である。
【００１４】
図１に示すように、画像形成装置１００は、給紙部１６、画像形成部７、定着部４、両面印刷ユニット８、排出ユニット９、及び、排出トレイ（カバー）１９を備えており、記録シートＳへの画像形成が可能な構成になっている。
【００１５】
（構成）
印刷動作の流れに沿って画像形成装置１００の構成について説明する。先ず、記録シートＳの搬送は給紙部１６より行われる。給紙部１６は給紙カセット２１、給紙ローラ２２、及び、レジストローラ２３等で構成される。給紙ローラ２２の回動によって給紙カセット２１から搬出された記録シートＳは、レジストローラ２３まで送られ、更に転写搬送ベルト１５に沿って送られ、各色の画像形成部７に達する。
【００１６】
画像形成部７は画像形成ユニット３が４色分の４個が実装され構成されている。そして、画像形成ユニット３の４個は順番に並設され、図１の右側から左側に向かってブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、及び、シアン（Ｃ）の順に配設されている。また、各画像形成ユニット３には各色に対応したトナーカートリッジ２−Ｋ、２−Ｙ、２−Ｍ、及び、２−Ｃが装着されている。
【００１７】
そして、画像形成ユニット３とトナーカートリッジ２−Ｋ、２−Ｙ、２−Ｍ、及び、２−Ｃは分離可能な構造となっており、４種のトナーカートリッジ２−Ｋ、２−Ｙ、２−Ｍ、及び、２−Ｃは収納された現像剤(の色)を除き同様の構造である。また、前記各画像形成ユニット３と印字ヘッド１７とがカバー１９を閉じることにより当接する構造になっている。
【００１８】
画像形成ユニット３には感光体ドラム１０、帯電器１１、現像ローラ１２、及び、クリーナ１３が収納されている。感光体ドラム１０は、その周面が光導電性材料で構成され、感光体ドラム１０の周面近傍には、帯電器１１、現像ローラ１２、及び、クリーナ１３が順次配設されている。また、転写器１４は転写搬送ベルト１５を介して感光体ドラム１０に当接される。
【００１９】
感光体ドラム１０は、用紙搬送方向に回転し、先ず帯電器１１からの電荷付与により、その周面が一様に帯電させられる。そして、印字ヘッド１７は、印字情報に基づく光書き込みにより、感光体ドラム１０の周面に静電潜像を形成する。そして、現像ローラ１２は、現像処理により記録シートＳの上面にトナー像を形成する。このとき、感光体ドラム１０の周面に形成されるトナー像は、トナーカートリッジ２に収納した各色のトナーである。このようにして感光体ドラム１０の周面に形成されるトナー像は、感光体ドラム１０の回動に伴って転写器１４の位置に達し、感光体ドラム１０の直下を矢印方向に移動する記録シートＳの上面に転写され、印刷が行われる。
【００２０】
次いで、各画像形成ユニットにおいてトナー像が転写されてトナー像が転写された記録シートＳは転写搬送ベルト１５の移動に従って、転写搬送ベルト１５上を矢印方向に移動し、定着部４において熱定着処理が施される。
【００２１】
記録シートＳが定着部４の加熱ローラ６と加圧ユニット５の間を挟持搬送される間に、記録シートＳの上面に転写された複数色のトナー像は溶融して記録シートＳに熱定着する。定着部４によってトナー像が定着された記録シートＳは排出ユニット９に搬送された後に排出トレイ１９へ排出されるか、あるいは、両面印刷の場合は、切換板２０を介して両面印刷ユニット８に搬送され、再度、画像形成部７で記録シートＳ裏面への画像形成が行われる。
【００２２】
図３は定着部４の構成を示す断面模式図である。定着部４は加熱回転部材としての加熱ローラ６と加圧回転部材としての加圧ローラ３４を含む加圧ユニット５で構成される。
【００２３】
加熱ローラ６は、円筒形状で内部に加熱手段として加熱ヒータ３３が２本配設されている。加熱ローラ６の上部には温度センサ３５が備えられている。そして、この温度センサ３５は、加熱ローラ６の上部表面温度を検知する。
【００２４】
また、加圧ユニット５は加圧ベルト３２、加圧ローラ３４、パッド３６、及び、加圧ローラ３４の表面温度を検知する検出手段としての温度センサ３７を備えて構成されている。加圧ベルト３２は、加圧ローラ３４とパッド３６とに掛けわたされており、加圧ローラ３４が回転するのに伴って回転する。温度センサ３７は、加圧回転部材の表面温度として加圧ローラ３４の下部表面温度を検知する。
【００２５】
したがって、この第１の実施形態の定着部４においては、加熱ローラ６と、加圧ローラ３４とパッド３６によって裏面側から加圧された加圧ベルト３２の外周側とが、記録シートＳを表裏から圧接し、挟み込む部分でニップ部を形成する。
【００２６】
パッド３６は、加圧ローラ３４と共に加圧ベルト３２をその裏面側から押圧して加圧ベルト３２のニップ部分のニップ幅を増やす目的で配設される。したがって、このパッド３６の材質の要件は、耐熱性、断熱性、及び、適度の剛性を有し、熱変形のないことである。使用されるパッド３６の材質の例としては、剛性のある金属（例えば、鉄など）で、ニップ部には断熱性・耐熱性のあるガラス繊維、アラミド繊維を布状に編みこんだクロスの表面にフッ素樹脂をコーティング処理したもの等が挙げられる。
【００２７】
次に、図４を参照して第１の実施形態の画像形成装置１００の制御構成を説明する。
図４は、画像形成装置１００の制御構成を示すブロック図である。
画像形成装置１００において、制御部４０は、主な構成要素として、定着回転速度制御部４４等を備えたＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２及びＲＯＭ４３を備えて構成されている。また、制御部４０には前記画像形成部７、給紙部１６、及び、定着部４が電気的に接続されると共に定着部４を駆動する定着駆動部３０が接続される。さらに、定着部４の構成要素である加熱ローラ６の温度センサ３５及び加圧ローラ３４の温度センサ３７からの温度情報はＣＰＵ４１のＡＤ（Analog Digital変換）入力端子に入力される。特に、加圧ローラ３４の温度センサ３７はＣＰＵ４１の定着回転速度制御部４４のＡＤ（Analog Digital変換）入力端子に接続されている。
【００２８】
ここで、ＲＯＭ４３には、画像形成部７における作像動作に関する各種プログラムが格納されている。ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４３から必要なプログラムを読み出して、画像形成部７、給紙部１６及び定着部４の動作を統括的に制御して作像動作を実行させる。ＲＡＭ４２は、ＣＰＵ４１が制御プログラムを実行する際のワークエリアとして使用される。
【００２９】
また、制御部４０は作像動作を実行させると共に、温度センサ３５からの検知信号を受信し、加熱ローラ６の温度を監視して、加熱ローラ６の温度が所定の定着温度に維持されるように加熱ヒータ３３への電力供給量を制御する。
【００３０】
なお、詳細については後記するが、制御部４０は温度センサ３５からの検知信号を受信し、受信した情報に基づいて、さらに、定着回転速度制御部４４に格納されているデータにしたがって、加熱ローラ６及び加圧ローラ３４の回転速度を決定する。
【００３１】
（動作）
定着部４の動作について説明する。画像形成装置１００に電源が投入されると、いわゆるウォームアップ動作が実行される。ウォームアップ動作では、加熱ローラ６及び加圧ユニット５の加圧ローラ３４が定着駆動部３０によって回転駆動される。加熱ヒータ３３による加熱により加熱ローラ６は定着温度である１９０℃にまで昇温される。加圧ローラ３４は回転に伴って、加熱ローラ６からの熱量の遷移によって１２０℃まで昇温される。
【００３２】
この状態で画像形成装置１００がプリントジョブを受け付けると、作像動作が実行される。作像動作では、画像形成部７でトナー像を形成してそのトナー像を記録シートＳに転写し、加熱ローラ６と加圧ユニット５との圧接部、すなわち前記ニップ部にトナー像(未定着画像)が転写された記録シートＳを挟持搬送させてトナー像を加熱、加圧により定着させ、排出ユニット部９を介して排出トレイ１９上に記録シートＳを排出する。
【００３３】
作像動作が完了した後は、画像形成装置１００は次のジョブを受け取るまで待機状態に入る。待機状態では、定着部４の加熱ローラ６と加圧ローラ３４の回転は停止されている。加熱ローラ６は、加熱ヒータ３３による加熱によって定着温度(本例では１９０℃)を維持するように制御される。一方、加圧ローラ３４は前記したように回転することにより、加熱ローラ６からの熱を、加圧ベルト３２を介して受け取り所定温度(本例では１２０℃)に保たれる構成となっているため、回転が停止されている待機状態では、加熱ローラ６からの加圧ローラ３４への熱量の遷移が減少し、その結果、温度センサ３７が示す加圧ローラ３４の表面温度は次第に低下していく。
【００３４】
次に、画像形成装置１００が待機状態にあるときに、画像形成装置１００が新たなジョブを受け付けて、作像動作が開始されるときの動作について図５Ａ及び図５Ｂを参照して説明する。
【００３５】
図５Ａ及び図５Ｂは、待機状態にある画像形成装置１００が作像動作を開始したときの定着部４の制御を示すフローチャートである。
【００３６】
まず、図５Ａに示すように、画像形成装置１００が待機状態から作像動作に移行すると、ステップＳ１としてウォームアップ処理を開始し、加熱ヒータ３３の加熱処理を行い、ステップＳ２で定着部４の回転処理を開始する。このときの定着部４は、印刷時と同一の定着回転速度に相当する定着速度１５０ｍｍ／ｓで加熱ローラ６及び加圧ローラ３４を回転させている。この印刷時の定着回転速度に相当する定着速度１５０ｍｍ／ｓを基準速度とする。
【００３７】
次のステップＳ３はウォームアップ開始より一定時間のｔ１経過後を監視する処理で、ウォームアップ開始より一定時間ｔ１が経過したか否かの判断を行い、一定時間ｔ１が経過した場合には（Yes）、次のステップＳ４へ進む。一定時間ｔ１が経過していない場合は（No）、経過するまで待つ。
【００３８】
ステップＳ４では、ウォームアップ開始より一定時間ｔ１が経過後の加圧ローラ３４の表面温度を温度センサ３７によって検知し、温度上昇値ΔＴを検出する。
【００３９】
次に図５Ｂに示すように、ステップＳ５からステップＳ８では検出された温度上昇値ΔＴに応じて、ステップＳ１０からステップＳ１３までの処理に分岐し加熱ローラ６及び加圧ローラ３４の定着速度を決定する。
【００４０】
すなわち、ステップＳ５では温度上昇値ΔＴが５０℃未満であるか否かを判定し、５０℃未満の場合（Yes）はステップＳ１０に進み定着速度を基準速度でありまた印刷速度である１５０ｍｍ/ｓよりも速い１６０ｍｍ/ｓに設定する。ステップＳ５にて温度上昇値ΔＴが５０℃以上の場合（No）はステップＳ６へ進む。
【００４１】
ステップＳ６では温度上昇値ΔＴが５０℃以上５５℃未満であるか否かを判定し、条件に合致する場合（Yes）はステップＳ１１に進み定着速度を印刷速度よりも速いが、ステップＳ１０で設定する定着速度よりも遅い１５５ｍｍ/ｓに設定する。ステップ６にて条件に合致しない場合（No）はステップＳ７へ進む。
【００４２】
ステップ７では温度上昇値ΔＴが５５℃以上６０℃未満であるか否かを判定し、条件に合致する場合（Yes）はステップＳ１４に進み定着速度を基準速度である１５０ｍｍ/ｓに設定する。ステップＳ７にて条件に合致しない場合（No）はステップＳ８へ進む。
【００４３】
ステップＳ８では温度上昇値ΔＴが６０℃以上６５℃未満であるか否かを判定し、条件に合致する場合（Yes）はステップＳ１２に進み定着速度を１４５ｍｍ/ｓに設定する。ステップＳ８にて条件に合致しない場合（No）はステップＳ１３へ進み、定着速度を１４０ｍｍ／ｓに設定する。
【００４４】
以上、ステップＳ５からステップＳ８の分岐とステップＳ１０からステップＳ１３における定着速度の変更は具体的には、図６に示す表の条件で定着速度を決定する処理である。定着部４においてこれらのステップを実行することが第１の実施形態の特徴である。
【００４５】
すなわち、ウォームアップ開始より一定時間ｔ１経過後の加圧ローラ３４の温度上昇値ΔＴが、基準値の温度上昇である５５℃以上６０℃未満の場合には定着速度は、印刷速度と同一である１５０ｍｍ／ｓより変化させない。しかし基準値より温度上昇値ΔＴが小さい５０℃以上５５℃未満の場合には定着速度を印刷速度より速めの１５５ｍｍ／ｓに変化させる。さらに温度上昇値ΔＴが５０℃未満の場合には定着速度をさらに速い１６０ｍｍ／ｓに変化させる。逆に、基準値の温度上昇よりも温度上昇値ΔＴが大きい場合、検出温度が６０℃以上で６５℃未満の場合は定着速度を印刷速度よりも遅い１４５ｍｍ/ｓに設定する。さらに温度上昇値ΔＴが大きな場合の６５℃以上の場合には定着速度をさらに遅い１４０ｍｍ／ｓに遅く変更する。
【００４６】
次に、ステップＳ５からステップＳ８の分岐とステップＳ１０からステップＳ１３における定着速度の変更処理終了後はステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では加熱ローラ６及び加圧ローラ３４の両方ともに所定の温度になるまで検出を行い所定温度となった場合（Yes）は、ステップＳ１５に進み定着速度を印刷速度の基準値１５０ｍｍ／ｓに戻す処理を行う。この時点で定着の準備完了となり印刷及び定着動作をステップＳ１６にて行うことになる。
【００４７】
図７（ａ）及び図７（ｂ）は前記の処理における加圧ローラ３４の温度変化と定着速度の制御処理とを示すタイムチャートである。横軸にはウォームアップ開始からの経過時間を示し、図７（ａ）の縦軸には加圧ローラ３４の温度上昇値ΔＴの変化を示している。また、図７（ｂ）縦軸には加圧ローラ３４の温度上昇値ΔＴに対して制御した定着速度の変化を示している。
【００４８】
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、ウォームアップ開始より時間ｔ１後の温度上昇判定の時点で、加圧ローラ３４の温度上昇値ΔＴが基準値の温度上昇値と等しいΔＴｂの場合は、定着速度を変化させずに定着速度を速度ｂでウォームアップ処理を継続する。加圧ローラ３４の温度上昇値ΔＴが小さいΔＴａの場合には、加熱ローラ６より加圧ローラ３４への熱量伝達を増加させるために基準値より速い定着速度を速度ａに変化させる。また加圧ローラ３４の温度上昇値ΔＴが大きいΔＴｃの場合には、加熱ローラ６より加圧ローラ３４への熱量伝達を抑えるために定着速度を印刷速度より遅い定着速度を速度ｃに変化させる。
【００４９】
このような制御を行わない場合は、図７（ａ）の実線（ａ）、（ｂ）、（ｃ）で示すように、定着速度を変化させない場合の加圧ローラ３４の温度が基準値であれば中間の実線（ｂ）の温度上昇となり、時間ｔ３で加圧ローラ３４の温度は所定温度である目標温度１２０℃となる。また、この場合は定着速度を変化させないために加熱ローラ６より加圧ローラ３４への熱量伝達の制御が行われず、温度上昇の大きいΔＴｃでは実線（ｃ）に示すように加圧ローラ３４がウォームアップ完了までの時間ｔ３までに目標温度以上に上昇するオーバシュート現象を発生させることになる。また温度上昇が基準値のΔＴｂより小さいΔＴａの場合は、実線（ａ）に示すように基準のウォームアップ終了の時間ｔ３のタイミングではまだ目標温度に上昇しきらないということになり、実際のウォームアップ完了は時間ｔ４まで待つ必要がある。
【００５０】
これに対して、本実施形態の制御を行った場合は、時間ｔ１の時点で加圧ローラ３４の温度上昇に応じて定着速度を図７（ｂ）のように変化させた場合には、加熱ローラ６から加圧ローラ３４への熱量伝達を理想的に維持することが可能となるため、図７（ａ）中に示す破線ａ及び破線ｂの温度上昇変化のように制御されることになる。従って、ウォームアップ完了までの時間ｔ３では前記実線（ｃ）のオーバシュートの現象を発生させること無く、また時間ｔ３の時点で前記実線（ａ）温度が上昇しきらない現象も発生しない。
【００５１】
以上説明したように、第１の実施形態においては、待機状態から作像動作に移行時のウォームアップ処理におけるウォームアップ途中のタイミングで加圧ローラ６の温度に基づき定着速度を変化させることによって、加熱ローラ６と加圧ローラ３４との温度差の大小、あるいは内部の加熱状態の大小により目標となる温度まで上昇させた上で表面温度を均一化させるための時間が大きく変動することを解消することが可能である。また、適正な加圧ローラ３４の加熱が可能となるため、ウォームアップ時間の短縮の効果も期待できる。
【００５２】
（第２の実施形態）
本発明の画像形成装置の第２の実施形態について、図８乃至図１０を参照して説明する。
なお、本実施形態における画像形成装置２００を説明するに当たり、前記第１の実施形態の画像形成装置１００で説明した構成要素と同じ構成要素については同様の記号を付して説明する。
【００５３】
（構成）
図８を参照して第２の実施形態の画像形成装置２００の制御構成を説明する。図８は、画像形成装置２００の制御構成を示すブロック図である。
【００５４】
構成要素としては、前記第１の実施形態の画像形成装置１００に温度差算出部４５が新たに制御部４０のＣＰＵ４１の構成要素として追加されている。この温度差算出部４５は加圧ローラ３４の温度センサ３７から検出温度が入力され、この温度差算出部４５は加圧ローラ３４の基準の温度上昇と実際の温度上昇差を所定の時間ごとに温度比較を行い定着回転速度制御部４４に継時の温度比較情報を入力するものである。
【００５５】
(動作)
図９は待機状態にある画像形成装置２００が作像動作を開始したときの定着部４の制御を示すフローチャートである。
【００５６】
ステップＳ１からステップＳ２までの処理は第1の実施形態と同様であり、まず、画像形成装置２００が待機状態から作像動作に移行すると、ステップＳ１としてウォームアップ処理を開始し、加熱ヒータ３３の加熱処理を行い、ステップＳ２で定着器４の回転処理を開始する。このときの定着部４の定着速度は印刷時の定着速度と同一の速度である１５０ｍｍ/ｓである。
【００５７】
次のステップＳ２０では、一定時間間隔で加圧ローラ３４の温度上昇を監視するために時間カウンタをリセットする。
【００５８】
ステップＳ２０において時間カウンタをリセットした後、ステップＳ２１において定着部４が定着可能な温度（所定温度）に到達したか否かの判定を行う。ここで定着可能な温度に達していない場合（No）には、ステップＳ２２へと進み時間カウンタの経過時間の判定を行う。
【００５９】
ステップＳ２２では時間カウンタでカウントの時間が一定時間のΔｔを経過したか否かの判定を行い、一定時間経過の場合（Yes）にはステップＳ２３へと進むが、未経過の場合（No）にはステップＳ２１へと処理を戻す。
【００６０】
ステップＳ２３では加圧ローラ３４の温度上昇値と基準温度上昇値（基準温度プロフィール）との温度差分ΔＴを検出しステップＳ２４へと進み、この温度差分ΔＴより次式（式１）に従い定着部４の定着速度を変化させる。
定着部４の定着速度Ｓ＝ΔＴ×α ＋ 現状速度 ・・・（式１）
ここで、αは定数である。
【００６１】
このステップＳ２４の処理により、一定時間ごとに加圧ローラ３４の温度上昇が基準温度上昇と差分に比例して、基準温度上昇より温度上昇が低い場合には定着器４の定着速度を速くし、基準温度上昇より温度上昇が高い場合には定着部４の定着速度を遅くする処理を行いステップＳ２０に戻り時間カウンタをリセットするステップを繰り返すことになる。
【００６２】
前記の処理を繰り返すなかで、ステップＳ２１で定着可能温度に達したと判定された場合にはステップＳ１５へと進み、定着部４の定着速度を印刷速度の１５０ｍｍ／ｓに戻す処理を行い、この時点で定着の準備完了となり印刷及び定着処理をステップ１６にて行う。
【００６３】
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は前記の処理の繰り返しステップの時間経過を横軸に、縦軸には加圧ローラ３４の温度変化、及び定着部４の定着速度の変化の一例を表したタイムチャートである。
【００６４】
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、本実施形態の場合、ウォームアップ開始よりの1回目目の一定時間経過のｔ１のタイミングでは前述の温度差は−ΔＴａが存在し、前記（式１）に当てはめ、定着速度を印刷速度である速度ｂより速い速度ａに変化させる。これにより加熱ローラ６から加圧ローラ３４への熱量伝達の比率は上昇するため、加圧ローラ３４の温度上昇は定着速度の変更前よりも速くなる。
【００６５】
この時点よりさらに一定時間経過後のｔ２のタイミングでの温度差は逆に基準温度より高めで検出され、ΔＴｂ高いことが検出される場合を示している。これも（式１）に当てはめる。この場合は定着器４の定着速度を減速することになる。ただし、｜ΔＴａ｜＞｜ΔＴｂ｜であるため、定着速度の減速の量はｔ１時点より小さく、速度ａと速度ｂの中間の速度ｃに設定されることになる。これにより、加圧ローラ３４の温度上昇の変化は図１０（ａ）の破線で示すように緩やかとなり、実線で示される基準の温度上昇の変化に近接していくことになる。
【００６６】
さらに一定時間経過後のｔ３では基準の温度上昇と加圧ローラ３４の検出温度差がΔＴｃで差が無い場合を示しており、この場合は定着部４の定着速度は速度ｃのまま変化させない。
【００６７】
この処理を一定時間ごとに繰り返し、定着可能温度に到達した時間ｔｎのタイミングで前記の温度差による定着部の定着速度の変更処理は終了させ、印刷時の速度である速度ｂに復帰させる処理を行う。
【００６８】
以上説明したように、第２に実施形態においては、待機状態から作像動作への移行時のウォームアップ処理において、ウォームアップ途中で一定時間ごとに加圧ローラ３４の温度と基準温度上昇との差分を求め定着速度の変更を行うため、第１の実施形態よりも精度よく加圧ローラ３４の到達温度のバラツキを無くした制御を行うことが可能となる。
【００６９】
以上２つの実施形態では、待機状態から作像動作に移行した場合の加圧ローラ３４の温度上昇を例に説明しているが、これに限らず、加圧ローラ３４と加熱ローラ６の温度上昇のバランスを保ちながら効率良く温度上昇の制御が可能なことから、電源投入時の定着部４の温度上昇制御にも本発明は適用可能である。
【００７０】
また、以上の２つの実施形態では、加圧ユニット５の構成としてパッド３６及び加圧ベルト３２を含んだ実施形態を説明したが、この加圧ユニット５の構成としてこれらを含まない、すなわち、加圧ローラ３４及び温度センサ３７による構成においても、本発明は適用可能であることはいうまでもない。
【００７１】
また、以上２つの実施形態では、定着部４の定着速度を変化させる制御で説明を行ったが、定着部４の回転の停止と再開で制御することも可能である。
【００７２】
以上の実施形態においては、プリンタ装置、特にタンデム方式のプリンタ装置の定着部について説明を行ったが、複写装置等の他の画像形成装置においても同様に実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施の形態を説明するための画像形成装置の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態を説明するための画像形成装置の概観斜視図である。
【図３】本発明の画像装置の定着部の構成を説明するための断面模式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。
【図５Ａ】第１の実施形態の画像形成装置が待機状態から作像動作を開始したときの定着部の制御フローの前半のフローを示すフローチャートである。
【図５Ｂ】第１の実施形態の画像形成装置が作像動作を開始したときの定着部の制御フローの後半のフローを示すフローチャートである。
【図６】第１の実施形態における定着部の加圧ローラの上昇温度と定着速度の条件表である。
【図７】第１の実施形態における定着部の加圧ローラの温度変化と定着速度の制御とを示すタイムチャートである。図７（ａ）は加圧ローラの温度変化を示すタイムチャートであり、図７（ｂ）は定着速度の制御を示すタイムチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態の画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。
【図９】第２の実施形態の画像形成装置が待機状態から作像動作を開始したときの定着部の制御フローを示すフローチャートである。
【図１０】第２の実施形態における定着部の加圧ローラの温度変化と定着速度の制御とを示すタイムチャートである。図１０（ａ）は加圧ローラの温度変化を示すタイムチャートであり、図１０（ｂ）は定着速度の制御を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００７４】
２、２−Ｋ、２−Ｙ、２−Ｍ、２−Ｃ トナーカートリッジ
３ 画像形成ユニット
４ 定着部
５ 加圧ユニット
６ 加熱ローラ（加熱回転部材）
７ 画像形成部
８ 両面印刷ユニット
９ 排出ユニット
１０ 感光体ドラム
１１ 帯電器
１２ 現像ローラ
１３ クリーナ
１４ 転写器
１５ 転写搬送ベルト
１６ 給紙部
１７ 印字ヘッド
１９ 排出トレイ（カバー）
２０ 切換板
２１ 給紙カセット
２２ 給紙ローラ
２３ レジストローラ
３０ 定着駆動部
３２ 加圧ベルト
３３ 加熱ヒータ
３４ 加圧ローラ（加圧回転部材）
３５ 温度センサ
３６ パッド
３７ 温度センサ
４０ 制御部
４１ ＣＰＵ
４２ ＲＡＭ
４３ ＲＯＭ
４４ 定着回転速度制御部（駆動制御手段）
４５ 温度差算出部
１００、２００ 画像形成装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱回転部材と加圧回転部材とが圧接された定着部を有する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリンタや複写機などの電子写真方式を用いた画像形成装置は、トナー画像を用紙に定着させるため加熱ローラを有する定着部を装備した画像形成装置が広く使用されている。通常、定着部では、ヒータを内包する加熱ローラと、この加熱ローラに圧接される加圧ローラとの間にトナー画像が付着した用紙を挿通させることにより、熱と圧力とによりトナーを融着させている。
【０００３】
このような定着部では、ヒータを内包する加熱ローラの表面温度と、ヒータを内包していない加圧ローラの表面温度との温度差が生じやすい。この温度差の発生を防止するために、予め定着動作を行う前に、用紙が挟まっていない状態で両ローラを接触させ回転させること等の方法により、温度差を低減させ、加圧ローラの表面温度をパッドを用いて均一化させていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−０３３６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１に開示されている方法では、媒体である用紙挿通前後の熱容量変化等によるローラの表面温度のオーバシュートの発生・増加が考慮されていなかった。このために、表面温度が目標温度に定常化するための時間が大きく変動してしまうという問題があった。
また、加圧ローラの熱容量のため、表面温度を測定する温度センサの位置により、オーバシュートの発生量に変化が生じていた。
【０００５】
本発明は、前記問題を解決するためになされたものであり、加圧ローラの表面温度のオーバシュートを低減することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、加熱手段と、前記加熱手段により加熱される加熱回転部材（例えば、加熱ローラ）と、前記加熱回転部材と圧接する加圧回転部材（例えば、加圧ローラ）と、前記加圧回転部材の表面温度を検知する検出手段と、前記加熱回転部材及び前記加圧回転部材の回転速度を制御する駆動制御手段（例えば、定着回転速度制御部）とを備え、前記駆動制御手段は、前記検出手段により検出された表面温度が所定の温度に達するまでに、前記検出手段によって検出される表面温度の変化量あるいは変化率に応じて、前記回転速度を変動させることを特徴とする。
【０００７】
これによれば、媒体（例えば、用紙）の挿通等による熱容量変化によって、加圧ローラの表面温度が変化し、振動的なオーバシュートが発生しても、表面温度の変化量あるいは変化率が所定値よりも大きいときに、回転速度を変動させて、臨界的、あるいは指数的な温度変化にすることができる。このため、加圧ローラの表面温度が一定になるまでの時間を短縮することができる。このとき、パッドを用いることにより、接触面の表面温度分布が均一になるまでの時間（整定時間）も短縮することができる。
また、検出手段が表面温度を検知する位置と、加熱ローラと加圧ローラとの接触位置とが離間しており、加圧ローラの熱容量によるオーバシュートの増加を低減することができる。
【０００８】
また、前記検出手段によって検出される表面温度の変化量は、加熱開始から所定時間後に計測された温度上昇値より算出することを好適とする。
また、前記検出手段によって検出された表面温度の変化量あるいは変化率が所定値より小さい場合は、前記回転速度を基準回転速度より速い回転速度に変化させ、前記検出手段によって検出された表面温度の変化量あるいは変化率が所定値である場合は、前記回転速度を基準回転速度に設定し、前記検出手段によって検出された表面温度の変化量あるいは変化率が所定値より大きい場合は、前記回転速度を基準回転速度より遅い回転速度に変化させることが好ましい。
【０００９】
さらに、前記検出手段によって検出される表面温度の変化率は、加熱開始から所定時間ごとに計測された温度上昇値より算出することを好適とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、加圧ローラの表面温度のオーバシュートを低減することができる。これにより、加熱時の加熱ローラ及び加圧ローラの表面温度分布の不均一化を防止することができ、表面温度が一定になるまでの時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の画像形成装置の実施形態につき説明する。なお、これらの図面は本発明が理解できる程度に概略的に示してあり、以下に説明する数値的及びその他の条件は、単なる好適例であり、本発明はこれらの実施形態にのみ何ら限定されるものではない。また、断面図では図面の複雑化を防ぐため、断面を表すハッチング等を省略して示してある。
【００１２】
（第1の実施形態）
本発明の画像形成装置の第1の実施形態について、図1乃至図7を参照して説明する。
【００１３】
図1は、第1の実施形態の画像形成装置１００の断面図であり、タンデム方式のプリンタ装置を例に示す。また、図２は画像形成装置１００の概観斜視図である。
【００１４】
図１に示すように、画像形成装置１００は、給紙部１６、画像形成部７、定着部４、両面印刷ユニット８、排出ユニット９、及び、排出トレイ（カバー）１９を備えており、記録シートＳへの画像形成が可能な構成になっている。
【００１５】
（構成）
印刷動作の流れに沿って画像形成装置１００の構成について説明する。先ず、記録シートＳの搬送は給紙部１６より行われる。給紙部１６は給紙カセット２１、給紙ローラ２２、及び、レジストローラ２３等で構成される。給紙ローラ２２の回動によって給紙カセット２１から搬出された記録シートＳは、レジストローラ２３まで送られ、更に転写搬送ベルト１５に沿って送られ、各色の画像形成部７に達する。
【００１６】
画像形成部７は画像形成ユニット３が４色分の４個が実装され構成されている。そして、画像形成ユニット３の４個は順番に並設され、図１の右側から左側に向かってブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、及び、シアン（Ｃ）の順に配設されている。また、各画像形成ユニット３には各色に対応したトナーカートリッジ２−Ｋ、２−Ｙ、２−Ｍ、及び、２−Ｃが装着されている。
【００１７】
そして、画像形成ユニット３とトナーカートリッジ２−Ｋ、２−Ｙ、２−Ｍ、及び、２−Ｃは分離可能な構造となっており、４種のトナーカートリッジ２−Ｋ、２−Ｙ、２−Ｍ、及び、２−Ｃは収納された現像剤(の色)を除き同様の構造である。また、前記各画像形成ユニット３と印字ヘッド１７とがカバー１９を閉じることにより当接する構造になっている。
【００１８】
画像形成ユニット３には感光体ドラム１０、帯電器１１、現像ローラ１２、及び、クリーナ１３が収納されている。感光体ドラム１０は、その周面が光導電性材料で構成され、感光体ドラム１０の周面近傍には、帯電器１１、現像ローラ１２、及び、クリーナ１３が順次配設されている。また、転写器１４は転写搬送ベルト１５を介して感光体ドラム１０に当接される。
【００１９】
感光体ドラム１０は、用紙搬送方向に回転し、先ず帯電器１１からの電荷付与により、その周面が一様に帯電させられる。そして、印字ヘッド１７は、印字情報に基づく光書き込みにより、感光体ドラム１０の周面に静電潜像を形成する。そして、現像ローラ１２は、現像処理により記録シートＳの上面にトナー像を形成する。このとき、感光体ドラム１０の周面に形成されるトナー像は、トナーカートリッジ２に収納した各色のトナーである。このようにして感光体ドラム１０の周面に形成されるトナー像は、感光体ドラム１０の回動に伴って転写器１４の位置に達し、感光体ドラム１０の直下を矢印方向に移動する記録シートＳの上面に転写され、印刷が行われる。
【００２０】
次いで、各画像形成ユニットにおいてトナー像が転写されてトナー像が転写された記録シートＳは転写搬送ベルト１５の移動に従って、転写搬送ベルト１５上を矢印方向に移動し、定着部４において熱定着処理が施される。
【００２１】
記録シートＳが定着部４の加熱ローラ６と加圧ユニット５の間を挟持搬送される間に、記録シートＳの上面に転写された複数色のトナー像は溶融して記録シートＳに熱定着する。定着部４によってトナー像が定着された記録シートＳは排出ユニット９に搬送された後に排出トレイ１９へ排出されるか、あるいは、両面印刷の場合は、切換板２０を介して両面印刷ユニット８に搬送され、再度、画像形成部７で記録シートＳ裏面への画像形成が行われる。
【００２２】
図３は定着部４の構成を示す断面模式図である。定着部４は加熱回転部材としての加熱ローラ６と加圧回転部材としての加圧ローラ３４を含む加圧ユニット５で構成される。
【００２３】
加熱ローラ６は、円筒形状で内部に加熱手段として加熱ヒータ３３が２本配設されている。加熱ローラ６の上部には温度センサ３５が備えられている。そして、この温度センサ３５は、加熱ローラ６の上部表面温度を検知する。
【００２４】
また、加圧ユニット５は加圧ベルト３２、加圧ローラ３４、パッド３６、及び、加圧ローラ３４の表面温度を検知する検出手段としての温度センサ３７を備えて構成されている。加圧ベルト３２は、加圧ローラ３４とパッド３６とに掛けわたされており、加圧ローラ３４が回転するのに伴って回転する。温度センサ３７は、加圧回転部材の表面温度として加圧ローラ３４の下部表面温度を検知する。
【００２５】
したがって、この第１の実施形態の定着部４においては、加熱ローラ６と、加圧ローラ３４とパッド３６によって裏面側から加圧された加圧ベルト３２の外周側とが、記録シートＳを表裏から圧接し、挟み込む部分でニップ部を形成する。
【００２６】
パッド３６は、加圧ローラ３４と共に加圧ベルト３２をその裏面側から押圧して加圧ベルト３２のニップ部分のニップ幅を増やす目的で配設される。したがって、このパッド３６の材質の要件は、耐熱性、断熱性、及び、適度の剛性を有し、熱変形のないことである。使用されるパッド３６の材質の例としては、剛性のある金属（例えば、鉄など）で、ニップ部には断熱性・耐熱性のあるガラス繊維、アラミド繊維を布状に編みこんだクロスの表面にフッ素樹脂をコーティング処理したもの等が挙げられる。
【００２７】
次に、図４を参照して第１の実施形態の画像形成装置１００の制御構成を説明する。
図４は、画像形成装置１００の制御構成を示すブロック図である。
画像形成装置１００において、制御部４０は、主な構成要素として、定着回転速度制御部４４等を備えたＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２及びＲＯＭ４３を備えて構成されている。また、制御部４０には前記画像形成部７、給紙部１６、及び、定着部４が電気的に接続されると共に定着部４を駆動する定着駆動部３０が接続される。さらに、定着部４の構成要素である加熱ローラ６の温度センサ３５及び加圧ローラ３４の温度センサ３７からの温度情報はＣＰＵ４１のＡＤ（Analog Digital変換）入力端子に入力される。特に、加圧ローラ３４の温度センサ３７はＣＰＵ４１の定着回転速度制御部４４のＡＤ（Analog Digital変換）入力端子に接続されている。
【００２８】
ここで、ＲＯＭ４３には、画像形成部７における作像動作に関する各種プログラムが格納されている。ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４３から必要なプログラムを読み出して、画像形成部７、給紙部１６及び定着部４の動作を統括的に制御して作像動作を実行させる。ＲＡＭ４２は、ＣＰＵ４１が制御プログラムを実行する際のワークエリアとして使用される。
【００２９】
また、制御部４０は作像動作を実行させると共に、温度センサ３５からの検知信号を受信し、加熱ローラ６の温度を監視して、加熱ローラ６の温度が所定の定着温度に維持されるように加熱ヒータ３３への電力供給量を制御する。
【００３０】
なお、詳細については後記するが、制御部４０は温度センサ３５からの検知信号を受信し、受信した情報に基づいて、さらに、定着回転速度制御部４４に格納されているデータにしたがって、加熱ローラ６及び加圧ローラ３４の回転速度を決定する。
【００３１】
（動作）
定着部４の動作について説明する。画像形成装置１００に電源が投入されると、いわゆるウォームアップ動作が実行される。ウォームアップ動作では、加熱ローラ６及び加圧ユニット５の加圧ローラ３４が定着駆動部３０によって回転駆動される。加熱ヒータ３３による加熱により加熱ローラ６は定着温度である１９０℃にまで昇温される。加圧ローラ３４は回転に伴って、加熱ローラ６からの熱量の遷移によって１２０℃まで昇温される。
【００３２】
この状態で画像形成装置１００がプリントジョブを受け付けると、作像動作が実行される。作像動作では、画像形成部７でトナー像を形成してそのトナー像を記録シートＳに転写し、加熱ローラ６と加圧ユニット５との圧接部、すなわち前記ニップ部にトナー像(未定着画像)が転写された記録シートＳを挟持搬送させてトナー像を加熱、加圧により定着させ、排出ユニット部９を介して排出トレイ１９上に記録シートＳを排出する。
【００３３】
作像動作が完了した後は、画像形成装置１００は次のジョブを受け取るまで待機状態に入る。待機状態では、定着部４の加熱ローラ６と加圧ローラ３４の回転は停止されている。加熱ローラ６は、加熱ヒータ３３による加熱によって定着温度(本例では１９０℃)を維持するように制御される。一方、加圧ローラ３４は前記したように回転することにより、加熱ローラ６からの熱を、加圧ベルト３２を介して受け取り所定温度(本例では１２０℃)に保たれる構成となっているため、回転が停止されている待機状態では、加熱ローラ６からの加圧ローラ３４への熱量の遷移が減少し、その結果、温度センサ３７が示す加圧ローラ３４の表面温度は次第に低下していく。
【００３４】
次に、画像形成装置１００が待機状態にあるときに、画像形成装置１００が新たなジョブを受け付けて、作像動作が開始されるときの動作について図５Ａ及び図５Ｂを参照して説明する。
【００３５】
図５Ａ及び図５Ｂは、待機状態にある画像形成装置１００が作像動作を開始したときの定着部４の制御を示すフローチャートである。
【００３６】
まず、図５Ａに示すように、画像形成装置１００が待機状態から作像動作に移行すると、ステップＳ１としてウォームアップ処理を開始し、加熱ヒータ３３の加熱処理を行い、ステップＳ２で定着部４の回転処理を開始する。このときの定着部４は、印刷時と同一の定着回転速度に相当する定着速度１５０ｍｍ／ｓで加熱ローラ６及び加圧ローラ３４を回転させている。この印刷時の定着回転速度に相当する定着速度１５０ｍｍ／ｓを基準速度とする。
【００３７】
次のステップＳ３はウォームアップ開始より一定時間のｔ１経過後を監視する処理で、ウォームアップ開始より一定時間ｔ１が経過したか否かの判断を行い、一定時間ｔ１が経過した場合には（Yes）、次のステップＳ４へ進む。一定時間ｔ１が経過していない場合は（No）、経過するまで待つ。
【００３８】
ステップＳ４では、ウォームアップ開始より一定時間ｔ１が経過後の加圧ローラ３４の表面温度を温度センサ３７によって検知し、温度上昇値ΔＴを検出する。
【００３９】
次に図５Ｂに示すように、ステップＳ５からステップＳ８では検出された温度上昇値ΔＴに応じて、ステップＳ１０からステップＳ１３までの処理に分岐し加熱ローラ６及び加圧ローラ３４の定着速度を決定する。
【００４０】
すなわち、ステップＳ５では温度上昇値ΔＴが５０℃未満であるか否かを判定し、５０℃未満の場合（Yes）はステップＳ１０に進み定着速度を基準速度でありまた印刷速度である１５０ｍｍ/ｓよりも速い１６０ｍｍ/ｓに設定する。ステップＳ５にて温度上昇値ΔＴが５０℃以上の場合（No）はステップＳ６へ進む。
【００４１】
ステップＳ６では温度上昇値ΔＴが５０℃以上５５℃未満であるか否かを判定し、条件に合致する場合（Yes）はステップＳ１１に進み定着速度を印刷速度よりも速いが、ステップＳ１０で設定する定着速度よりも遅い１５５ｍｍ/ｓに設定する。ステップ６にて条件に合致しない場合（No）はステップＳ７へ進む。
【００４２】
ステップ７では温度上昇値ΔＴが５５℃以上６０℃未満であるか否かを判定し、条件に合致する場合（Yes）はステップＳ１４に進み定着速度を基準速度である１５０ｍｍ/ｓに設定する。ステップＳ７にて条件に合致しない場合（No）はステップＳ８へ進む。
【００４３】
ステップＳ８では温度上昇値ΔＴが６０℃以上６５℃未満であるか否かを判定し、条件に合致する場合（Yes）はステップＳ１２に進み定着速度を１４５ｍｍ/ｓに設定する。ステップＳ８にて条件に合致しない場合（No）はステップＳ１３へ進み、定着速度を１４０ｍｍ／ｓに設定する。
【００４４】
以上、ステップＳ５からステップＳ８の分岐とステップＳ１０からステップＳ１３における定着速度の変更は具体的には、図６に示す表の条件で定着速度を決定する処理である。定着部４においてこれらのステップを実行することが第１の実施形態の特徴である。
【００４５】
すなわち、ウォームアップ開始より一定時間ｔ１経過後の加圧ローラ３４の温度上昇値ΔＴが、基準値の温度上昇である５５℃以上６０℃未満の場合には定着速度は、印刷速度と同一である１５０ｍｍ／ｓより変化させない。しかし基準値より温度上昇値ΔＴが小さい５０℃以上５５℃未満の場合には定着速度を印刷速度より速めの１５５ｍｍ／ｓに変化させる。さらに温度上昇値ΔＴが５０℃未満の場合には定着速度をさらに速い１６０ｍｍ／ｓに変化させる。逆に、基準値の温度上昇よりも温度上昇値ΔＴが大きい場合、検出温度が６０℃以上で６５℃未満の場合は定着速度を印刷速度よりも遅い１４５ｍｍ/ｓに設定する。さらに温度上昇値ΔＴが大きな場合の６５℃以上の場合には定着速度をさらに遅い１４０ｍｍ／ｓに遅く変更する。
【００４６】
次に、ステップＳ５からステップＳ８の分岐とステップＳ１０からステップＳ１３における定着速度の変更処理終了後はステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では加熱ローラ６及び加圧ローラ３４の両方ともに所定の温度になるまで検出を行い所定温度となった場合（Yes）は、ステップＳ１５に進み定着速度を印刷速度の基準値１５０ｍｍ／ｓに戻す処理を行う。この時点で定着の準備完了となり印刷及び定着動作をステップＳ１６にて行うことになる。
【００４７】
図７（ａ）及び図７（ｂ）は前記の処理における加圧ローラ３４の温度変化と定着速度の制御処理とを示すタイムチャートである。横軸にはウォームアップ開始からの経過時間を示し、図７（ａ）の縦軸には加圧ローラ３４の温度上昇値ΔＴの変化を示している。また、図７（ｂ）縦軸には加圧ローラ３４の温度上昇値ΔＴに対して制御した定着速度の変化を示している。
【００４８】
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、ウォームアップ開始より時間ｔ１後の温度上昇判定の時点で、加圧ローラ３４の温度上昇値ΔＴが基準値の温度上昇値と等しいΔＴｂの場合は、定着速度を変化させずに定着速度を速度ｂでウォームアップ処理を継続する。加圧ローラ３４の温度上昇値ΔＴが小さいΔＴａの場合には、加熱ローラ６より加圧ローラ３４への熱量伝達を増加させるために基準値より速い定着速度を速度ａに変化させる。また加圧ローラ３４の温度上昇値ΔＴが大きいΔＴｃの場合には、加熱ローラ６より加圧ローラ３４への熱量伝達を抑えるために定着速度を印刷速度より遅い定着速度を速度ｃに変化させる。
【００４９】
このような制御を行わない場合は、図７（ａ）の実線（ａ）、（ｂ）、（ｃ）で示すように、定着速度を変化させない場合の加圧ローラ３４の温度が基準値であれば中間の実線（ｂ）の温度上昇となり、時間ｔ３で加圧ローラ３４の温度は所定温度である目標温度１２０℃となる。また、この場合は定着速度を変化させないために加熱ローラ６より加圧ローラ３４への熱量伝達の制御が行われず、温度上昇の大きいΔＴｃでは実線（ｃ）に示すように加圧ローラ３４がウォームアップ完了までの時間ｔ３までに目標温度以上に上昇するオーバシュート現象を発生させることになる。また温度上昇が基準値のΔＴｂより小さいΔＴａの場合は、実線（ａ）に示すように基準のウォームアップ終了の時間ｔ３のタイミングではまだ目標温度に上昇しきらないということになり、実際のウォームアップ完了は時間ｔ４まで待つ必要がある。
【００５０】
これに対して、本実施形態の制御を行った場合は、時間ｔ１の時点で加圧ローラ３４の温度上昇に応じて定着速度を図７（ｂ）のように変化させた場合には、加熱ローラ６から加圧ローラ３４への熱量伝達を理想的に維持することが可能となるため、図７（ａ）中に示す破線ａ及び破線ｂの温度上昇変化のように制御されることになる。従って、ウォームアップ完了までの時間ｔ３では前記実線（ｃ）のオーバシュートの現象を発生させること無く、また時間ｔ３の時点で前記実線（ａ）温度が上昇しきらない現象も発生しない。
【００５１】
以上説明したように、第１の実施形態においては、待機状態から作像動作に移行時のウォームアップ処理におけるウォームアップ途中のタイミングで加圧ローラ６の温度に基づき定着速度を変化させることによって、加熱ローラ６と加圧ローラ３４との温度差の大小、あるいは内部の加熱状態の大小により目標となる温度まで上昇させた上で表面温度を均一化させるための時間が大きく変動することを解消することが可能である。また、適正な加圧ローラ３４の加熱が可能となるため、ウォームアップ時間の短縮の効果も期待できる。
【００５２】
（第２の実施形態）
本発明の画像形成装置の第２の実施形態について、図８乃至図１０を参照して説明する。
なお、本実施形態における画像形成装置２００を説明するに当たり、前記第１の実施形態の画像形成装置１００で説明した構成要素と同じ構成要素については同様の記号を付して説明する。
【００５３】
（構成）
図８を参照して第２の実施形態の画像形成装置２００の制御構成を説明する。図８は、画像形成装置２００の制御構成を示すブロック図である。
【００５４】
構成要素としては、前記第１の実施形態の画像形成装置１００に温度差算出部４５が新たに制御部４０のＣＰＵ４１の構成要素として追加されている。この温度差算出部４５は加圧ローラ３４の温度センサ３７から検出温度が入力され、この温度差算出部４５は加圧ローラ３４の基準の温度上昇と実際の温度上昇差を所定の時間ごとに温度比較を行い定着回転速度制御部４４に継時の温度比較情報を入力するものである。
【００５５】
(動作)
図９は待機状態にある画像形成装置２００が作像動作を開始したときの定着部４の制御を示すフローチャートである。
【００５６】
ステップＳ１からステップＳ２までの処理は第1の実施形態と同様であり、まず、画像形成装置２００が待機状態から作像動作に移行すると、ステップＳ１としてウォームアップ処理を開始し、加熱ヒータ３３の加熱処理を行い、ステップＳ２で定着器４の回転処理を開始する。このときの定着部４の定着速度は印刷時の定着速度と同一の速度である１５０ｍｍ/ｓである。
【００５７】
次のステップＳ２０では、一定時間間隔で加圧ローラ３４の温度上昇を監視するために時間カウンタをリセットする。
【００５８】
ステップＳ２０において時間カウンタをリセットした後、ステップＳ２１において定着部４が定着可能な温度（所定温度）に到達したか否かの判定を行う。ここで定着可能な温度に達していない場合（No）には、ステップＳ２２へと進み時間カウンタの経過時間の判定を行う。
【００５９】
ステップＳ２２では時間カウンタでカウントの時間が一定時間のΔｔを経過したか否かの判定を行い、一定時間経過の場合（Yes）にはステップＳ２３へと進むが、未経過の場合（No）にはステップＳ２１へと処理を戻す。
【００６０】
ステップＳ２３では加圧ローラ３４の温度上昇値と基準温度上昇値（基準温度プロフィール）との温度差分ΔＴを検出しステップＳ２４へと進み、この温度差分ΔＴより次式（式１）に従い定着部４の定着速度を変化させる。
定着部４の定着速度Ｓ＝ΔＴ×α ＋ 現状速度 ・・・（式１）
ここで、αは定数である。
【００６１】
このステップＳ２４の処理により、一定時間ごとに加圧ローラ３４の温度上昇が基準温度上昇と差分に比例して、基準温度上昇より温度上昇が低い場合には定着器４の定着速度を速くし、基準温度上昇より温度上昇が高い場合には定着部４の定着速度を遅くする処理を行いステップＳ２０に戻り時間カウンタをリセットするステップを繰り返すことになる。
【００６２】
前記の処理を繰り返すなかで、ステップＳ２１で定着可能温度に達したと判定された場合にはステップＳ１５へと進み、定着部４の定着速度を印刷速度の１５０ｍｍ／ｓに戻す処理を行い、この時点で定着の準備完了となり印刷及び定着処理をステップ１６にて行う。
【００６３】
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は前記の処理の繰り返しステップの時間経過を横軸に、縦軸には加圧ローラ３４の温度変化、及び定着部４の定着速度の変化の一例を表したタイムチャートである。
【００６４】
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、本実施形態の場合、ウォームアップ開始よりの1回目目の一定時間経過のｔ１のタイミングでは前述の温度差は−ΔＴａが存在し、前記（式１）に当てはめ、定着速度を印刷速度である速度ｂより速い速度ａに変化させる。これにより加熱ローラ６から加圧ローラ３４への熱量伝達の比率は上昇するため、加圧ローラ３４の温度上昇は定着速度の変更前よりも速くなる。
【００６５】
この時点よりさらに一定時間経過後のｔ２のタイミングでの温度差は逆に基準温度より高めで検出され、ΔＴｂ高いことが検出される場合を示している。これも（式１）に当てはめる。この場合は定着器４の定着速度を減速することになる。ただし、｜ΔＴａ｜＞｜ΔＴｂ｜であるため、定着速度の減速の量はｔ１時点より小さく、速度ａと速度ｂの中間の速度ｃに設定されることになる。これにより、加圧ローラ３４の温度上昇の変化は図１０（ａ）の破線で示すように緩やかとなり、実線で示される基準の温度上昇の変化に近接していくことになる。
【００６６】
さらに一定時間経過後のｔ３では基準の温度上昇と加圧ローラ３４の検出温度差がΔＴｃで差が無い場合を示しており、この場合は定着部４の定着速度は速度ｃのまま変化させない。
【００６７】
この処理を一定時間ごとに繰り返し、定着可能温度に到達した時間ｔｎのタイミングで前記の温度差による定着部の定着速度の変更処理は終了させ、印刷時の速度である速度ｂに復帰させる処理を行う。
【００６８】
以上説明したように、第２に実施形態においては、待機状態から作像動作への移行時のウォームアップ処理において、ウォームアップ途中で一定時間ごとに加圧ローラ３４の温度と基準温度上昇との差分を求め定着速度の変更を行うため、第１の実施形態よりも精度よく加圧ローラ３４の到達温度のバラツキを無くした制御を行うことが可能となる。
【００６９】
以上２つの実施形態では、待機状態から作像動作に移行した場合の加圧ローラ３４の温度上昇を例に説明しているが、これに限らず、加圧ローラ３４と加熱ローラ６の温度上昇のバランスを保ちながら効率良く温度上昇の制御が可能なことから、電源投入時の定着部４の温度上昇制御にも本発明は適用可能である。
【００７０】
また、以上の２つの実施形態では、加圧ユニット５の構成としてパッド３６及び加圧ベルト３２を含んだ実施形態を説明したが、この加圧ユニット５の構成としてこれらを含まない、すなわち、加圧ローラ３４及び温度センサ３７による構成においても、本発明は適用可能であることはいうまでもない。
【００７１】
また、以上２つの実施形態では、定着部４の定着速度を変化させる制御で説明を行ったが、定着部４の回転の停止と再開で制御することも可能である。
【００７２】
以上の実施形態においては、プリンタ装置、特にタンデム方式のプリンタ装置の定着部について説明を行ったが、複写装置等の他の画像形成装置においても同様に実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施の形態を説明するための画像形成装置の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態を説明するための画像形成装置の概観斜視図である。
【図３】本発明の画像装置の定着部の構成を説明するための断面模式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。
【図５Ａ】第１の実施形態の画像形成装置が待機状態から作像動作を開始したときの定着部の制御フローの前半のフローを示すフローチャートである。
【図５Ｂ】第１の実施形態の画像形成装置が作像動作を開始したときの定着部の制御フローの後半のフローを示すフローチャートである。
【図６】第１の実施形態における定着部の加圧ローラの上昇温度と定着速度の条件表である。
【図７】第１の実施形態における定着部の加圧ローラの温度変化と定着速度の制御とを示すタイムチャートである。図７（ａ）は加圧ローラの温度変化を示すタイムチャートであり、図７（ｂ）は定着速度の制御を示すタイムチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態の画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。
【図９】第２の実施形態の画像形成装置が待機状態から作像動作を開始したときの定着部の制御フローを示すフローチャートである。
【図１０】第２の実施形態における定着部の加圧ローラの温度変化と定着速度の制御とを示すタイムチャートである。図１０（ａ）は加圧ローラの温度変化を示すタイムチャートであり、図１０（ｂ）は定着速度の制御を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００７４】
２、２−Ｋ、２−Ｙ、２−Ｍ、２−Ｃ トナーカートリッジ
３ 画像形成ユニット
４ 定着部
５ 加圧ユニット
６ 加熱ローラ（加熱回転部材）
７ 画像形成部
８ 両面印刷ユニット
９ 排出ユニット
１０ 感光体ドラム
１１ 帯電器
１２ 現像ローラ
１３ クリーナ
１４ 転写器
１５ 転写搬送ベルト
１６ 給紙部
１７ 印字ヘッド
１９ 排出トレイ（カバー）
２０ 切換板
２１ 給紙カセット
２２ 給紙ローラ
２３ レジストローラ
３０ 定着駆動部
３２ 加圧ベルト
３３ 加熱ヒータ
３４ 加圧ローラ（加圧回転部材）
３５ 温度センサ
３６ パッド
３７ 温度センサ
４０ 制御部
４１ ＣＰＵ
４２ ＲＡＭ
４３ ＲＯＭ
４４ 定着回転速度制御部（駆動制御手段）
４５ 温度差算出部
１００、２００ 画像形成装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段と、
前記加熱手段により加熱される加熱回転部材と、
前記加熱回転部材と圧接する加圧回転部材と、
前記加圧回転部材の表面温度を検知する検出手段と、
前記加熱回転部材及び前記加圧回転部材の回転速度を制御する駆動制御手段と
を備え、
前記駆動制御手段は、前記検出手段により検出された表面温度が所定の温度に達するまでに、前記検出手段によって検出される表面温度の変化量あるいは変化率に応じて、前記回転速度を変動させる
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記検出手段によって検出される表面温度の変化量は、加熱開始から所定時間後に計測された温度上昇値より算出することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記検出手段によって検出された表面温度の変化量あるいは変化率が所定値より小さい場合は、前記回転速度を基準回転速度より速い回転速度に変化させ、
前記検出手段によって検出された表面温度の変化量あるいは変化率が所定値である場合は、前記回転速度を基準回転速度に設定し、
前記検出手段によって検出された表面温度の変化量あるいは変化率が所定値より大きい場合は、前記回転速度を基準回転速度より遅い回転速度に変化させる
ことを特徴とする請求項1又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記検出手段によって検出される表面温度の変化率は、加熱開始から所定時間ごとに計測された温度上昇値より算出することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項１】
加熱手段と、
前記加熱手段により加熱される加熱回転部材と、
前記加熱回転部材と圧接する加圧回転部材と、
前記加圧回転部材の表面温度を検知する検出手段と、
前記加熱回転部材及び前記加圧回転部材の回転速度を制御する駆動制御手段と
を備え、
前記駆動制御手段は、前記検出手段により検出された表面温度が所定の温度に達するまでに、前記検出手段によって検出される表面温度の変化量あるいは変化率に応じて、前記回転速度を変動させる
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記検出手段によって検出される表面温度の変化量は、加熱開始から所定時間後に計測された温度上昇値より算出することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記検出手段によって検出された表面温度の変化量あるいは変化率が所定値より小さい場合は、前記回転速度を基準回転速度より速い回転速度に変化させ、
前記検出手段によって検出された表面温度の変化量あるいは変化率が所定値である場合は、前記回転速度を基準回転速度に設定し、
前記検出手段によって検出された表面温度の変化量あるいは変化率が所定値より大きい場合は、前記回転速度を基準回転速度より遅い回転速度に変化させる
ことを特徴とする請求項1又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記検出手段によって検出される表面温度の変化率は、加熱開始から所定時間ごとに計測された温度上昇値より算出することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１０２１２６（Ｐ２０１０−１０２１２６Ａ）
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７３５５３（Ｐ２００８−２７３５５３）
【出願日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【Ｆターム（参考）】
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