画像形成装置
【課題】 印刷可能な温度範囲内の温度に到達するまでのウォームアップ時間を短くすることができ、ヒータ、スイッチング素子やローラなどの各部品の長寿命化が実現できるような画像形成装置の提供を目的とする。
【解決手段】 本発明の画像形成装置は、定着部を移動するために駆動する駆動手段の駆動と熱源の通電とを制御する制御部と、温度検出素子の温度と定着部の温度を設定する温度設定部の設定した温度とを比較する比較部と、前記温度検出素子の温度勾配を判断する温度勾配判断部とを備え、前記制御部は、前記駆動手段により前記定着部を駆動し且つ前記熱源に通電して前記定着部を加熱する際、前記比較部が前記温度検出素子の温度は前記温度設定部の設定した温度より低いと判定し、且つ前記勾配判断部が前記温度勾配は所定値以下であると判断した場合、前記熱源の通電量を通常の通電量である第１の通電量から第２の通電量に変更する。
【解決手段】 本発明の画像形成装置は、定着部を移動するために駆動する駆動手段の駆動と熱源の通電とを制御する制御部と、温度検出素子の温度と定着部の温度を設定する温度設定部の設定した温度とを比較する比較部と、前記温度検出素子の温度勾配を判断する温度勾配判断部とを備え、前記制御部は、前記駆動手段により前記定着部を駆動し且つ前記熱源に通電して前記定着部を加熱する際、前記比較部が前記温度検出素子の温度は前記温度設定部の設定した温度より低いと判定し、且つ前記勾配判断部が前記温度勾配は所定値以下であると判断した場合、前記熱源の通電量を通常の通電量である第１の通電量から第２の通電量に変更する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は現像剤像を加熱して記録媒体に定着する定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に画像形成装置は、印刷要求があった場合、トレイ等に設置されている紙などの記録媒体を給紙し、感光ドラム上に静電潜像を形成して、現像剤であるトナーを用いて感光ドラム上に静電潜像からトナー像を形成して媒体に転写を行い、定着ユニットを用いて媒体にトナーを定着させる。この中の定着制御においては、印刷媒体毎に目標温度を設定し、定着ローラ表面温度を監視し、目標温度と現在の温度差からヒータの通電時間（以下ヒータＯｎＤｕｔｙ）を制御している。
【０００３】
従来の画像形成装置の一例としては、定着ローラ表面温度と目標温度の差によって、ヒータＯｎＤｕｔｙを切り替えてウォームアップ時間を短くし、オーバーシュート及び温度リップルを小さくし、印刷可能温度範囲への到達を迅速に行うものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２５８６０１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながらオーバーシュートを抑えようとして設定しているヒータＯｎＤｕｔｙ値であると、印刷可能な温度範囲内の温度に到達するまでのウォームアップに長時間を要し、また、ウォームアップ時間をより短くするためにはヒータＯｎＤｕｔｙを高める必要があるが、単にヒータＯｎＤｕｔｙを最大にし続けると、ヒータの寿命およびヒータのスイッチング素子の寿命が短くなる等の問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は上述の技術的な課題に鑑み、印刷可能な温度範囲内の温度に到達するまでのウォームアップ時間を短くすることができ、ヒータ、スイッチング素子やローラなどの各部品の長寿命化が実現できるような画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の技術的な課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、現像剤像が転写された記録媒体に、前記現像剤像を加熱して定着する定着装置を備えた画像形成装置において、前記定着装置は、通電により発熱し、通電量により発熱量が変化する熱源と、移動可能に設けられ、前記熱源により加熱される定着部と、前記定着部の温度を検出する温度検出素子とを備え、前記画像形成装置は、前記定着部の温度を設定する温度設定部と、前記定着部を移動するために駆動する駆動手段と、前記駆動手段の駆動と前記熱源の通電とを制御する制御部と、前記温度検出素子の温度と前記温度設定部の設定した温度とを比較する比較部と、前記温度検出素子の温度勾配を判断する温度勾配判断部とを備え、前記制御部は、前記駆動手段により前記定着部を駆動し且つ前記熱源に通電して前記定着部を加熱する際、前記比較部が前記温度検出素子の温度は前記温度設定部の設定した温度より低いと判定し、且つ前記勾配判断部が前記温度勾配は所定値以下であると判断した場合、前記熱源の通電量を通常の通電量である第１の通電量から第２の通電量に変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の画像形成装置によれば、比較部が温度検出素子の温度は温度設定部の設定した温度より低いと判定し、且つ勾配判断部が温度勾配は所定値以下であると判断した場合、熱源の通電量を通常の通電量である第１の通電量から第２の通電量に変更する。このため定着器のウォームアップ時間の短縮に加え、熱源のオン、オフを制御する部品の長寿命化を図ることができる。更に、定着器のウォームアップ時間を短縮できることから、定着ローラや加圧ローラなどの定着部の熱負荷が減少し、定着部の各部品の長寿命化も図れることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
[第１の実施形態]
本発明の好適な実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は本実施形態にかかる画像形成装置の構成を説明する図である。
【００１０】
本実施形態の画像形成装置は、電子写真プロセスを用いた印刷装置の例であり、当該画像形成装置の印刷装置本体１には、印刷する前の記録媒体２を収納する記録媒体カセット３が設けられ、印刷され排出された記録媒体４は印刷装置本体１の上面に設けられた排出部に積層されている。印刷装置本体１内には、電子写真プロセスユニット１１、１２、１３、１４が設けられており、例えばカラー印刷装置の場合は、プロセスの色毎に分けられていて、１１はシアン、１２はマゼンタ、１３はイエロー、１４はブラックの電子写真プロセスユニットである。
【００１１】
本体内には、記録媒体２を搬送するための転写ベルトユニット２５が設けられており、転写ベルト２０と、転写ローラ２１、２２、２３、２４を内蔵していて、電子写真プロセスユニット１１、１２、１３、１４と各電子写真プロセスユニットに対向した位置に設けられた転写ローラ２１、２２、２３、２４の間を転写ベルト２０に吸着されて、記録媒体２が搬送される。この記録媒体２が各電子写真プロセスユニットに対向した位置を通過しているときに、記録媒体２にトナー像などに代表される現像剤像が転写される。
【００１２】
転写ベルトユニット２５の下流側には、定着ユニット３０が設けられており、定着ユニット３０は、定着ローラ４５と加圧ローラ４６を内蔵し、これらは互いに圧接して設けられている。さらに、定着ローラ４５には熱源として発熱体であるハロゲンランプが設けられている。なお、定着ユニット３０は印刷装置本体１から取り外し可能である。定着ユニット３０に搭載されている定着ローラ４５の表面の温度を計測するための温度検出素子３１が、定着ローラ４５の上端部に設けられ、この温度検出素子３１はサーミスタに代表される素子により構成される。
【００１３】
また、記録媒体カセット３から記録媒体２を引き出すためのピックアップローラ４０が記録媒体カセット３に臨んで配設され、ピックアップローラ４０から延長される記録媒体２の搬送路に第１のレジストローラ対４１、４２が互いに圧接するように設けられている。また、第２のレジストローラ対４３、４４も記録媒体２の搬送路に互いに圧接して設けられている。排出ローラ４７、４８は定着が完了した記録媒体２を排出するように、互いに圧接して本体上部の排出口に臨んで設けられている。記録媒体２の搬送路には、記録媒体２の通過を認識するためのメカセンサ５０、５１、５２が配設され、記録媒体２が通過する毎に作動する。なお、図中矢印６０〜６６は記録媒体２の搬送経路を順に示す。
【００１４】
図２乃至図４に第１の実施形態の要部である定着器及びその周辺の構成を示す。図２に示すように、定着ユニット３０の内部には、ハロゲンランプに代表されるようなヒータ４９が内蔵された定着ローラ４５及び定着ローラ４５に圧接された加圧ローラ４６の各々の表面が回転移動可能に配設されており、定着ローラ４５と加圧ローラ４６は記録媒体２が図において矢印で示した搬送方向に搬送されるように回転する。ここに記載した定着ローラ４５、加圧ローラ４６はどちらも、もしくはどちらか一方がヒータが内蔵された無端形状ベルトでもよい。また温度検出素子３１は定着ローラ４５の近傍に設置されている。
【００１５】
ところで、温度検出素子３１は、本実施形態においては、図３で示された位置に設置されていて、定着ローラ４５における記録媒体２の通過する領域（通紙領域）の間、すなわち、画像形成装置が印刷可能な記録媒体２の最小用紙幅（例えば、Ａ６サイズ＿１０５ｍｍ）の範囲内に設置されており、詳しくは定着ローラ４５における記録媒体２の通過する領域の幅方向のほぼ中間点に配置されている。この温度検出素子３１は定着ローラ４５の表面の温度を検出する目的で設置されている。なお、本実施形態では、温度検出素子３１を単数としているが、正確な温度測定のために複数の温度検出素子をローラの軸方向に並べて配置したり、異なる測定特性を有する複数の温度検出素子を配置するような構成としても良い。
【００１６】
図４は本実施形態の画像形成装置の制御系を示すブロック図であり、制御部１０６は周辺装置とデータの入出力を図るための外部インタフェース１１１と、バスを介して接続されるＣＰＵ１０７、ＲＯＭ１０８、メモリ１０９、タイマ１１０を内蔵している。制御部１０６に対しては、温度検出部１１５、ヒータ制御部１１２、モータ駆動制御部１１３、操作パネル制御部１１７が接続されている。ＲＯＭ１０８は不揮発性の記憶素子であり、定着温度を制御する制御値等が格納されている。温度制御部１１５は接続コネクタ１３０を介して温度検知素子３１の出力を入力し、ヒータ制御部１１２は低圧電源１３１及び接続コネクタ１３０を介してヒータ４９のオン、オフを制御する。
【００１７】
また、ヒータ制御部１１２は、温度検知素子３１が出力したデータに基づき温度勾配を計算する温度勾配判断部１４０と、温度勾配判断部１４０からの値で、温度が飽和したことを判断する温度飽和判断部１４１を有している。モータ駆動制御部１１３はモータ機構１１４の駆動を制御している。モータ機構１１４は、搬送路に設けられた各ローラ等の駆動のための動力を発生させる装置である。また、操作パネル制御部１１７は操作パネルｌｌ８の情報を制御し、さらに、ＬＣＤに代表される表示部１１９を制御している。表示部１１９には、ＬＥＤに代表される発光部品を実装していても良い。なお、これら温度検出部１１５、ヒータ制御部１１２、モータ駆動制御部１１３、操作パネル制御部１１７は、前述のＣＰＵ１０７やその他のマイクロプロセッサなどの処理装置の一部に形成することもでき、所定のソフトウエアを実行させて動作させても良い。
【００１８】
低圧電源１３１は、図５に示すように、交流電源１５０からの交流電圧を整流用のブリッジ１５２で受ける構造を有しており、トランス１５６を介して直流電圧を制御部１０６に供給する構造を有すると共に、制御部１０６からの出力信号に応じて動作するスイッチング回路部１５１を有している。スイッチング回路部１５１は、スイッチング素子として機能するそれぞれ発光ダイオード１５５、フォトサイリスタ１５４、３極双方向サイリスタ１５３を有しており、制御部１０６からの信号に応じて発光ダイオード１５５がオンになると、発光ダイオード１５５とフォトカプラーを構成するフォトサイリスタ１５４も導通して３極双方向サイリスタ１５３のゲート電圧から３極双方向サイリスタ１５３がオン状態となり、ヒータ４９に交流電流が流れることになる。
【００１９】
次に、図６のフローチャートと、図７の定着ローラの温度波形と各信号の出力を示す図により、本実施形態の画像形成装置の動作を説明する。図７は、モータの駆動信号、定着ローラの状態、装置の状態、ヒータ制御の状態を示す。
【００２０】
印刷の実行に際しては、ホストコンピュータから印刷データを受信したり、装置の電源をオンにしたり、省電力モードからの復帰により、画像形成装置は準備状態に入ることになる（Ｓ１００）。引き続き、画像形成装置は定着制御でトナーを定着させて記録媒体２を印刷するための目標温度Ｔｍと、目標温度に到達させるためのヒータＯｎＤｕｔｙ（例えばＫ１）値をＲＯＭ１０８に格納されている制御値から呼び出し、セットし、ヒータ制御部ｌｌ２によって定着ローラ４５の表面温度が目標温度Ｔｍに近づくように制御する（Ｓ１０１）。図７では、時刻ｔ０で定着制御が開始し、ヒータの温度制御に基づいて定着ローラの表面温度が上昇し出すことになる。
【００２１】
次に定着ローラ４５の温度勾配をチェックし定着ローラ４５に記録媒体２が巻き付いていないか巻き付き検知を行う（Ｓ１０２）。巻き付いていると判断されると巻き付きを検知した場合の制御へと移行し、先ず、定着モータを停止させてヒータ制御を強制ＯＦＦ状態にして、定着ローラ４５の温度上昇を防ぐ(Ｓ１０３)。また、この時、巻き付き状態についてのパネル表示を行う。もしステップＳ１０２で記録媒体２の巻き付き無と判断されると、ヒータＯｎＤｕｔｙ値をＫ１とする第１のウォームアップモードでモータの駆動を開始する（Ｓ１０４）。モータの駆動開始（図７の時刻ｔ１）の後から定着ローラ４５の表面温度が、印刷可能温度範囲に到達したかの温度判定を実施し（Ｓ１０５）、到達した場合は印刷制御によってヒータＯｎＤｕｔｙ（例えばＫ３）値をセットし（Ｓ１０６）、印刷が開始される。
【００２２】
本実施形態では、ステップ１０５で印刷可能温度範囲に到達しておらず、温度勾配判断部１４０で計算される温度勾配が所定の値（例えばＴｓ１）以下であり、かつ経過時間判定によって与えられる所定時聞（例えばＭｔ１）を経過した場合（Ｓ１０７）、温度飽和判断部１４１は温度が飽和したと判定し、定着ローラ１０１に与える熱量を増加させるために、ヒータ制御を第２のウォームアップモードに変更し、ヒータＯｎＤｕｔｙ（例えばＫ２）を変更する（Ｓ１０８）。図７ではこのウオーミングアップのセットを時刻ｔ２で開始している。ここで、Ｋ２は、Ｋ１よりもヒータＯｎＤｕｔｙが高い設定となる。その後、温度判定で印刷可能温度範囲に到達していると判断されると（Ｓ１０９）、印刷制御によってヒータＯｎＤｕｔｙ値を例えばＫ３にセットし、印刷が開始される（Ｓ１１０）。図７では、この印刷制御を時刻ｔ３で開始している。ステップＳ１０９で印刷可能温度範囲に到達しない時間が、経過時間判定によって与えられる所定時間（例えばＭｔ２）を経過した場合(Ｓ１１１)、ヒータ温度エラーによってヒータ制御を強制ＯＦＦにし、モータ制御を停止し、パネル表示部に温度エラーを表示する（Ｓ１１２）。なお、ヒータ制御におけるＫｌ、Ｋ２、Ｋ３は、事前に実験等により、予め最適値を算出しておくことが好ましい。
【００２３】
以上の過程をおこなうことで、定着ローラ４５の表面温度を印刷可能温度範囲まで安全に到達させることができる。また、各部品すなわちヒータ４９、定着ローラ４５、加圧ローラ４６、スイッチング素子である発光ダイオード１５５、フォトサイリスタ１５４、３極双方向サイリスタ１５３などの長寿命化を図る場合、ヒータＯｎＤｕｔｙを下げる必要があるが、上記過程によりヒータＯｎＤｕｔｙの低下に伴う印刷可能温度範囲未到達を判断し、必要時のみヒータＯｎＤｕｔｙを高める構成としたことで、各部品の長寿命化が実現できる。
【００２４】
本実施形態によれば、必要時のみヒータＯｎＤｕｔｙを高める構成としたため、ウォームアップ時間の短縮に加え、ヒータ４９のオン、オフを制御するスイッチング素子の長寿命化が図れ、ヒータ寿命を延ばすことができる。更に、ウォームアップ時間の短縮により、定着ローラ４５や加圧ローラ４６の熱負荷が減少し、ローラの長寿命化も図れる。
【００２５】
[第２の実施形態]
本実施形態の画像形成装置は、先の実施形態の画像形成装置と比べてヒータ制御部の構造を除いてほぼ同様の構造を有しており、簡単のため、重複する説明は省略する。図８、図９、図１０を参照しながら、第２の実施形態の要部の構成を示す。図８に示すように、定着ユニットの内部には、ハロゲンランプに代表されるようなヒータ２０４が内蔵された定着ローラ２０１及び定着ローラ２０１に圧接された加圧ローラ２０５の各々の表面が回転移動可能に配設されており、定着ローラ２０１と加圧ローラ２０５は記録媒体２１６が図において矢印で示した搬送方向に搬送されるように回転する。ここに記載した定着ローラ２０１、加圧ローラ２０５はどちらも、もしくはどちらか一方がヒータが内蔵された無端形状ベルトでもよい。また所定の温度検出素子２０２は定着ローラ２０１の近傍に設置されている。
【００２６】
温度検出素子２０２は、図９で示された位置に設置されていて、定着ローラ２０１における記録媒体２１６の通過する領域（通紙領域）の間、つまり、画像形成装置が印刷可能な記録媒体２１６の最小用紙幅（例：Ａ６サイズ＿１０５ｍｍ）の範囲内に設置されており、詳しくは定着ローラ４５における記録媒体２１６の通過する領域の幅方向のほぼ中間点に配置されている。温度検出素子２０２は定着ローラ２０１の表面の温度を検出する目的で設置設定されている。
【００２７】
図１０は本実施形態の画像形成装置の制御系を示すブロック図であり、制御部２０６は周辺装置とデータの入出力を図るための外部インタフェース２１１、データ等を処理するためのＣＰＵ２０７、ＲＯＭ２０８、メモリ２０９、タイマ２１０を内蔵しており、この制御部２０６に対して、温度検出部２１３、ヒータ制御部２１２、モータ駆動制御部２１３、操作パネル制御部２１７が接続されている。ＲＯＭ２０８は不揮発性の記憶部品であり、定着温度を制御するための制御値等が格納されている。
【００２８】
温度検出部２１５は接続コネクタ２３０を介して温度検知素子２０２の出力を入力し、ヒータ制御部２１２は低圧電源２３１、接続コネクタ２３０を介してヒータのオン、オフを制御する。また、ヒータ制御部２１２には温度検知素子２０２の出力された温度勾配を計算する温度勾配判断部２４０と温度勾配判断部２４０の値で、温度が飽和したことを判断する温度飽和判断部２４１を有し、温度飽和判断部２４１にて温度が飽和したと判断された場合、ヒータ制御の再起動を行うヒータ制御再起動判断部２４２を有する。
【００２９】
モータ駆動制御部２１３はモータ機構２１４の駆動を制御している。モータ機構２１４は、搬送路に設けられた各ローラ等の駆動のための動力を発生させる装置である。また、操作パネル制御部２１７は操作パネル２ｌ８の情報を制御し、さらに、ＬＣＤに代表される表示部２１９を制御している。表示部２１９には、ＬＥＤに代表される発光部品を実装していても良い。なお、これら温度検出部２１５、ヒータ制御部２１２、モータ駆動制御部２１３、操作パネル制御部２１７は、前述のＣＰＵ２０７やその他のマイクロプロセッサなどの処理装置の一部に形成することもでき、所定のソフトウエアを実行させて動作させても良い。
【００３０】
また、図１１に示すように、低圧電源２３１は、交流電源２５０からの交流電圧を整流用のブリッジ２５２で受ける構造を有しており、トランス２５６を介して直流電圧を制御部２０６に供給する構造を有すると共に、制御部２０６からの出力信号に応じて動作するスイッチング回路部２５１を有している。スイッチング回路部２５１は、スイッチング素子として機能するそれぞれ発光ダイオード２５５、フォトサイリスタ２５４、３極双方向サイリスタ２５３を有しており、制御部２０６からの信号に応じて発光ダイオード２５５がオンになると、発光ダイオード２５５とフォトカプラーを構成するフォトサイリスタ２５４も導通して３極双方向サイリスタ２５３のゲート電圧から３極双方向サイリスタ２５３がオン状態となり、ヒータ２０４に交流電流が流れることになる。
【００３１】
次に、図１２のフローチャートと、図１３の定着ローラの温度波形と各信号の出力を示す図により、本実施形態の画像形成装置の動作を説明する。図１３は、モータの駆動信号、定着ローラの状態、装置の状態、ヒータ制御の状態を示す。
【００３２】
印刷の実行に際しては、ホストコンピュータから印刷データを受信したり、装置の電源をオンにしたり、省電力モードからの復帰により、画像形成装置は準備状態に入ることになる（Ｓ２００）。引き続き、画像形成装置は定着制御でトナーを定着させて記録媒体２１６を印刷するための目標温度Ｔｍと、目標温度に到達させるためのヒータＯｎＤｕｔｙ（例えばＫ１）値をＲＯＭ２０８に格納されている制御値から呼び出し、セットし、ヒータ制御部２ｌ２によって定着ローラ２０１の表面温度が目標温度Ｔｍに近づくように制御する（Ｓ２０１）。図１３では、時刻ｔ１０で定着制御が開始し、ヒータの温度制御に基づいて定着ローラの表面温度が上昇し出すことになる。
【００３３】
次に定着ローラ２０１の温度勾配をチェックし定着ローラ２０１に記録媒体２１６が巻き付いていないか巻き付き検知を行う（Ｓ２０２）。巻き付いていると判断されると巻き付きを検知した場合の制御へと移行し、先ず、定着モータを停止させてヒータ制御を強制ＯＦＦ状態にして、定着ローラ２０４の温度上昇を防ぐ(Ｓ２０３)。また、この時、巻き付き状態についてのパネル表示を行う。もしステップＳ２０２で記録媒体の巻き付き無と判断されると、ヒータＯｎＤｕｔｙ値をＫ１とする第１のウォームアップモードでモータの駆動を開始する（Ｓ２０４）。モータの駆動開始（図１３の時刻ｔ１１）の後から定着ローラ２０１の表面温度が、印刷可能温度範囲に到達したかの温度判定を実施し（Ｓ２０５）、到達した場合は印刷制御によってヒータＯｎＤｕｔｙ（例えばＫ３）値をセットし（Ｓ２０６）、印刷が開始される。
【００３４】
本実施形態では、ステップ２０５で印刷可能温度範囲に到達しておらず、ステップＳ２０７で、温度勾配判断部２４０で計算される温度勾配が所定の値（例えばＴｓ１）以下であり、かつ経過時間判定によって与えられる所定時聞（例えばＭｔ１）を経過した場合（Ｙｅｓ）、次にステップＳ２０８に進む。ステップＳ２０７でＮｏの場合、ステップ２０５に戻り、再度、印刷可能温度範囲に到達したか否かが判断される。ステップＳ２０８では、温度飽和判断部２４１は温度が飽和したと判定して、ヒータ制御再起動判断部２４２が必要なヒータ制御について再起動を行う。すなわち、ヒータ制御再起動判断部２４２はヒータ２０４に対するヒータ制御再起動要求を行い、ヒータ２０４に対する制御を再起動させ、さらにモータ駆動制御部２１３からの信号によりモータ制御を停止する。図１３ではこのヒータ制御の再起動を時刻ｔ１２で開始している。
【００３５】
これにより定着ローラ２０１から加圧ローラ２０５への伝熱による熱移動を抑制させることができ、従って、定着ローラ２０１のローラ表面温度を比較的に速い速度で上昇させることができる。なお、モータ制御の停止時間は、定着ローラ２０１やヒータ２０４の特性によって最適な値を求めておくことが好ましい。ローラ表面温度上昇後、定着制御を再開させ（図１３の時刻ｔ１３）、この定着動作よりヒータ制御を第１のウォームアップの状態にし、また、モータ制御を停止の状態から駆動の状態に遷移させる（ステップＳ２０９）。その後、温度判定で印刷可能温度範囲に到達していると判断されると（ステップＳ２１０）、印刷制御によってヒータＯｎＤｕｔｙ（例えばＫ３）をセットし（ステップＳ２１１）、所定の印刷が開始される。図１３では、この印刷制御を時刻ｔ１４で開始している。ステップＳ２１０で印刷可能温度範囲に到達しない時間が、ステップＳ２１２経過時間判定によって与えられる所定時間（例えばＭｔ２）を経過した場合（ステップＳ２１２）、ヒータ温度エラーによってヒータ制御を強制ＯＦＦにし、モータ制御を停止し、パネル表示部に温度エラーを表示する（ステップＳ２１３）。なお、ヒータ制御におけるＫｌ、Ｋ２、Ｋ３は、事前に実験等により、予め最適値を算出しておくことが好ましい。
【００３６】
以上の過程をおこなうことで、定着ローラ４５の表面温度を印刷可能温度範囲まで安全に到達させることができる。また、各部品すなわちヒータ２０４、定着ローラ２０１、加圧ローラ２０５、スイッチング素子である発光ダイオード２５５、フォトサイリスタ２５４、３極双方向サイリスタ２５３などの長寿命化を図る場合、ヒータＯｎＤｕｔｙを下げる必要があるが、上記過程によりヒータＯｎＤｕｔｙの低下に伴う印刷可能温度範囲未到達を判断し、未到達と判断されるとヒータ２０４への通電制御及び定着ローラ２０１の回転駆勧を行わないことで、定着ローラの温度を迅速に高めることができる。
【００３７】
本実施形態によれば、ヒータＯｎＤｕｔｙの低下に伴う印刷可能温度範囲未到達を判断し、未到達と判断されるとヒータへの通電制御及び定着ローラ２０１の回転駆動を行わずにないことで、定着ローラの温度を迅速に高めることができるため、ヒータＯｎＤｕｔｙ低下によるヒータ寿命を延ばすことができると共に、ヒータ２０４のオン、オフを制御するフォトカプラーなどのスイッチング素子の寿命も長寿命化が図れ、更にウォームアップ時間を短縮できるため、定着ローラ２０１や加圧ローラ２０５の熱負荷が減少し、ローラの長寿命化を図ることも可能である。
【００３８】
上述の各実施形態では、画像形成装置としてプリンタを用いた例について説明したが、本発明の画像形成装置は、ＭＦＰやファクシミリ、複写機などであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施形態の画像形成装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】前記第１の実施形態の画像形成装置の定着ローラとその周辺についての模式的な斜視図である。
【図３】前記第１の実施形態の画像形成装置の温度検知部とその周辺についての模式的な平面図である。
【図４】前記第１の実施形態の画像形成装置の制御系を示すブロック図である。
【図５】前記第１の実施形態の画像形成装置の低圧電源とその周辺の回路図である。
【図６】前記第１の実施形態の画像形成装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】前記第１の実施形態の画像形成装置の動作を説明するための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定着ローラとその周辺についての模式的な斜視図である。
【図９】前記第２の実施形態の画像形成装置の温度検知部とその周辺についての模式的な平面図である。
【図１０】前記第２の実施形態の画像形成装置の制御系を示すブロック図である。
【図１１】前記第２の実施形態の画像形成装置の低圧電源とその周辺の回路図である。
【図１２】前記第２の実施形態の画像形成装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１３】前記第２の実施形態の画像形成装置の動作を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１ 画像形成装置
２ 記録媒体
３ 記録媒体カセット
４ 記録媒体
１１〜１４ 電子写真プロセスユニット
２０ 転写ベルト
２１〜２４ 転写ローラ
２５ 転写ベルトユニット
３０ 定着ユニット
３１ 温度検出素子
４０ ピックアップローラ
４１、４２ 第１のレジストローラ対
４３、４４ 第２のレジストローラ対
４５、２０１ 定着ローラ
４６ ２０５ 加圧ローラ
４７、４８ 排出ローラ
４９、２０４ ヒータ
５０、５１、５２ メカセンサ
１０６、２０６ 制御部
１０７、２０７ ＣＰＵ
１０８、２０８ ＲＯＭ
１０９、２０９ メモリ
１１０ ２１０ タイマ
１１１、２１１ 外部インタフェース
１１２ ２１２ ヒータ制御部
１１３ ２１３ モータ駆動制御部
１１４、２１４ モータ機構
１１５、２１５ 温度検出部
１１７、２１７ 操作パネル制御部
１１８、２１８ 操作パネル
１１９、２１９ 表示部
１３０、２３０ 接続コネクタ
１３１、２３１ 低圧電源
１４０、２４０ 温度勾配判断部
１４１、２４１ 温度飽和判断部
２４２ ヒータ制御再起動判断部
１５０、２５０ 交流電源
１５１、２５１ スイッチング回路部
１５２、２５２ ブリッジ
１５３、２５３ ３極双方向サイリスタ
１５４、２５４ フォトサイリスタ
１５５、２５５ 発光ダイオード
１５６、２５６ トランス
２１６ 記録媒体
【技術分野】
【０００１】
本発明は現像剤像を加熱して記録媒体に定着する定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に画像形成装置は、印刷要求があった場合、トレイ等に設置されている紙などの記録媒体を給紙し、感光ドラム上に静電潜像を形成して、現像剤であるトナーを用いて感光ドラム上に静電潜像からトナー像を形成して媒体に転写を行い、定着ユニットを用いて媒体にトナーを定着させる。この中の定着制御においては、印刷媒体毎に目標温度を設定し、定着ローラ表面温度を監視し、目標温度と現在の温度差からヒータの通電時間（以下ヒータＯｎＤｕｔｙ）を制御している。
【０００３】
従来の画像形成装置の一例としては、定着ローラ表面温度と目標温度の差によって、ヒータＯｎＤｕｔｙを切り替えてウォームアップ時間を短くし、オーバーシュート及び温度リップルを小さくし、印刷可能温度範囲への到達を迅速に行うものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２５８６０１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながらオーバーシュートを抑えようとして設定しているヒータＯｎＤｕｔｙ値であると、印刷可能な温度範囲内の温度に到達するまでのウォームアップに長時間を要し、また、ウォームアップ時間をより短くするためにはヒータＯｎＤｕｔｙを高める必要があるが、単にヒータＯｎＤｕｔｙを最大にし続けると、ヒータの寿命およびヒータのスイッチング素子の寿命が短くなる等の問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は上述の技術的な課題に鑑み、印刷可能な温度範囲内の温度に到達するまでのウォームアップ時間を短くすることができ、ヒータ、スイッチング素子やローラなどの各部品の長寿命化が実現できるような画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の技術的な課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、現像剤像が転写された記録媒体に、前記現像剤像を加熱して定着する定着装置を備えた画像形成装置において、前記定着装置は、通電により発熱し、通電量により発熱量が変化する熱源と、移動可能に設けられ、前記熱源により加熱される定着部と、前記定着部の温度を検出する温度検出素子とを備え、前記画像形成装置は、前記定着部の温度を設定する温度設定部と、前記定着部を移動するために駆動する駆動手段と、前記駆動手段の駆動と前記熱源の通電とを制御する制御部と、前記温度検出素子の温度と前記温度設定部の設定した温度とを比較する比較部と、前記温度検出素子の温度勾配を判断する温度勾配判断部とを備え、前記制御部は、前記駆動手段により前記定着部を駆動し且つ前記熱源に通電して前記定着部を加熱する際、前記比較部が前記温度検出素子の温度は前記温度設定部の設定した温度より低いと判定し、且つ前記勾配判断部が前記温度勾配は所定値以下であると判断した場合、前記熱源の通電量を通常の通電量である第１の通電量から第２の通電量に変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の画像形成装置によれば、比較部が温度検出素子の温度は温度設定部の設定した温度より低いと判定し、且つ勾配判断部が温度勾配は所定値以下であると判断した場合、熱源の通電量を通常の通電量である第１の通電量から第２の通電量に変更する。このため定着器のウォームアップ時間の短縮に加え、熱源のオン、オフを制御する部品の長寿命化を図ることができる。更に、定着器のウォームアップ時間を短縮できることから、定着ローラや加圧ローラなどの定着部の熱負荷が減少し、定着部の各部品の長寿命化も図れることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
[第１の実施形態]
本発明の好適な実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は本実施形態にかかる画像形成装置の構成を説明する図である。
【００１０】
本実施形態の画像形成装置は、電子写真プロセスを用いた印刷装置の例であり、当該画像形成装置の印刷装置本体１には、印刷する前の記録媒体２を収納する記録媒体カセット３が設けられ、印刷され排出された記録媒体４は印刷装置本体１の上面に設けられた排出部に積層されている。印刷装置本体１内には、電子写真プロセスユニット１１、１２、１３、１４が設けられており、例えばカラー印刷装置の場合は、プロセスの色毎に分けられていて、１１はシアン、１２はマゼンタ、１３はイエロー、１４はブラックの電子写真プロセスユニットである。
【００１１】
本体内には、記録媒体２を搬送するための転写ベルトユニット２５が設けられており、転写ベルト２０と、転写ローラ２１、２２、２３、２４を内蔵していて、電子写真プロセスユニット１１、１２、１３、１４と各電子写真プロセスユニットに対向した位置に設けられた転写ローラ２１、２２、２３、２４の間を転写ベルト２０に吸着されて、記録媒体２が搬送される。この記録媒体２が各電子写真プロセスユニットに対向した位置を通過しているときに、記録媒体２にトナー像などに代表される現像剤像が転写される。
【００１２】
転写ベルトユニット２５の下流側には、定着ユニット３０が設けられており、定着ユニット３０は、定着ローラ４５と加圧ローラ４６を内蔵し、これらは互いに圧接して設けられている。さらに、定着ローラ４５には熱源として発熱体であるハロゲンランプが設けられている。なお、定着ユニット３０は印刷装置本体１から取り外し可能である。定着ユニット３０に搭載されている定着ローラ４５の表面の温度を計測するための温度検出素子３１が、定着ローラ４５の上端部に設けられ、この温度検出素子３１はサーミスタに代表される素子により構成される。
【００１３】
また、記録媒体カセット３から記録媒体２を引き出すためのピックアップローラ４０が記録媒体カセット３に臨んで配設され、ピックアップローラ４０から延長される記録媒体２の搬送路に第１のレジストローラ対４１、４２が互いに圧接するように設けられている。また、第２のレジストローラ対４３、４４も記録媒体２の搬送路に互いに圧接して設けられている。排出ローラ４７、４８は定着が完了した記録媒体２を排出するように、互いに圧接して本体上部の排出口に臨んで設けられている。記録媒体２の搬送路には、記録媒体２の通過を認識するためのメカセンサ５０、５１、５２が配設され、記録媒体２が通過する毎に作動する。なお、図中矢印６０〜６６は記録媒体２の搬送経路を順に示す。
【００１４】
図２乃至図４に第１の実施形態の要部である定着器及びその周辺の構成を示す。図２に示すように、定着ユニット３０の内部には、ハロゲンランプに代表されるようなヒータ４９が内蔵された定着ローラ４５及び定着ローラ４５に圧接された加圧ローラ４６の各々の表面が回転移動可能に配設されており、定着ローラ４５と加圧ローラ４６は記録媒体２が図において矢印で示した搬送方向に搬送されるように回転する。ここに記載した定着ローラ４５、加圧ローラ４６はどちらも、もしくはどちらか一方がヒータが内蔵された無端形状ベルトでもよい。また温度検出素子３１は定着ローラ４５の近傍に設置されている。
【００１５】
ところで、温度検出素子３１は、本実施形態においては、図３で示された位置に設置されていて、定着ローラ４５における記録媒体２の通過する領域（通紙領域）の間、すなわち、画像形成装置が印刷可能な記録媒体２の最小用紙幅（例えば、Ａ６サイズ＿１０５ｍｍ）の範囲内に設置されており、詳しくは定着ローラ４５における記録媒体２の通過する領域の幅方向のほぼ中間点に配置されている。この温度検出素子３１は定着ローラ４５の表面の温度を検出する目的で設置されている。なお、本実施形態では、温度検出素子３１を単数としているが、正確な温度測定のために複数の温度検出素子をローラの軸方向に並べて配置したり、異なる測定特性を有する複数の温度検出素子を配置するような構成としても良い。
【００１６】
図４は本実施形態の画像形成装置の制御系を示すブロック図であり、制御部１０６は周辺装置とデータの入出力を図るための外部インタフェース１１１と、バスを介して接続されるＣＰＵ１０７、ＲＯＭ１０８、メモリ１０９、タイマ１１０を内蔵している。制御部１０６に対しては、温度検出部１１５、ヒータ制御部１１２、モータ駆動制御部１１３、操作パネル制御部１１７が接続されている。ＲＯＭ１０８は不揮発性の記憶素子であり、定着温度を制御する制御値等が格納されている。温度制御部１１５は接続コネクタ１３０を介して温度検知素子３１の出力を入力し、ヒータ制御部１１２は低圧電源１３１及び接続コネクタ１３０を介してヒータ４９のオン、オフを制御する。
【００１７】
また、ヒータ制御部１１２は、温度検知素子３１が出力したデータに基づき温度勾配を計算する温度勾配判断部１４０と、温度勾配判断部１４０からの値で、温度が飽和したことを判断する温度飽和判断部１４１を有している。モータ駆動制御部１１３はモータ機構１１４の駆動を制御している。モータ機構１１４は、搬送路に設けられた各ローラ等の駆動のための動力を発生させる装置である。また、操作パネル制御部１１７は操作パネルｌｌ８の情報を制御し、さらに、ＬＣＤに代表される表示部１１９を制御している。表示部１１９には、ＬＥＤに代表される発光部品を実装していても良い。なお、これら温度検出部１１５、ヒータ制御部１１２、モータ駆動制御部１１３、操作パネル制御部１１７は、前述のＣＰＵ１０７やその他のマイクロプロセッサなどの処理装置の一部に形成することもでき、所定のソフトウエアを実行させて動作させても良い。
【００１８】
低圧電源１３１は、図５に示すように、交流電源１５０からの交流電圧を整流用のブリッジ１５２で受ける構造を有しており、トランス１５６を介して直流電圧を制御部１０６に供給する構造を有すると共に、制御部１０６からの出力信号に応じて動作するスイッチング回路部１５１を有している。スイッチング回路部１５１は、スイッチング素子として機能するそれぞれ発光ダイオード１５５、フォトサイリスタ１５４、３極双方向サイリスタ１５３を有しており、制御部１０６からの信号に応じて発光ダイオード１５５がオンになると、発光ダイオード１５５とフォトカプラーを構成するフォトサイリスタ１５４も導通して３極双方向サイリスタ１５３のゲート電圧から３極双方向サイリスタ１５３がオン状態となり、ヒータ４９に交流電流が流れることになる。
【００１９】
次に、図６のフローチャートと、図７の定着ローラの温度波形と各信号の出力を示す図により、本実施形態の画像形成装置の動作を説明する。図７は、モータの駆動信号、定着ローラの状態、装置の状態、ヒータ制御の状態を示す。
【００２０】
印刷の実行に際しては、ホストコンピュータから印刷データを受信したり、装置の電源をオンにしたり、省電力モードからの復帰により、画像形成装置は準備状態に入ることになる（Ｓ１００）。引き続き、画像形成装置は定着制御でトナーを定着させて記録媒体２を印刷するための目標温度Ｔｍと、目標温度に到達させるためのヒータＯｎＤｕｔｙ（例えばＫ１）値をＲＯＭ１０８に格納されている制御値から呼び出し、セットし、ヒータ制御部ｌｌ２によって定着ローラ４５の表面温度が目標温度Ｔｍに近づくように制御する（Ｓ１０１）。図７では、時刻ｔ０で定着制御が開始し、ヒータの温度制御に基づいて定着ローラの表面温度が上昇し出すことになる。
【００２１】
次に定着ローラ４５の温度勾配をチェックし定着ローラ４５に記録媒体２が巻き付いていないか巻き付き検知を行う（Ｓ１０２）。巻き付いていると判断されると巻き付きを検知した場合の制御へと移行し、先ず、定着モータを停止させてヒータ制御を強制ＯＦＦ状態にして、定着ローラ４５の温度上昇を防ぐ(Ｓ１０３)。また、この時、巻き付き状態についてのパネル表示を行う。もしステップＳ１０２で記録媒体２の巻き付き無と判断されると、ヒータＯｎＤｕｔｙ値をＫ１とする第１のウォームアップモードでモータの駆動を開始する（Ｓ１０４）。モータの駆動開始（図７の時刻ｔ１）の後から定着ローラ４５の表面温度が、印刷可能温度範囲に到達したかの温度判定を実施し（Ｓ１０５）、到達した場合は印刷制御によってヒータＯｎＤｕｔｙ（例えばＫ３）値をセットし（Ｓ１０６）、印刷が開始される。
【００２２】
本実施形態では、ステップ１０５で印刷可能温度範囲に到達しておらず、温度勾配判断部１４０で計算される温度勾配が所定の値（例えばＴｓ１）以下であり、かつ経過時間判定によって与えられる所定時聞（例えばＭｔ１）を経過した場合（Ｓ１０７）、温度飽和判断部１４１は温度が飽和したと判定し、定着ローラ１０１に与える熱量を増加させるために、ヒータ制御を第２のウォームアップモードに変更し、ヒータＯｎＤｕｔｙ（例えばＫ２）を変更する（Ｓ１０８）。図７ではこのウオーミングアップのセットを時刻ｔ２で開始している。ここで、Ｋ２は、Ｋ１よりもヒータＯｎＤｕｔｙが高い設定となる。その後、温度判定で印刷可能温度範囲に到達していると判断されると（Ｓ１０９）、印刷制御によってヒータＯｎＤｕｔｙ値を例えばＫ３にセットし、印刷が開始される（Ｓ１１０）。図７では、この印刷制御を時刻ｔ３で開始している。ステップＳ１０９で印刷可能温度範囲に到達しない時間が、経過時間判定によって与えられる所定時間（例えばＭｔ２）を経過した場合(Ｓ１１１)、ヒータ温度エラーによってヒータ制御を強制ＯＦＦにし、モータ制御を停止し、パネル表示部に温度エラーを表示する（Ｓ１１２）。なお、ヒータ制御におけるＫｌ、Ｋ２、Ｋ３は、事前に実験等により、予め最適値を算出しておくことが好ましい。
【００２３】
以上の過程をおこなうことで、定着ローラ４５の表面温度を印刷可能温度範囲まで安全に到達させることができる。また、各部品すなわちヒータ４９、定着ローラ４５、加圧ローラ４６、スイッチング素子である発光ダイオード１５５、フォトサイリスタ１５４、３極双方向サイリスタ１５３などの長寿命化を図る場合、ヒータＯｎＤｕｔｙを下げる必要があるが、上記過程によりヒータＯｎＤｕｔｙの低下に伴う印刷可能温度範囲未到達を判断し、必要時のみヒータＯｎＤｕｔｙを高める構成としたことで、各部品の長寿命化が実現できる。
【００２４】
本実施形態によれば、必要時のみヒータＯｎＤｕｔｙを高める構成としたため、ウォームアップ時間の短縮に加え、ヒータ４９のオン、オフを制御するスイッチング素子の長寿命化が図れ、ヒータ寿命を延ばすことができる。更に、ウォームアップ時間の短縮により、定着ローラ４５や加圧ローラ４６の熱負荷が減少し、ローラの長寿命化も図れる。
【００２５】
[第２の実施形態]
本実施形態の画像形成装置は、先の実施形態の画像形成装置と比べてヒータ制御部の構造を除いてほぼ同様の構造を有しており、簡単のため、重複する説明は省略する。図８、図９、図１０を参照しながら、第２の実施形態の要部の構成を示す。図８に示すように、定着ユニットの内部には、ハロゲンランプに代表されるようなヒータ２０４が内蔵された定着ローラ２０１及び定着ローラ２０１に圧接された加圧ローラ２０５の各々の表面が回転移動可能に配設されており、定着ローラ２０１と加圧ローラ２０５は記録媒体２１６が図において矢印で示した搬送方向に搬送されるように回転する。ここに記載した定着ローラ２０１、加圧ローラ２０５はどちらも、もしくはどちらか一方がヒータが内蔵された無端形状ベルトでもよい。また所定の温度検出素子２０２は定着ローラ２０１の近傍に設置されている。
【００２６】
温度検出素子２０２は、図９で示された位置に設置されていて、定着ローラ２０１における記録媒体２１６の通過する領域（通紙領域）の間、つまり、画像形成装置が印刷可能な記録媒体２１６の最小用紙幅（例：Ａ６サイズ＿１０５ｍｍ）の範囲内に設置されており、詳しくは定着ローラ４５における記録媒体２１６の通過する領域の幅方向のほぼ中間点に配置されている。温度検出素子２０２は定着ローラ２０１の表面の温度を検出する目的で設置設定されている。
【００２７】
図１０は本実施形態の画像形成装置の制御系を示すブロック図であり、制御部２０６は周辺装置とデータの入出力を図るための外部インタフェース２１１、データ等を処理するためのＣＰＵ２０７、ＲＯＭ２０８、メモリ２０９、タイマ２１０を内蔵しており、この制御部２０６に対して、温度検出部２１３、ヒータ制御部２１２、モータ駆動制御部２１３、操作パネル制御部２１７が接続されている。ＲＯＭ２０８は不揮発性の記憶部品であり、定着温度を制御するための制御値等が格納されている。
【００２８】
温度検出部２１５は接続コネクタ２３０を介して温度検知素子２０２の出力を入力し、ヒータ制御部２１２は低圧電源２３１、接続コネクタ２３０を介してヒータのオン、オフを制御する。また、ヒータ制御部２１２には温度検知素子２０２の出力された温度勾配を計算する温度勾配判断部２４０と温度勾配判断部２４０の値で、温度が飽和したことを判断する温度飽和判断部２４１を有し、温度飽和判断部２４１にて温度が飽和したと判断された場合、ヒータ制御の再起動を行うヒータ制御再起動判断部２４２を有する。
【００２９】
モータ駆動制御部２１３はモータ機構２１４の駆動を制御している。モータ機構２１４は、搬送路に設けられた各ローラ等の駆動のための動力を発生させる装置である。また、操作パネル制御部２１７は操作パネル２ｌ８の情報を制御し、さらに、ＬＣＤに代表される表示部２１９を制御している。表示部２１９には、ＬＥＤに代表される発光部品を実装していても良い。なお、これら温度検出部２１５、ヒータ制御部２１２、モータ駆動制御部２１３、操作パネル制御部２１７は、前述のＣＰＵ２０７やその他のマイクロプロセッサなどの処理装置の一部に形成することもでき、所定のソフトウエアを実行させて動作させても良い。
【００３０】
また、図１１に示すように、低圧電源２３１は、交流電源２５０からの交流電圧を整流用のブリッジ２５２で受ける構造を有しており、トランス２５６を介して直流電圧を制御部２０６に供給する構造を有すると共に、制御部２０６からの出力信号に応じて動作するスイッチング回路部２５１を有している。スイッチング回路部２５１は、スイッチング素子として機能するそれぞれ発光ダイオード２５５、フォトサイリスタ２５４、３極双方向サイリスタ２５３を有しており、制御部２０６からの信号に応じて発光ダイオード２５５がオンになると、発光ダイオード２５５とフォトカプラーを構成するフォトサイリスタ２５４も導通して３極双方向サイリスタ２５３のゲート電圧から３極双方向サイリスタ２５３がオン状態となり、ヒータ２０４に交流電流が流れることになる。
【００３１】
次に、図１２のフローチャートと、図１３の定着ローラの温度波形と各信号の出力を示す図により、本実施形態の画像形成装置の動作を説明する。図１３は、モータの駆動信号、定着ローラの状態、装置の状態、ヒータ制御の状態を示す。
【００３２】
印刷の実行に際しては、ホストコンピュータから印刷データを受信したり、装置の電源をオンにしたり、省電力モードからの復帰により、画像形成装置は準備状態に入ることになる（Ｓ２００）。引き続き、画像形成装置は定着制御でトナーを定着させて記録媒体２１６を印刷するための目標温度Ｔｍと、目標温度に到達させるためのヒータＯｎＤｕｔｙ（例えばＫ１）値をＲＯＭ２０８に格納されている制御値から呼び出し、セットし、ヒータ制御部２ｌ２によって定着ローラ２０１の表面温度が目標温度Ｔｍに近づくように制御する（Ｓ２０１）。図１３では、時刻ｔ１０で定着制御が開始し、ヒータの温度制御に基づいて定着ローラの表面温度が上昇し出すことになる。
【００３３】
次に定着ローラ２０１の温度勾配をチェックし定着ローラ２０１に記録媒体２１６が巻き付いていないか巻き付き検知を行う（Ｓ２０２）。巻き付いていると判断されると巻き付きを検知した場合の制御へと移行し、先ず、定着モータを停止させてヒータ制御を強制ＯＦＦ状態にして、定着ローラ２０４の温度上昇を防ぐ(Ｓ２０３)。また、この時、巻き付き状態についてのパネル表示を行う。もしステップＳ２０２で記録媒体の巻き付き無と判断されると、ヒータＯｎＤｕｔｙ値をＫ１とする第１のウォームアップモードでモータの駆動を開始する（Ｓ２０４）。モータの駆動開始（図１３の時刻ｔ１１）の後から定着ローラ２０１の表面温度が、印刷可能温度範囲に到達したかの温度判定を実施し（Ｓ２０５）、到達した場合は印刷制御によってヒータＯｎＤｕｔｙ（例えばＫ３）値をセットし（Ｓ２０６）、印刷が開始される。
【００３４】
本実施形態では、ステップ２０５で印刷可能温度範囲に到達しておらず、ステップＳ２０７で、温度勾配判断部２４０で計算される温度勾配が所定の値（例えばＴｓ１）以下であり、かつ経過時間判定によって与えられる所定時聞（例えばＭｔ１）を経過した場合（Ｙｅｓ）、次にステップＳ２０８に進む。ステップＳ２０７でＮｏの場合、ステップ２０５に戻り、再度、印刷可能温度範囲に到達したか否かが判断される。ステップＳ２０８では、温度飽和判断部２４１は温度が飽和したと判定して、ヒータ制御再起動判断部２４２が必要なヒータ制御について再起動を行う。すなわち、ヒータ制御再起動判断部２４２はヒータ２０４に対するヒータ制御再起動要求を行い、ヒータ２０４に対する制御を再起動させ、さらにモータ駆動制御部２１３からの信号によりモータ制御を停止する。図１３ではこのヒータ制御の再起動を時刻ｔ１２で開始している。
【００３５】
これにより定着ローラ２０１から加圧ローラ２０５への伝熱による熱移動を抑制させることができ、従って、定着ローラ２０１のローラ表面温度を比較的に速い速度で上昇させることができる。なお、モータ制御の停止時間は、定着ローラ２０１やヒータ２０４の特性によって最適な値を求めておくことが好ましい。ローラ表面温度上昇後、定着制御を再開させ（図１３の時刻ｔ１３）、この定着動作よりヒータ制御を第１のウォームアップの状態にし、また、モータ制御を停止の状態から駆動の状態に遷移させる（ステップＳ２０９）。その後、温度判定で印刷可能温度範囲に到達していると判断されると（ステップＳ２１０）、印刷制御によってヒータＯｎＤｕｔｙ（例えばＫ３）をセットし（ステップＳ２１１）、所定の印刷が開始される。図１３では、この印刷制御を時刻ｔ１４で開始している。ステップＳ２１０で印刷可能温度範囲に到達しない時間が、ステップＳ２１２経過時間判定によって与えられる所定時間（例えばＭｔ２）を経過した場合（ステップＳ２１２）、ヒータ温度エラーによってヒータ制御を強制ＯＦＦにし、モータ制御を停止し、パネル表示部に温度エラーを表示する（ステップＳ２１３）。なお、ヒータ制御におけるＫｌ、Ｋ２、Ｋ３は、事前に実験等により、予め最適値を算出しておくことが好ましい。
【００３６】
以上の過程をおこなうことで、定着ローラ４５の表面温度を印刷可能温度範囲まで安全に到達させることができる。また、各部品すなわちヒータ２０４、定着ローラ２０１、加圧ローラ２０５、スイッチング素子である発光ダイオード２５５、フォトサイリスタ２５４、３極双方向サイリスタ２５３などの長寿命化を図る場合、ヒータＯｎＤｕｔｙを下げる必要があるが、上記過程によりヒータＯｎＤｕｔｙの低下に伴う印刷可能温度範囲未到達を判断し、未到達と判断されるとヒータ２０４への通電制御及び定着ローラ２０１の回転駆勧を行わないことで、定着ローラの温度を迅速に高めることができる。
【００３７】
本実施形態によれば、ヒータＯｎＤｕｔｙの低下に伴う印刷可能温度範囲未到達を判断し、未到達と判断されるとヒータへの通電制御及び定着ローラ２０１の回転駆動を行わずにないことで、定着ローラの温度を迅速に高めることができるため、ヒータＯｎＤｕｔｙ低下によるヒータ寿命を延ばすことができると共に、ヒータ２０４のオン、オフを制御するフォトカプラーなどのスイッチング素子の寿命も長寿命化が図れ、更にウォームアップ時間を短縮できるため、定着ローラ２０１や加圧ローラ２０５の熱負荷が減少し、ローラの長寿命化を図ることも可能である。
【００３８】
上述の各実施形態では、画像形成装置としてプリンタを用いた例について説明したが、本発明の画像形成装置は、ＭＦＰやファクシミリ、複写機などであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施形態の画像形成装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】前記第１の実施形態の画像形成装置の定着ローラとその周辺についての模式的な斜視図である。
【図３】前記第１の実施形態の画像形成装置の温度検知部とその周辺についての模式的な平面図である。
【図４】前記第１の実施形態の画像形成装置の制御系を示すブロック図である。
【図５】前記第１の実施形態の画像形成装置の低圧電源とその周辺の回路図である。
【図６】前記第１の実施形態の画像形成装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】前記第１の実施形態の画像形成装置の動作を説明するための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定着ローラとその周辺についての模式的な斜視図である。
【図９】前記第２の実施形態の画像形成装置の温度検知部とその周辺についての模式的な平面図である。
【図１０】前記第２の実施形態の画像形成装置の制御系を示すブロック図である。
【図１１】前記第２の実施形態の画像形成装置の低圧電源とその周辺の回路図である。
【図１２】前記第２の実施形態の画像形成装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１３】前記第２の実施形態の画像形成装置の動作を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１ 画像形成装置
２ 記録媒体
３ 記録媒体カセット
４ 記録媒体
１１〜１４ 電子写真プロセスユニット
２０ 転写ベルト
２１〜２４ 転写ローラ
２５ 転写ベルトユニット
３０ 定着ユニット
３１ 温度検出素子
４０ ピックアップローラ
４１、４２ 第１のレジストローラ対
４３、４４ 第２のレジストローラ対
４５、２０１ 定着ローラ
４６ ２０５ 加圧ローラ
４７、４８ 排出ローラ
４９、２０４ ヒータ
５０、５１、５２ メカセンサ
１０６、２０６ 制御部
１０７、２０７ ＣＰＵ
１０８、２０８ ＲＯＭ
１０９、２０９ メモリ
１１０ ２１０ タイマ
１１１、２１１ 外部インタフェース
１１２ ２１２ ヒータ制御部
１１３ ２１３ モータ駆動制御部
１１４、２１４ モータ機構
１１５、２１５ 温度検出部
１１７、２１７ 操作パネル制御部
１１８、２１８ 操作パネル
１１９、２１９ 表示部
１３０、２３０ 接続コネクタ
１３１、２３１ 低圧電源
１４０、２４０ 温度勾配判断部
１４１、２４１ 温度飽和判断部
２４２ ヒータ制御再起動判断部
１５０、２５０ 交流電源
１５１、２５１ スイッチング回路部
１５２、２５２ ブリッジ
１５３、２５３ ３極双方向サイリスタ
１５４、２５４ フォトサイリスタ
１５５、２５５ 発光ダイオード
１５６、２５６ トランス
２１６ 記録媒体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤像が転写された記録媒体に、前記現像剤像を加熱して定着する定着装置を備えた画像形成装置において、
前記定着装置は、
通電により発熱し、通電量により発熱量が変化する熱源と、
移動可能に設けられ、前記熱源により加熱される定着部と、
前記定着部の温度を検出する温度検出素子と
を備え、
前記画像形成装置は、
前記定着部の温度を設定する温度設定部と、
前記定着部を移動するために駆動する駆動手段と、
前記駆動手段の駆動と前記熱源の通電とを制御する制御部と、
前記温度検出素子の温度と前記温度設定部の設定した温度とを比較する比較部と、
前記温度検出素子の温度勾配を判断する温度勾配判断部とを備え、
前記制御部は、
前記駆動手段により前記定着部を駆動し且つ前記熱源に通電して前記定着部を加熱する際、前記比較部が前記温度検出素子の温度は前記温度設定部の設定した温度より低いと判定し、且つ前記勾配判断部が前記温度勾配は所定値以下であると判断した場合、前記熱源の通電量を通常の通電量である第１の通電量から第２の通電量に変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記画像形成装置は、時間をカウントする計時手段を更に備え、前記比較部及び前記勾配部判断部の判断を、前記計時手段が所定の時間をカウントした時に行う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】
前記第２の通電量は、前記第１の通電量よりも多い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４】
前記制御部は、前記第２の通電量は、前記第１の通電量よりも少なくし、更に、前記駆動手段の駆動を停止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】
現像剤像が転写された記録媒体に、前記現像剤像を加熱して定着する定着装置を備えた画像形成装置において、
前記定着装置は、
通電により発熱し、通電量により発熱量が変化する熱源と、
移動可能に設けられ、前記熱源により加熱される定着部と、
前記定着部の温度を検出する温度検出素子と
を備え、
前記画像形成装置は、
前記定着部の温度を設定する温度設定部と、
前記定着部を移動するために駆動する駆動手段と、
前記駆動手段の駆動と前記熱源の通電とを制御する制御部と、
前記温度検出素子の温度と前記温度設定部の設定した温度とを比較する比較部と、
前記温度検出素子の温度勾配を判断する温度勾配判断部とを備え、
前記制御部は、
前記駆動手段により前記定着部を駆動し且つ前記熱源に通電して前記定着部を加熱する際、前記比較部が前記温度検出素子の温度は前記温度設定部の設定した温度より低いと判定し、且つ前記勾配判断部が前記温度勾配は所定値以下であると判断した場合、前記熱源の通電量を通常の通電量である第１の通電量から第２の通電量に変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記画像形成装置は、時間をカウントする計時手段を更に備え、前記比較部及び前記勾配部判断部の判断を、前記計時手段が所定の時間をカウントした時に行う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】
前記第２の通電量は、前記第１の通電量よりも多い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４】
前記制御部は、前記第２の通電量は、前記第１の通電量よりも少なくし、更に、前記駆動手段の駆動を停止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５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−３２７６７（Ｐ２０１０−３２７６７Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９４７２２（Ｐ２００８−１９４７２２）
【出願日】平成２０年７月２９日（２００８．７．２９）
【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２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２９日（２００８．７．２９）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【Ｆターム（参考）】
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