(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体の温度を検知する温度検知手段によって検知された記録媒体の温度に基づいて取得された、記録媒体の温度変化情報に基づいて、記録媒体の昇温特性を取得する昇温特性取得手段と、
前記昇温特性取得手段によって取得された前記昇温特性に基づいて調整される熱量であり、記録媒体に担持された像の定着を行うための定着ニップにおいて記録媒体に与えられる熱量を発生する熱発生手段と、を具備し、
前記昇温特性取得手段は、前記定着ニップを通過した後において前記温度検知手段によって検知された記録媒体の温度に基づいて取得された前記温度変化情報に基づいて、前記昇温特性を取得し、
前記昇温特性取得手段は、記録媒体の搬送方向における前記定着ニップの後に、前記温度検知手段としての所定の間隔をあけて配置された少なくとも２つの定着後温度センサで同時に検知し取得した同一記録媒体の温度差である低下度合いと、予め求めてある記録媒体の坪量と前記低下度合いとの関係性のデータとから、前記定着ニップを通過した記録媒体の坪量を推定し、
前記熱発生手段により、推定した前記坪量に応じて、前記定着ニップにおいて記録媒体に与える熱量を調整することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１記載の定着装置において、
前記定着ニップを通過した後の記録媒体の温度を検知する前記温度検知手段は定着装置に備えられたものであることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の定着装置において、
前記昇温特性取得手段によって取得される前記昇温特性は、記録媒体の熱容量によって定まるものであることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項３記載の定着装置において、
前記熱容量は、記録媒体の坪量によって定まるものであることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項３または４記載の定着装置において、
前記熱容量は、記録媒体の含水量によって定まるものであることを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１つに記載の定着装置において、
前記昇温特性取得手段によって取得される前記昇温特性は、記録媒体の熱吸収性によって定まるものであることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項６記載の定着装置において、
前記熱吸収性は、記録媒体の平滑性によって定まるものであることを特徴とする定着装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１つに記載の定着装置において、
前記熱量の調整を、前記定着ニップの温度及び／又は前記定着ニップの圧力及び／又は前記定着ニップにおける記録媒体の通過時間の調整によって行うことを特徴とする定着装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１つに記載の定着装置において、
前記定着ニップを形成する定着部材を有し、
前記定着部材が、無端状の定着ベルトであることを特徴とする定着装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１つに記載の定着装置において、
電磁誘導により前記定着ニップを加熱する加熱手段を有することを特徴とする定着装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の定着装置において、
記録媒体を収納し、収納した記録媒体を前記定着ニップに向けて給送する給紙手段において収納した記録媒体の交換が可能となった状態を検出するための検出手段によって、前記状態が検出されたときに、前記昇温特性取得手段によって前記昇温特性を取得し、この昇温特性取得手段によって取得された前記昇温特性に基づいて、前記熱量の調整を行うことを特徴とする定着装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の定着装置において、
前記定着ニップを通過した記録媒体が再度前記定着ニップを通過して前記定着が行なわれるときであって、前記定着ニップの一度目の通過時に、前記昇温特性取得手段によって前記昇温特性を取得し、この昇温特性取得手段によって取得された前記昇温特性に基づいて、他方の面に前記定着が行なわれるときに、前記熱量の調整を行うことを特徴とする定着装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の定着装置を有する画像形成装置。
【請求項１４】
記録媒体の温度を検知する温度検知手段によって検知された記録媒体の温度に基づいて取得された、記録媒体の温度変化情報に基づいて、記録媒体の昇温特性を取得する昇温特性取得手段を用い、
前記昇温特性取得手段によって取得された前記昇温特性に基づいて、記録媒体に担持された像の定着を行うための定着ニップにおいて記録媒体に与える熱量の調整を行う定着条件制御方法であって、
前記昇温特性取得手段によって、前記定着ニップを通過した後において前記検知手段によって検知された記録媒体の温度に基いて取得された前記温度変化情報に基づいて、前記温度特性を取得し、
前記昇温特性取得手段によって、記録媒体の搬送方向における前記定着ニップの後に、前記温度検知手段としての所定の間隔をあけて配置された少なくとも２つの定着後温度センサで同時に検知し取得した同一記録媒体の温度差である低下度合いと、予め求めてある記録媒体の坪量との関係性のデータとから、前記定着ニップを通過した記録媒体の坪量を推定し、
前記熱発生手段により、推定した前記坪量に応じて、前記定着ニップにおいて記録媒体に与える熱量の調整を行うことを特徴とする定着条件制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に備えられた、定着ニップにおいて記録媒体を適切に加熱して定着を行う定着装置、定着条件制御方法、かかる定着装置を有するかかる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に備えられ、トナー等によって形成された像を担持した用紙等の記録媒体を、定着ローラあるいは定着ベルト等の定着部材と加圧ローラ等の加圧部材とによって形成された定着ニップに通過させ、この定着ニップにおいて記録媒体及び像に熱及び圧力を加えることで、像を記録媒体に定着する定着装置が知られている（たとえば、〔特許文献１〕〜〔特許文献６〕参照）。
【０００３】
このような定着装置においては、定着ニップにおいて、像を記録媒体に定着するのに必要な熱量を、記録媒体等に適切に与えることが極めて重要である。これは、たとえば、定着ニップにおいて記録媒体等に与える熱量が不足すると、トナーの溶融が不十分なことにより像が記録媒体に固定されない、いわゆるコールドオフセットといわれる現象をはじめとした定着不良が生じ、逆に、定着ニップにおいて記録媒体等に与える熱量が過剰となると、過度に溶融したトナーが定着部材等に付着する、いわゆるホットオフセットといわれる現象や、光沢度が適正範囲外となる現象をはじめとした定着不良が生じたり、過剰な熱量を与えることによる無駄な電力消費が生じたりするためである。
【０００４】
したがって、像を記録媒体に定着するのに適切な熱量を把握し、定着ニップにおいて記録媒体等に与える熱量を、かかる適切な熱量となるように制御することが要求される。
投入熱量の制御方法として一般的に行われている方法としては、定着するのに必要な定着部材の設定温度を予め決めておき、定着部材にサーミスタ、サーモパイルといった温度検知部材を取り付け、温度検知部材の温度が設定温度となるように、熱源の電力をコントロールする方法が知られている。また定着設定温度以外の熱量コントロール方法としては、定着ニップにおいて記録媒体を通過させる速度を変化させることで記録媒体に与える熱量をコントロールする方法も考えられる。
【０００５】
さて、定着するのに必要な投入熱量は、記録媒体の坪量すなわち単位面積当たりの重量や平滑性、含水分など、記録媒体の特性によって異なることが知られている。坪量は大きいほど、記録媒体の熱容量が大きいため、投入熱量も増やす必要がある。平滑性は、記録媒体の表面が粗いほど定着ニップにおいて受ける熱量が小さくなるため、投入熱量を増やす必要がある。含水分は、多いほど、記録媒体中の水分が蒸発したときに記録媒体の熱を奪う量が多くなるため、投入熱量を増やす必要がある。
これら記録媒体の特性のうちでも、特に坪量が、投入熱量の設定に対して感度が高いことが知られている。
【０００６】
そこで、従来、次のような技術が提案されている。
・画像形成に使用され定着が行われる記録媒体の坪量を、ユーザによって入力された紙種、たとえば記録媒体が厚紙であるか、普通紙であるかなど、に基づいて事前に把握しておき、把握した坪量に応じて定着設定温度を変える技術（たとえば、〔特許文献１〕参照）。
・画像形成に使用され定着が行われる記録媒体の坪量を、定着部材の温度変化に基づいて推定し、推定した坪量に応じて定着設定温度を変える技術（たとえば、〔特許文献２〕、〔特許文献３〕参照）。
その他、定着部材の温度変化に基づいて定着設定温度を変える技術が知られている（たとえば、〔特許文献１〕、〔特許文献４〕、〔特許文献５〕参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ユーザによって入力された紙種に基づいて把握した記録媒体の坪量を用いて定着設定温度を変える技術では、ユーザが紙種を誤認している場合には、定着設定温度が不適切になり、定着不良が発生し、また場合によってはエネルギーの無駄も生じるという問題がある。
【０００８】
また、定着部材の温度変化に基づいて推定した記録媒体の種類を用いて定着設定温度を変える技術では、定着部材の温度変化が、記録媒体による吸熱以外に、定着部材自体の熱移動たとえば定着部材の内部への熱移動等によっても生じること、すなわち、記録媒体の坪量を推定するための情報に、記録媒体の坪量とは関係の無い情報が含まれていることにより、推定精度が低く、定着設定温度が不適切になり、定着不良が発生する場合があるとともに、エネルギーの無駄も生じる場合があるという問題がある。このことは、定着部材の温度変化に基づいて定着設定温度を変える他の技術についても同様である。
【０００９】
このように、従来の、記録媒体の坪量を把握するあるいは推定する技術では、定着に適切な熱量を知るうえで問題があった。また、記録媒体の平滑性、含水分を、定着に適切な熱量を知るうえでの情報として用いる技術が未だ提案されていない。
【００１０】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に備えられた、記録媒体の特性の取得精度を向上し、取得された記録媒体の特性に応じて、定着ニップにおいて記録媒体を適正に加熱して定着を行う定着装置、定着条件制御方法、かかる定着装置を有するかか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】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、記録媒体の温度を検知する温度検知手段によって検知された記録媒体の温度に基づいて取得された、記録媒体の温度変化情報に基づいて、記録媒体の昇温特性を取得する昇温特性取得手段と、この昇温特性取得手段によって取得された前記昇温特性に基づいて調整される熱量であり、記録媒体に担持された像の定着を行うための定着ニップにおいて記録媒体に与えられる熱量を発生する熱発生手段と、を具備し、前記昇温特性取得手段は、前記定着ニップを通過した後において前記温度検知手段によって検知された記録媒体の温度に基づいて取得された前記温度変化情報に基づいて、前記昇温特性を取得し、前記昇温特性取得手段は、記録媒体の搬送方向における前記定着ニップの後に、前記温度検知手段としての所定の間隔をあけて配置された少なくとも２つの定着後温度センサで同時に検知し取得した同一記録媒体の温度差である低下度合いと、予め求めてある記録媒体の坪量と前記低下度合いとの関係性のデータとから、前記定着ニップを通過した記録媒体の坪量を推定し、前記熱発生手段により、推定した前記坪量に応じて、前記定着ニップにおいて記録媒体に与える熱量の調整を行う定着装置にある。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の定着装置において、前記定着ニップを通過した後の記録媒体の温度を検知する前記温度検知手段は定着装置に備えられたものであることを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の定着装置において、前記昇温特性取得手段によって取得される前記昇温特性は、記録媒体の熱容量によって定まるものであることを特徴とする。
【００１７】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の定着装置において、前記熱容量は、記録媒体の坪量によって定まるものであることを特徴とする。
【００１８】
請求項５記載の発明は、請求項３または４記載の定着装置において、前記熱容量は、記録媒体の含水量によって定まるものであることを特徴とする。
【００１９】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の定着装置において、前記昇温特性取得手段によって取得される前記昇温特性は、記録媒体の熱吸収性によって定まるものであることを特徴とする。
【００２０】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の定着装置において、前記熱吸収性は、記録媒体の平滑性によって定まるものであることを特徴とする。
【００２１】
請求項８記載の発明は、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の定着装置において、前記熱量の調整を、前記定着ニップの温度及び／又は前記定着ニップの圧力及び／又は前記定着ニップにおける記録媒体の通過時間の調整によって行うことを特徴とする。
【００２２】
請求項９記載の発明は、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の定着装置において、前記定着ニップを形成する定着部材を有し、前記定着部材が、無端状の定着ベルトであることを特徴とする。
【００２３】
請求項１０記載の発明は、請求項１ないし９のいずれか１つに記載の定着装置において、電磁誘導により前記定着ニップを加熱する加熱手段を有することを特徴とする。
【００２４】
請求項１１記載の発明は、請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の定着装置において、記録媒体を収納し、収納した記録媒体を前記定着ニップに向けて給送する給紙手段において収納した記録媒体の交換が可能となった状態を検出するための検出手段によって、前記状態が検出されたときに、前記昇温特性取得手段によって前記昇温特性を取得し、この昇温特性取得手段によって取得された前記昇温特性に基づいて、前記熱量の調整を行うことを特徴とする。
【００２５】
請求項１２記載の発明は、請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の定着装置において、前記定着ニップを通過した記録媒体が再度前記定着ニップを通過して前記定着が行なわれるときであって、前記定着ニップの一度目の通過時に、前記昇温特性取得手段によって前記昇温特性を取得し、この昇温特性取得手段によって取得された前記昇温特性に基づいて、他方の面に前記定着が行なわれるときに、前記熱量の調整を行うことを特徴とする。
【００２６】
請求項１３記載の発明は、請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の定着装置を有する画像形成装置。
【００２７】
請求項１４記載の発明は、記録媒体の温度を検知する温度検知手段によって検知された記録媒体の温度に基づいて取得された、記録媒体の温度変化情報に基づいて、記録媒体の昇温特性を取得する昇温特性取得手段を用い、この昇温特性取得手段によって取得された前記昇温特性に基づいて、記録媒体に担持された像の定着を行うための定着ニップにおいて記録媒体に与える熱量の調整を行う定着条件制御方法であって、この昇温特性取得手段によって、前記定着ニップを通過した後において前記検知手段によって検知された記録媒体の温度に基いて取得された前記温度変化情報に基づいて、前記温度特性を取得し、前記昇温特性取得手段によって、記録媒体の搬送方向における前記定着ニップの後に、前記温度検知手段としての所定の間隔をあけて配置された少なくとも２つの定着後温度センサで同時に検知し取得した同一記録媒体の温度差である低下度合いと、予め求めてある記録媒体の坪量との関係性のデータとから、前記定着ニップを通過した記録媒体の坪量を推定し、前記熱発生手段により、推定した前記坪量に応じて、前記定着ニップにおいて記録媒体に与える熱量の調整を行う定着条件制御方法にある。
【発明の効果】
【００２８】
本発明は、記録媒体の温度を検知する温度検知手段によって検知された記録媒体の温度に基づいて取得された、記録媒体の温度変化情報に基づいて、記録媒体の昇温特性を取得する昇温特性取得手段と、この昇温特性取得手段によって取得された前記昇温特性に基づいて調整される熱量であり、記録媒体に担持された像の定着を行うための定着ニップにおいて記録媒体に与えられる熱量を発生する熱発生手段と、を具備し、前記昇温特性取得手段は、前記定着ニップを通過した後において前記温度検知手段によって検知された記録媒体の温度に基づいて取得された前記温度変化情報に基づいて、前記昇温特性を取得し、前記昇温特性取得手段は、記録媒体の搬送方向における前記定着ニップの後に、前記温度検知手段としての所定の間隔をあけて配置された少なくとも２つの定着後温度センサで同時に検知し取得した同一記録媒体の温度差である低下度合いと、予め求めてある記録媒体の坪量と前記低下度合いとの関係性のデータとから、前記定着ニップを通過した記録媒体の坪量を推定し、前記熱発生手段により、推定した前記坪量に応じて、前記定着ニップにおいて記録媒体に与える熱量の調整を行う定着装置にあるので、
昇温特性の取得精度を向上し、取得された記録媒体の昇温特性に応じて、定着ニップにおいて記録媒体を適正に加熱して、良好な定着を安定して行うことが可能であり良好な画像形成に寄与し得るとともに、定着の際の無駄なエネルギーを低減可能な定着装置を提供することができる。
また、定着後の比較的速い温度変化に基づいて昇温特性を得ることで昇温特性の取得精度をより向上し、取得された記録媒体の昇温特性に応じて、定着ニップにおいて記録媒体をより適正に加熱して、より良好な定着を安定して行うことが可能でありより良好な画像形成に寄与し得るとともに、定着の際の無駄なエネルギーをより低減可能な定着装置を提供することができる。
さらに、推測した坪量に応じて、定着ローラの目標制御温度等の目標制御値を適切に変化させることにより、定着ニップを通過する記録媒体に適正な熱量が与えられ、コールドオフセット、ホットオフセット、無駄な電力消費が防止ないし抑制される。
【００３２】
前記定着ニップを通過した後の記録媒体の温度を検知する前記温度検知手段は定着装置に備えられたものであることとすれば、定着装置に備えられた温度検知手段により定着前後の比較的速い温度変化を精度良く検知し、これに基づいて昇温特性を得ることで昇温特性の取得精度をさらに向上し、取得された記録媒体の昇温特性に応じて、定着ニップにおいて記録媒体をさらに適正に加熱して、さらに良好な定着を安定して行うことが可能でありさらに良好な画像形成に寄与し得るとともに、定着の際の無駄なエネルギーをさらに低減可能な定着装置を提供することができる。
【００３３】
前記昇温特性取得手段によって取得される前記昇温特性は、記録媒体の熱容量によって定まるものであることとすれば、記録媒体の熱容量によって定まる昇温特性を取得することで昇温特性の取得精度を向上し、取得された記録媒体の熱容量によって定まる昇温特性に応じて、定着ニップにおいて記録媒体を適正に加熱して、良好な定着を安定して行うことが可能であり良好な画像形成に寄与し得るとともに、定着の際の無駄なエネルギーを低減可能な定着装置を提供することができる。
【００３４】
前記熱容量は、記録媒体の坪量によって定まるものであることとすれば、記録媒体の熱容量を定める坪量によって定まる昇温特性を取得することで昇温特性の取得精度を向上し、取得された記録媒体の熱容量を定める坪量によって定まる昇温特性に応じて、定着ニップにおいて記録媒体を適正に加熱して、良好な定着を安定して行うことが可能であり良好な画像形成に寄与し得るとともに、定着の際の無駄なエネルギーを低減可能な定着装置を提供することができる。
【００３５】
前記熱容量は、記録媒体の含水量によって定まるものであることとすれば、記録媒体の熱容量や蒸発による気化熱量を定める含水量によって定まる昇温特性を取得することで昇温特性の取得精度を向上し、取得された記録媒体の熱容量や蒸発による気化熱量を定める含水量によって定まる昇温特性に応じて、定着ニップにおいて記録媒体を適正に加熱して、良好な定着を安定して行うことが可能であり良好な画像形成に寄与し得るとともに、定着の際の無駄なエネルギーを低減可能な定着装置を提供することができる。
【００３６】
前記昇温特性取得手段によって取得される前記昇温特性は、記録媒体の熱吸収性によって定まるものであることとすれば、記録媒体の熱吸収性によって定まる昇温特性を取得することで昇温特性の取得精度を向上し、取得された記録媒体の熱吸収性によって定まる昇温特性に応じて、定着ニップにおいて記録媒体を適正に加熱して、良好な定着を安定して行うことが可能であり良好な画像形成に寄与し得るとともに、定着の際の無駄なエネルギーを低減可能な定着装置を提供することができる。
【００３７】
前記熱吸収性は、記録媒体の平滑性によって定まるものであることとすれば、記録媒体の熱吸収性を定める平滑性によって定まる昇温特性を取得することで昇温特性の取得精度を向上し、取得された記録媒体の熱吸収性を定める平滑性によって定まる昇温特性に応じて、定着ニップにおいて記録媒体を適正に加熱して、良好な定着を安定して行うことが可能であり良好な画像形成に寄与し得るとともに、定着の際の無駄なエネルギーを低減可能な定着装置を提供することができる。
【００３８】
前記熱量の調整を、前記定着ニップの温度及び／又は前記定着ニップの圧力及び／又は前記定着ニップにおける記録媒体の通過時間の調整によって行うこととすれば、昇温特性の取得精度を向上し、取得された記録媒体の昇温特性に応じて、定着ニップの温度や圧力やかかる通過時間を調整することで定着ニップにおいて記録媒体を適正に加熱して、良好な定着を安定して行うことが可能であり良好な画像形成に寄与し得るとともに、定着の際の無駄なエネルギーを低減可能な定着装置を提供することができる。
【００３９】
前記定着ニップを形成する定着部材を有し、前記定着部材が、無端状の定着ベルトであることとすれば、定着部材が無端状の定着ベルトであることにより定着部材の温度が安定し難く定着画質が安定し難くとも、昇温特性の取得精度を向上し、取得された記録媒体の昇温特性に応じて、定着ニップにおいて記録媒体を適正に加熱して、良好な定着を安定して行うことが可能であり良好な画像形成に寄与し得るとともに、定着の際の無駄なエネルギーを低減可能な定着装置を提供することができる。
【００４０】
電磁誘導により前記定着ニップを加熱する加熱手段を有することとすれば、電磁誘導による加圧によって昇温速度が速く定着画質が安定し難くとも、昇温特性の取得精度を向上し、取得された記録媒体の昇温特性に応じて、定着ニップにおいて記録媒体を適正に加熱して、良好な定着を安定して行うことが可能であり良好な画像形成に寄与し得るとともに、定着の際の無駄なエネルギーを低減可能な定着装置を提供することができる。
【００４１】
記録媒体を収納し、収納した記録媒体を前記定着ニップに向けて給送する給紙手段において収納した記録媒体の交換が可能となった状態を検出するための検出手段によって、前記状態が検出されたときに、前記昇温特性取得手段によって前記昇温特性を取得し、この昇温特性取得手段によって取得された前記昇温特性に基づいて、前記熱量の調整を行うこととすれば、記録媒体の交換の可能性があり昇温特性の変動の可能性がある適時に昇温特性を取得することで演算の負担を軽減しつつ、昇温特性の取得精度を向上し、取得された記録媒体の昇温特性に応じて、定着ニップにおいて記録媒体を適正に加熱して、良好な定着を安定して行うことが可能であり良好な画像形成に寄与し得るとともに、定着の際の無駄なエネルギーを低減可能な定着装置を提供することができる。
【００４２】
前記定着ニップを通過した記録媒体が再度前記定着ニップを通過して前記定着が行なわれるときであって、前記定着ニップの一度目の通過時に、前記昇温特性取得手段によって前記昇温特性を取得し、この昇温特性取得手段によって取得された前記昇温特性に基づいて、他方の面に前記定着が行なわれるときに、前記熱量の調整を行うこととすれば、定着ニップの一度目の通過時に昇温特性の取得精度を向上し、取得された記録媒体の昇温特性に応じて、同じ記録媒体の定着ニップの二度目の通過時に定着ニップにおいて記録媒体を適正に加熱して、良好な定着を昇温特性を取得した記録媒体についても安定して行うことが可能であり良好な画像形成に寄与し得るとともに、定着の際の無駄なエネルギーを低減可能な定着装置を提供することができる。
【００４３】
本発明は、かかる定着装置を有する画像形成装置にあるので、昇温特性の取得精度を向上し、取得された記録媒体の昇温特性に応じて、定着ニップにおいて記録媒体を適正に加熱して、良好な定着を安定して行うことが可能であり良好な画像形成を行い得るとともに、画像形成の際の無駄なエネルギーを低減可能な画像形成装置を提供することができる。
【００４４】
本発明は、記録媒体の温度を検知する温度検知手段によって検知された記録媒体の温度に基づいて取得された、記録媒体の温度変化情報に基づいて、記録媒体の昇温特性を取得する昇温特性取得手段を用い、この昇温特性取得手段によって取得された前記昇温特性に基づいて、記録媒体に担持された像の定着を行うための定着ニップにおいて記録媒体に与える熱量の調整を行う定着条件制御方法にあるので、昇温特性の取得精度を向上し、取得された記録媒体の昇温特性に応じて、定着ニップにおいて記録媒体を適正に加熱して、良好な定着を安定して行うことが可能であり良好な画像形成に寄与し得るとともに、定着の際の無駄なエネルギーを低減可能な定着条件制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明を適用した定着装置及び画像形成装置の概略正面図である。
【図２】図１に示した定着装置を制御する制御系の一部のブロック図である。
【図３】図１に示した定着装置に備えられた、加圧部材を定着部材に所定の強さで付勢するための構成を示した概略正面図である。
【図４】図１に示した定着装置の定着ニップの温度を制御するための概略構成図である。
【図５】記録媒体の坪量と定着前後の温度との相関を示した相関図である。
【図６】記録媒体の坪量と定着前後の温度差との相関を示した相関図である。
【図７】定着ニップの温度と定着力との相関を示した相関図である。
【図８】図１に示した定着装置において行われる、定着ニップにおいて記録媒体に与える熱量の調整を行うためのフローチャートである。
【図９】定着ニップの圧力と定着力との相関を示した相関図である。
【図１０】定着ニップを記録媒体が通過する時間と定着力との相関を示した相関図である。
【図１１】本発明を適用した定着装置の別の構成例の概略正面図である。
【図１２】図１１に示した定着装置において検知された記録媒体の温度と坪量との相関を示した相関図である。
【図１３】本発明を適用した定着装置のまた別の構成例の概略正面図である。
【図１４】本発明を適用した定着装置のさらに別の構成例の概略正面図である。
【図１５】記録媒体の昇温特性が記録媒体の坪量、含水量、平滑性によって定まることを説明するための概念図である。
【図１６】記録媒体の昇温特性が記録媒体の坪量によって定まることを説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
図１に本発明を適用した画像形成装置の概略を示す。画像形成装置１００は、複写機、プリンタ、ファクシミリの複合機であってフルカラーの画像形成を行うことが可能になっているが、他の画像形成装置、すなわち、モノクロ機や、複写機、プリンタ、ファクシミリの単体、あるいは複写機とプリンタとの複合機等他の複合機であっても良い。画像形成装置１００は、プリンタとして用いられる場合には、外部から受信した画像情報に対応する画像信号に基づき画像形成処理を行なう。これは画像形成装置１００がファクシミリとして用いられる場合も同様である。
【００４７】
画像形成装置１００は、一般にコピー等に用いられる普通紙の他、ＯＨＰシートや、カード、ハガキ等の厚紙や、封筒等の何れをもシート状の記録媒体としてこれに画像形成を行なうことが可能である。画像形成装置１００は、記録媒体である用紙としての記録体である記録材たる転写紙Ｓの両面に画像形成可能な両面画像形成装置でもある。
【００４８】
画像形成装置１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能なドラム状の像担持体としての潜像担持体である感光体たる感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫを、転写ベルト１１の張り渡し方向に沿って４連タンデム式に並べて設け平行配設したタンデム構造、言い換えるとタンデム方式を採用している。
【００４９】
感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、画像形成装置１００のプリンタ部として機能する本体９９の図示しないフレームに回転自在に支持され、中間転写体である転写体たる中間転写ベルトとしての転写ベルト１１の移動方向であって図１において反時計回り方向であるＡ１方向の上流側からこの順で並んでいる。各符号の数字の後に付されたＹ、Ｍ、Ｃ、ＢＫは、イエロー、マゼンタ、シアン、黒用の部材であることを示している。
【００５０】
各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫはそれぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の画像を形成するための作像装置としての画像形成ユニット６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫに備えられている。
【００５１】
感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、本体９９の内部のほぼ中央部に配設された無端のベルトとして構成されたエンドレスの転写ベルト１１の外周面側すなわち作像面側に位置している。
【００５２】
転写ベルト１１は、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫに対峙しながら矢印Ａ１方向に移動可能となっている。各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫに形成された可視像すなわちトナー像は、矢印Ａ１方向に移動する転写媒体としての転写ベルト１１に対しそれぞれ重畳転写され、その後、転写紙Ｓに一括転写されるようになっている。よって画像形成装置１００は中間転写方式の画像形成装置となっている。したがって画像形成装置１００はタンデム型間接転写方式の電子写真装置となっている。
【００５３】
転写ベルト１１は、その下側の部分が各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫに対向しており、この対向した部分である対向位置が、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫ上のトナー像を転写ベルト１１に転写する１次転写領域としての１次転写部５８を形成している。
【００５４】
転写ベルト１１に対する重畳転写は、転写ベルト１１がＡ１方向に移動する過程において、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫに形成されたトナー像が、転写ベルト１１の同じ位置に重ねて転写されるよう、転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫに対向する位置に配設された第１の転写ローラとしての１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２ＢＫによる電圧印加によって、Ａ１方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。
【００５５】
画像形成装置１００は、本体９９内に、４つの作像装置としての画像形成ステーションである画像形成ユニット６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫと、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫの上方に対向して配設され、転写ベルト１１を備えた中間転写装置たる転写ユニットとしての中間転写ユニットである転写ベルトユニット１０と、図１における転写ベルト１１の右側において転写ベルト１１に対向して配設された２次転写装置５と、画像形成ユニット６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫの下方に対向して配設された潜像形成手段としての光書込みユニットである光学ユニットとしての書き込み装置たる露光装置としての光走査装置８とを有している。
【００５６】
画像形成装置１００はまた、本体９９内の光走査装置８の下方に、転写ベルト１１と２次転写装置５との間の２次転写領域としての２次転写部５７に向けて搬送される転写紙Ｓを多数枚積載可能な給紙ユニットとしての給紙トレイである給紙装置たる給紙手段としてのシート給送装置６１と、シート給送装置６１から搬送されてきた転写紙Ｓを、画像形成ユニット６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、２次転写部５７に向けて繰り出す搬送ローラとしてのレジストローラ対４と、転写紙Ｓの先端がレジストローラ対４に到達したことを検知する図示しないセンサとを有している。
【００５７】
画像形成装置１００はまた、本体９９内に、トナー像を転写された転写紙Ｓに同トナー像を定着させるためのローラ定着方式の定着ユニットとしての定着部である定着装置６と、定着済みの転写紙Ｓを本体９９の外部に排出する排出ローラである排紙ローラ対としての排紙装置である排紙ローラ７と、転写ベルトユニット１０の上方に配設され、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーを充填されたトナーボトル９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９ＢＫと、本体９９の上側に配設され排出ローラ７により本体９９の外部に排出された転写紙Ｓを積載する、胴内排紙部によって形成された排紙トレイ１７とを有している。
【００５８】
画像形成装置１００はまた、本体９９の、同図における右側面に取り付けられた両面ユニット５１と、本体９９の上側に位置し原稿を読み取るスキャナとしての画像読取装置である読取装置９８とを有している。
【００５９】
画像形成装置１００はまた、本体９９内に、同図における右側に下方から上方に向けて形成され、その中途部に２次転写部５７、レジストローラ対４、定着装置６及び排紙ローラ７が設けられ、シート給送装置６１から繰り出された転写紙Ｓが進入する用紙搬送路８１と、用紙搬送路８１における転写紙Ｓの搬送方向においてレジストローラ対４の上流側で両面ユニット５１から用紙搬送路８１に合流する給紙路８２と、用紙搬送路８１における転写紙Ｓの搬送方向において定着装置６の下流側で用紙搬送路８１から両面ユニット５１に向けて分岐した再給紙搬送路８３とを有している。
【００６０】
画像形成装置１００はまた、本体９９内に、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫを回転駆動する図示しない駆動装置と、画像形成装置１００の動作全般を制御する図２に示す演算部としてのＣＰＵ９１ａ、記憶手段としての記憶部たるメモリであるメモリ部９１ｂ、及び、定着装置６を制御する定着制御手段としての定着制御部９１ｃ等を含む制御手段９１とを有している。
【００６１】
画像形成装置１００はまた、本体９９の外面に、画像形成開始指示を行うための図示しないスタートスイッチ、転写紙Ｓの厚みを入力する紙種入力手段としての紙種入力キー等を備え画像形成装置１００の動作、作動態様を指定することが可能となっているとともに、所定の表示を行うための表示手段としての図示しない液晶表示装置を備えた図示しない操作パネルを有している。
図１に示すように、画像形成装置１００は、排紙トレイ１７が本体９９の上方でかつ読取装置９８の下側に位置した胴内排紙型の画像形成装置である。
【００６２】
転写ベルトユニット１０は、転写ベルト１１の他に、１次転写バイアスローラとしての１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２ＢＫと、転写ベルト１１を巻き掛けられ掛けまわした複数のローラとしての、駆動部材である駆動ローラ７２と、張架ローラとしてのクリーニング対向ローラ７４と、駆動ローラ７２及びクリーニング対向ローラ７４とともに転写ベルト１１を張架する支持ローラとしての張架ローラ３３、３４と、転写ベルト１１の外側から転写ベルト１１に当接しクリーニング対向ローラ７４とともに転写ベルト１１に所定の張力を与えるためのテンションローラ７５とを有している。
【００６３】
転写ベルトユニット１０はまた、クリーニング対向ローラ７４に対向する位置において転写ベルト１１に対向して配設され転写ベルト１１表面をクリーニングする中間転写体クリーニング装置であるベルトクリーニング装置としてのクリーニング装置１３と、駆動ローラ７２を回転駆動する図示しない駆動系と、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２ＢＫに１次転写バイアスを印加し１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２ＢＫとともに一次転写装置をそれぞれ構成する図示しないバイアス印加手段としての電源及びバイアス制御手段とを有している。
【００６４】
クリーニング対向ローラ７４、張架ローラ３３、３４、テンションローラ７５は、駆動ローラ７２によって回転駆動される転写ベルト１１に連れ回りする従動ローラとなっている。１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２ＢＫは、転写ベルト１１をその裏面から感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫに向けて押圧してそれぞれ１次転写ニップを形成する。この１次転写ニップは、転写ベルト１１の、クリーニング対向ローラ７４と張架ローラ３３との間でほぼ水平に張り渡した部分において形成されている。クリーニング対向ローラ７４、張架ローラ３３、テンションローラ７５は、１次転写ニップを安定化する機能を有する。
【００６５】
各１次転写ニップには、１次転写バイアスの影響により、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫと１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２ＢＫとの間に１次転写電界が形成される。感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫ上に形成された各色のトナー像は、この１次転写電界やニップ圧の影響によって転写ベルト１１上に１次転写される。
【００６６】
駆動ローラ７２は、転写ベルト１１を介して２次転写装置５を当接されており、２次転写部５７を形成している。
クリーニング対向ローラ７４は、テンションローラ７５とともに、転写ベルト１１に、転写に適した所定の張力を与える加圧部材としてのテンションローラたる機能を有している。
【００６７】
クリーニング装置１３は、図１において転写ベルトユニット１０の左下方、具体的にはクリーニング対向ローラ７４の下方に配設されている。クリーニング装置１３は、図示を省略するが、クリーニング対向ローラ７４に対向する位置で転写ベルト１１に当接するように配設されたクリーニング部材と、クリーニング部材をその内部に収容したケースと、図１においてケースの紙面手前側に配設された廃トナー回収ボトルとを有している。
【００６８】
クリーニング装置１３は、転写ベルト１１上の残留トナー等の異物をクリーニング部材で掻き取り、除去して、転写ベルト１１をクリーニングするようになっている。転写ベルト１１から除去されたかかる異物は廃トナー回収ボトルに貯蔵される。廃トナー回収ボトルは前面パネルを開いた状態で図１における紙面手前側に取り出し可能となっており、内部の異物が満杯になったときに新たなものと交換可能になっている。なお、後述するクリーニング装置７１Ｙ、７１Ｍ、７１Ｃ、７１ＢＫも同様に交換可能な廃トナー回収ボトルを有している。
【００６９】
シート給送装置６１は、転写紙Ｓを複数枚重ねた転写紙束の状態で収容するものであり、本体９９の下部において光走査装置８の下方に配設されている。シート給送装置６１は、複数枚の転写紙Ｓを紙束の状態で収容可能な鉛直方向に複数重なるように、本形態では２段に備えられた給紙カセット２５と、各給紙カセット２５に積載された転写紙Ｓのうち最上位の転写紙Ｓの上面に当接する給紙ローラとしての給送ローラ２４と、給紙ローラ２４によって送り出された転写紙Ｓのうちの１枚のみを分離してさらに搬送する図示しない分離ローラと、給紙カセット２５が本体９９に対して開閉されたことを検出する図示しない検出手段としての開閉検知センサとを有しており、給送ローラ２４が所定のタイミングで反時計回り方向に回転駆動されることにより、最上位の転写紙Ｓをレジストローラ対４に向けて給送するようになっている。
【００７０】
シート給送装置２３は、給送ローラ２４が選択的に図中反時計回り方向に回転駆動され、分離ローラが作用することにより、その給紙カセット２５に積載された転写紙Ｓのうち最上位の転写紙Ｓを用紙搬送経路８１に入れてレジストローラ対４に向けて給送し、搬送された転写紙Ｓがレジストローラ対４のローラ間に挟まれた状態で突き当られ止められるようになっている。
【００７１】
２次転写装置５は、駆動ローラ７２に対向して配置されている。２次転写装置５は、図示を省略するが、駆動ローラ７２との間で転写ベルト１１を挟むようにして配設された転写部材である２次転写ローラを有している。２次転写装置５は、２次転写ローラにより、トナー像を転写された後の転写紙Ｓを定着装置６へと搬送するシート搬送機能も有している。
【００７２】
両面ユニット５１は、外側面側に配設された手差し給紙装置５３と、手差し給紙装置５３から両面ユニット５１内を横切るように配設された、給紙路８２の一部と、再給紙搬送経路８３を経た転写紙Ｓを給紙路８２に向けて反転して搬送する反転搬送経路２１と、反転搬送経路２１中に配設され転写紙Ｓを給紙路８２に向けて搬送する搬送ローラ２３とを有している。
【００７３】
手差し給紙装置５３は、転写紙Ｓを積載可能な手差し給紙トレイとしての手差しトレイ２７と、手差しトレイ２７に積載された転写紙Ｓのうち最上位の転写紙の上面に当接する給紙ローラとしての給送ローラ２８と、給送ローラ２８により繰り出された転写紙を１枚ずつ分離する図示しない分離ローラとを有している。
【００７４】
手差し給紙装置５３は、給送ローラ２８が図中時計回り方向に回転駆動され、分離ローラが作用することにより、最上位の転写紙Ｓをレジストローラ対４に向けて給送し、搬送された転写紙Ｓがレジストローラ対４のローラ間に挟まれた状態で突き当られ止められるようになっている。
【００７５】
定着装置６は、ローラ状の定着部材としての定着ローラ６５と、定着ローラ６５に圧接し転写紙Ｓを押圧する圧接部である定着部としての定着ニップ６２を形成するためのローラ状の加圧部材としての加圧ローラ６３と、定着ローラ６５の内部に配設され定着ローラ６５を加熱して定着ニップ６２を所定の温度に加熱するための加熱手段としての熱源である定着熱源たる熱発生手段としてのハロゲンヒータであるヒータ６６と、定着ローラ６５の外周面に近接して配設され定着ローラ６５の温度を検知する定着部材温度検知手段である温度検知手段としての非接触型のサーミスタ６８とを有している。
【００７６】
なお、熱源としてはハロゲンヒータ以外にセラミックヒータやカーボンヒータ、あるいは誘導加熱などの熱源を用いてもよい。
また温度検知手段としてはサーモパイル、ＮＣセンサなどの非接触センサを用いてもよいし、接触型のサーミスタを用いても差し支えないが、応答性の高い温度検知手段ほど望ましい。
【００７７】
定着装置６はまた、図３に示すように、加圧ローラ６３を定着ローラ６５に圧接して定着ニップ６２を形成するニップ形成手段６７と、定着ローラ６５を回転駆動し加圧ローラ６３を定着ローラ６５に従動回転させることで定着ニップ６２に進入した転写紙Ｓを搬送する駆動手段としての定着速度駆動手段たる定着モータであるモータ４０と、以上の定着装置６を構成する各部材、手段を内包した図示しないハウジングとを有している。
【００７８】
定着装置６はまた、図４に示すように、ヒータ６６を駆動する加熱駆動手段としてのＰＷＭ駆動回路９２ａと、指定された定着ローラ６５の目標制御温度とサーミスタ６８により検知された定着ローラ６５の温度との間の温度偏差の情報を基にＰＷＭ駆動回路９２ａを通してヒータ６６への印加電力を単位時間当たりの通電時間（＝ＤＵＴＹ）で制御し定着ローラ６５の温度を制御する加熱駆動制御手段としての定着温度制御手段である温度コントローラとしての定着温度コントローラ９２ｂとを有している。
【００７９】
図２に示すように、ＰＷＭ駆動回路９２ａと定着温度コントローラ９２ｂとは、定着制御部９１ｃとして機能する制御手段９１に備えられた熱源制御手段としての熱源制御部９２に備えられている。熱源制御部９２は、定着ローラ６５の温度制御を行うことで、実質的に、定着ニップ６２の温度制御を行うものである。
【００８０】
図３に示すように、ニップ形成手段６７は、加圧ローラ６３の回転軸である軸６３ａに当接支軸６３ａを押圧して付勢する加圧押圧部材としての押圧部材４１と、押圧部材４１の一端をハウジングに回転自在に支持した軸４２と、その一端が押圧部材４１の他端に当接し押圧部材４１により軸６３ａに圧をかける付勢部材としての加圧押圧スプリングであるスプリング４３と、その一端がスプリング４３の他端に当接して押圧部材４１との間でスプリング４３を挟持した状態としその他端が軸４２に回転自在に支持された付勢部材支持部材であるアーム４４と、アーム４４の一端側にスプリング４３の反対側から当接した偏心カムとしてのカム４５と、カム４５を回転駆動する回転軸である軸４６を出力軸として備えた駆動手段としての定着圧駆動手段たるステッピングモータであるカムモータたるモータ４７とを有している。なお、同図において、符号６５ａは、定着ローラ６５の回転軸である軸を示している。
【００８１】
このような構成のニップ形成手段６７においては、カム４５の回転角度と定着ニップ６２における圧力が１対１で対応している。よって、モータ４７を駆動して軸４６の回転角度を制御し、カム４５を回転駆動してスプリング４３の圧縮量を制御することで、押圧部材４１による軸６３ａの加圧押圧力を変化させ、加圧ローラ６３が定着ローラ６５に圧接する力言い換えると定着ニップ６２の圧力を制御することが可能である。
【００８２】
モータ４７の駆動制御は制御手段９１によって行う。そのため、図２に示すように、制御手段９１は、定着制御部９１ｃにおいて、定着ニップ６２における定着ローラ６５と加圧ローラ６３との間の圧力であるニップ圧である定着圧を制御する定着圧制御手段としての定着圧制御部９３として機能する。定着圧制御部９３は、モータ４７を駆動するカムモータ駆動回路９３ａと、定着圧が指定された圧力となるようにカムモータ駆動回路９３ａにモータ４７を駆動するパルスを発生させ軸４６の回転角度言い換えるとカム４５の回転角度を制御する定着圧駆動制御手段としての定着圧制御手段である圧コントローラとしての定着圧コントローラ９３ｂとを有している。
【００８３】
モータ４０の駆動制御は制御手段９１によって行う。図２に示すように、制御手段９１は、定着制御部９１ｃにおいて、定着ニップ６２における定着速度すなわち定着ニップ６２において転写紙Ｓを搬送する搬送速度言い換えると定着ニップ６２における転写紙Ｓの通過時間である定着時間、定着速度を制御する定着速度制御手段としての定着時間制御手段である定着時間制御部９４として機能する。定着時間制御部９４は、モータ４０を駆動する定着モータ駆動回路９４ａと、定着時間、定着速度が指定された時間、速度となるように定着モータ駆動回路９４ａにモータ４０の回転速度を制御する信号を発生させる定着速度駆動制御手段としての定着速度制御手段である速度コントローラとしての定着速度コントローラ９４ｂとを有している。
【００８４】
定着装置６は、トナー像を担持した転写紙Ｓを定着ニップ６２に挟み込む態様で通し、定着ローラ６５が転写紙Ｓのトナー像を担持した画像面に接触することで、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を構成しているトナーを溶融させて圧着し、転写紙Ｓの表面に定着するようになっている。
【００８５】
本形態では、定着ローラ６５の軸６５ａと加圧ローラ６３の軸６３ａとのうち軸６３ａが回転自在且つ移動可能にハウジングに支持されているとともに軸６５ａは定位置で回転可能にハウジングに支持され、加圧ローラ６３が定着ローラ６５に対して接離可能となっており、ニップ形成手段６７により加圧ローラ６３を定着ローラ６５に圧接しているが、軸６５ａと軸６３ａとのうち軸６５ａを回転自在且つ移動可能にハウジングに支持するとともに軸６３ａを定位置で回転可能にハウジングに支持し、定着ローラ６５を加圧ローラ６３に対して接離可能とし、ニップ形成手段６７により定着ローラ６５を加圧ローラ６３に圧接するようにしても良い。
定着装置６のその余については後述する。
【００８６】
トナーボトル９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９ＢＫ内のイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーは、重合トナーであって、図示しない駆動手段によって回転されることでトナーを吐出し、図示しないパイプ等によって構成された搬送経路を経て、所定の補給量だけ、後述するように画像形成ユニット６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫに備えられた現像装置８０Ｙ、８０Ｍ、８０Ｃ、８０ＢＫに補給される。
【００８７】
読取装置９８は、詳細な図示を省略するが、原稿を載置するコンタクトガラス、コンタクトガラスに載置された原稿に光を照射する光源及び光源から原稿に照射され反射された光を反射する第１の反射体を備え図１における左右方向に走行する第１走行体、第１走行体の反射体によって反射された光を反射する第２の反射体を備えた第２走行体、第２走行体からの光を結像するための結像レンズ、結像レンズを経た光を受け原稿の内容を読み取る読み取りセンサ等を備えている。
【００８８】
画像形成ユニット６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫは互いに同様の構成となっている。画像形成ユニット６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫはそれぞれ、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫの周囲に、図１中時計方向であるその回転方向Ｂ１に沿って、プロセス手段として、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２ＢＫと、クリーニング手段としてのクリーニング装置７１Ｙ、７１Ｍ、７１Ｃ、７１ＢＫと、除電手段としての図示しない除電装置と、ＡＣ帯電を行なう帯電手段としての帯電装置７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９ＢＫと、２成分現像剤により現像を行う現像手段としての現像装置８０Ｙ、８０Ｍ、８０Ｃ、８０ＢＫとを有している。
【００８９】
感光体ドラム２０Ｙ、クリーニング装置７１Ｙ、除電装置、帯電装置７９Ｙ、現像装置８０Ｙは、一体化されてプロセスカートリッジを構成している。感光体ドラム２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫの周りの各構成も同様にそれぞれ一体化されてプロセスカートリッジを構成している。これらプロセスカートリッジは、前面パネルを開いた状態で図１における手前側である感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫの回転軸方向に着脱可能となっている。このようにプロセスカートリッジ化することは、交換部品として取り扱うことができるため、メンテナンス性が著しく向上し、大変好ましい。
【００９０】
このような構成の画像形成装置１００においては、スタートスイッチの押下等により画像形成ユニット６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫにおいてそれぞれ次の画像形成プロセスが実行されること等によって、画像形成が行われる。すなわち、カラー画像を形成すべき旨の信号が入力されると、適宜、読取装置９８において原稿の読み取りが行われる等して形成すべき画像に対応したデータが取得されるとともに、駆動ローラ７２が駆動され、転写ベルト１１、クリーニング対向ローラ７４、張架ローラ３３、３４、テンションローラ７５が従動回転するとともに、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫがＢ１方向に回転駆動される。
【００９１】
感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫはそれぞれ、Ｂ１方向への回転に伴い、帯電装置７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９ＢＫにより表面を一様に帯電され、形成すべき画像に対応したデータに基づいて制御手段によって駆動される光走査装置８からのレーザー光の露光走査によりイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応した静電潜像を形成され、この静電潜像を現像装置８０Ｙ、８０Ｍ、８０Ｃ、８０ＢＫによりイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーにより現像されて顕像化され、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像によって構成された単色画像が形成される。
【００９２】
現像により得られたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像は、順次、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２ＢＫによって、Ａ１方向に回転している転写ベルト１１上の同じ位置に重ねて転写され、転写ベルト１１上には合成カラー画像が形成される。
【００９３】
一方、カラー画像を形成すべき旨の信号の入力に伴い、各給紙カセット２５に対応する給紙ローラ２４、手差しトレイ２７に対応する給送ローラ２８の何れかが選択されて回転駆動され、転写紙Ｓを繰り出すとともに１枚ずつ分離して搬送し、搬送された転写紙Ｓはレジストローラ対４に突き当てられた状態で停止する。両面画像形成の場合は、定着装置６においてその片面に後述のように画像が定着された転写紙Ｓが、反転搬送経路２１を通って表裏反転された状態で、レジストローラ対４に突き当てられた状態で停止する。
【００９４】
転写ベルト１１上に重ね合わされた合成カラー画像が転写ベルト１１のＡ１方向の回転に伴って２次転写部５７まで移動するタイミングに合わせて、レジストローラ対４が回転し、２次転写部５７では、合成カラー画像が、２次転写部５７に送り込まれた転写紙Ｓに密着し、ニップ圧の作用によって転写紙Ｓに２次転写され、記録される。
【００９５】
転写紙Ｓは２次転写装置５およびＡ１方向に回転する転写ベルト１１によって搬送されて定着装置６に送り込まれ、定着装置６において定着ローラ６５と加圧ローラ６３との間の定着部である定着ニップ６２を通過する際、熱と圧力との作用により、担持したトナー像すなわち合成カラー画像を定着される。
【００９６】
定着装置６を通過した、合成カラー画像を定着済みの転写紙Ｓは、排紙ローラ７を経て本体９９外に排出され、本体９９の上部の排紙トレイ１７上にスタックされる。両面画像形成の場合は、片面に定着済みの転写紙Ｓは再給紙経路８３及び反転搬送経路２１を通って再度レジストローラ対４に向けて搬送される。
【００９７】
感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、転写後に残留した転写残トナーをクリーニング装置７１Ｙ、７１Ｍ、７１Ｃ、７１ＢＫにより除去され、除電装置によって除電され、帯電装置７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９ＢＫによる次の帯電に供される。
【００９８】
２次転写を終えた２次転写部５７を通過後の転写ベルト１１は、クリーニング装置１３に備えられたクリーニング部材によってその表面をクリーニングされ、次の転写に備える。
【００９９】
ここで、すでに述べたように、トナー像を担持した転写紙Ｓを定着ニップ６２に通過させて定着を行う定着装置６においては、定着ニップ６２においてトナー像を転写紙Ｓに定着するのに必要な熱量を転写紙Ｓやトナー像に適切に与えることが、コールドオフセット、ホットオフセット、無駄な電力消費を防止ないし抑制するのに極めで重要である。
【０１００】
したがって、定着に適切な熱量を把握し、定着ニップ６２において転写紙Ｓ等に与える熱量を、かかる適切な熱量となるように制御することが要求される。
定着するのに必要な投入熱量は、転写紙Ｓが定着ニップ６２において熱を受けたときに温度上昇する特性である特徴量としての昇温特性によって異なる。昇温特性は、昇温度、熱取得度とも表現されるものであり、転写紙Ｓの熱容量、熱吸収性に左右される。
【０１０１】
図１５に昇温特性を左右する転写紙Ｓの熱容量、熱吸収性に関するパラメータを概念的に示す。
熱容量は転写紙Ｓの坪量や含水量によって左右され、熱吸収性は転写紙Ｓの平滑性によって左右される。
【０１０２】
坪量は、単位面積当たりの重量であって、転写紙Ｓの厚み、密度に依存する。転写紙Ｓの、厚み、密度が大きいほど坪量が大きくなり、熱容量が大きくなる。よって、図１６に示すように、本形態のように定着ローラ６５から熱を与えた場合あるいはこれに代えてまたはこれに加えて加圧ローラ６３から熱を与えた場合、与えた熱量が同じであれば、熱容量が大きいほど、トナーと転写紙Ｓとの界面の温度は相対的に低くなり、定着力すなわちトナーと転写紙Ｓとの接着強度も同様に低くなる。ゆえに定着力を均一にするには、定着するのに必要な投入熱量は、坪量が大きいほど大きくする必要がある。
【０１０３】
含水量は、転写紙Ｓ中の含水分であり、含水量が多いほど、定着ニップ６２で熱を受けたときに多くの水分が蒸発することとなり、受けた熱を気化熱として奪う結果、転写紙Ｓ中の水分が蒸発したときに転写紙Ｓの熱を奪う量が多くなる。よって、同熱量が加えられた場合には、含水量が多いほど、トナーと転写紙Ｓとの界面の温度は低くなる。ゆえに定着力を均一にするには、定着するのに必要な投入熱量は、含水量が多いほど大きくする必要がある。坪量は、転写紙Ｓの含水量による転写紙Ｓの重量変化は考慮されていないため、含水量も熱容量を左右するパラメータである。
【０１０４】
平滑性は、定着ローラ６５や加圧ローラ６３に対する転写紙Ｓの接触状態を決めるものであり、転写紙Ｓの平滑性が低く表面が粗いほど、言い換えると表面がざらついているほど、定着ローラ６５等との接触面積が減少し、定着ニップ６２において受ける熱量が小さくなる。よって、同熱量が加えられた場合、平滑性が低いほど、定着力を満たすのに必要な投入熱量は、大きくする必要がある。
【０１０５】
これらのパラメータのうちでも、特に坪量が、投入熱量の設定に対して感度が高いことが知られている。そこで、本形態では、転写紙Ｓの昇温特性を左右するパラメータとして坪量を中心に説明する。なお、他のパラメータとして、トナー付着量が挙げられる。トナー付着量が大きいほど、熱容量が大きくなるため、投入熱量も大きくする必要がある。ただし、トナー付着量が昇温特性に与える影響は、坪量をはじめとする他のパラメータに比べて低いため、ここでは、トナー付着量は、昇温特性に影響を与えるパラメータとしては取り扱わないこととする。
【０１０６】
転写紙Ｓの昇温特性を坪量によって推定する場合、坪量を、かりに、ユーザによって入力された紙種、たとえば転写紙Ｓが厚紙であるか、普通紙であるかなど、に基づいて取得するとすれば、ユーザが紙種を誤認している場合には、昇温特性も実際とは異なるように推定してしまう。また、一般に、ユーザによって入力可能な紙種は、通常オフィスで使われるような普及機の場合には、薄紙／普通紙／厚紙・・・といった用紙分類として大まかなものであるため、ユーザが紙種を誤認していないとしても、正確な坪量が取得されない場合がある。また、紙種を、定着ローラ６５等、定着装置６に備えられた、定着ニップ６２を形成し転写紙Ｓに接触する部材等の温度変化によって推定することも考えられるが、この場合には、かかる部材の温度を変化させる要因としては、転写紙Ｓによる吸熱の他、軸６５ａ、６３ａや、これに接触している部材による吸熱等の外乱も挙げられるため、坪量による転写紙Ｓの昇温特性のみの抽出には十分でなく、坪量の取得精度が低くなる可能性が高い。
【０１０７】
そこで、定着装置６、画像形成装置１００では、転写紙Ｓ自体の温度変化に基づいて転写紙Ｓの昇温特性を取得し、取得した昇温特性に基づいて、定着ニップ６２において転写紙Ｓに与える熱量を、かかる適切な熱量となるように制御することとしている。
【０１０８】
定着ニップ６２において転写紙Ｓに与える熱量の制御は、ここでは、定着ニップ６２の温度、定着ニップ６２の圧力、定着ニップ６２における転写紙Ｓの通過時間のうちの少なくとも１つを調整することによって行うこととするが、説明の便宜上、図２に示したように、制御手段９１は、定着制御部９１ｃに、かかる温度、圧力、通過時間のそれぞれに対応する、熱源制御部９２、定着圧制御部９３、定着速度制御部９４を備えているものとしている。
【０１０９】
転写紙Ｓ自体の温度変化を検出するため、図４に示すように、定着装置６は、転写紙Ｓの搬送方向における転写ニップ６２の前後にそれぞれ、転写紙Ｓの温度を測定し検知する温度検知手段としての定着前用紙温度センサであるセンサ９５、定着後温度センサであるセンサ９６を備えている。センサ９５、９６は何れも、転写紙Ｓの温度を非接触で測定する放射型温度センサである。
【０１１０】
センサ９５、９６によって検知された転写紙Ｓの温度は、制御手段９１のメモリ部９１ｂに記憶され、制御手段９１のＣＰＵ９１ａは、記憶されたかかる温度に基づいて、転写紙Ｓの温度変化情報を取得する。具体的には、センサ９６によって検知された、転写ニップ６２を通過し昇温した転写紙Ｓの温度から、センサ９５によって検知された、転写ニップ６２を通過する前であって昇温する前の転写紙Ｓの温度を減算して温度変化情報を取得する。この点、メモリ８１ｂは検知温度記憶手段として機能する。検知温度記憶手段として機能するメモリ８１ｂはとくに、センサ９５によって検知された温度を記憶することに関して定着前検知温度記憶手段として機能し、センサ９６によって検知された温度を記憶することに関して定着後検知温度記憶手段として機能する。ＣＰＵ９１ａは、温度変化情報取得手段としての温度変化情報取得部として機能する。
【０１１１】
次いで、温度変化情報取得部として機能するＣＰＵ９１ａによって取得された温度変化情報に基づいて、言い換えると定着ニップ６２前後の用紙温度変化情報を基に、ＣＰＵ９１ａによって転写紙Ｓの昇温特性を抽出し特定して取得する。この点、ＣＰＵ９１ａは、昇温特性取得手段としての昇温特性取得部として機能する。
【０１１２】
昇温特性取得部として機能するＣＰＵ９１ａによる昇温特性の取得、言い換えると推定は、次のようにして行われる。
すなわち、上述した温度変化情報を測定し算出して、転写紙Ｓの坪量を推定し、推定された坪量に対して定着ローラ６５の目標制御温度を設定し定着ローラ６５の温度をサーミスタ６８で検知して目標制御温度となるように制御することにより、定着ニップ６２において転写紙Ｓに与える熱量を適正に調整することで、転写紙Ｓの坪量によらず一定の定着力が得られる。
この理由を述べると次のとおりである。
【０１１３】
図５に定着ローラ６５の温度をある温度に制御した場合における、定着ニップ６２通過前後の転写紙Ｓの温度の関係を示す。
同図から分かるように、定着ニップ６２を通過前の転写紙Ｓの温度が同じ場合、転写紙Ｓの坪量が大きいほど、定着ニップ６２を通過後の転写紙Ｓの温度が低く、定着ニップ６２を通過前の転写紙Ｓの温度が高いほど、定着ニップ６２を通過後の転写紙Ｓの温度が高いことがわかる。
【０１１４】
図６に定着ニップ６２を通過前後の転写紙Ｓの温度差Δｔ１と転写紙Ｓの坪量ｗとの関係を示す。温度差Δｔ１は、温度変化情報取得部として機能するＣＰＵ９１ａによって算出される温度変化情報に相当する。
【０１１５】
同図から分かるように、温度差Δｔ１と坪量ｗとの関係は線形関係にあり、実験により求めた関係式は、
ｗ＝（１０４．８−Δｔ１）／０．０８１８ 
となった。
つまりこの温度差Δｔ１と坪量ｗとの関係を事前に実験で求めて数式化しておくことにより、温度差Δｔ１を測定すれば、その転写紙Ｓの坪量ｗが推定可能となる。
【０１１６】
図７に定着ローラ６５の温度と定着力との関係を示す。
同図にも示されているように、一般的に、定着ローラ６５の温度が高く定着ニップ６２の温度が高いほど定着力が高くなる。また一般的に、同じ定着力を得るには、坪量が大きいほど定着ローラ６５の温度を高くする必要がある。
【０１１７】
具体的に、同図から、たとえば、図中破線で示す同じ必要定着力aを得る為に、坪量７０ｇ／ｍ２の転写紙Ｓでは定着ロー６５の温度が１６０℃で良いが、坪量１６０ｇ／ｍ２の転写紙Ｓでは定着ローラ６５の温度を１８０℃とする必要がある。
【０１１８】
以上の理由より、温度差Δｔ１を測定し算出して、転写紙Ｓの坪量を推定し、推定された坪量に応じて定着ローラ６５の目標制御温度を設定し定着ローラ６５の温度をサーミスタ６８で検知して目標制御温度となるように制御することにより、転写紙Ｓの坪量によらず一定の定着力が得られる。そして、これにより、コールドオフセット、ホットオフセット、無駄な電力消費が防止ないし抑制される。
【０１１９】
以上説明した流れを図８に示す。
すでに述べたように、スタートスイッチの押下等により画像形成開始指示が行われ、ユーザから画像形成の要求を受けると（Ｓ１）、給紙カセット２５、手差しトレイ２７から繰り出された転写紙Ｓは、２次転写部５７においてトナー像が転写されたうえで、定着装置６に向けて搬送される。
【０１２０】
トナー像を転写され担持した転写紙Ｓがセンサ９５に対向する位置に至ると、センサ９５によって、転写ニップ６２の前の位置での温度検知が行われる（Ｓ２）。センサ９５によって検知された転写紙Ｓの温度である定着前温度は、定着前検知温度記憶手段として機能するメモリ部９１ｂによって記憶される。
【０１２１】
センサ９５によって温度検知が行われた転写紙Ｓは転写ニップ６２を通過し（Ｓ３）、センサ９６に対向する位置に至ると、センサ９６によって、転写ニップ６２の後の位置での温度検知が行われる（Ｓ４）。センサ９６によって検知された転写紙Ｓの温度である定着後温度は、定着前検知温度記憶手段として機能するメモリ部９１ｂによって記憶される。
【０１２２】
定着後温度が定着前検知温度記憶手段として機能するメモリ部９１ｂによって記憶されると、温度変化情報取得部としてのＣＰＵ６１ａによって検知温度記憶手段として機能するメモリ部９１ｂから定着前温度及び定着後温度が読み出され、これらの差分から、温度変化情報取得部として機能するＣＰＵ６１ａによって温度変化情報である温度差Δｔ１が算出されるとともに、昇温特性取得部として機能するＣＰＵ６１ａにおいて、温度差Δｔ１と坪量ｗとの関係が参照されることで転写紙Ｓの坪量が推定される（Ｓ５）。この点、昇温特性取得部として機能するＣＰＵ６１ａはとくに、坪量推定部として機能する。
【０１２３】
坪量推定部として機能するＣＰＵ６１ａによって推定された坪量に基づいて、ＣＰＵ６１ａにより、目標制御温度が算出される（Ｓ６）。この点、ＣＰＵ６１ａは、目標制御温度算出手段としての目標制御温度算出部として機能する。
【０１２４】
そして、目標制御温度算出部として機能するＣＰＵ６１ａによって算出された目標制御温度を用いて、制御手段９１の定着制御部９１ｃにおいて、熱源制御部９２が、ヒータ６６への印加電力を制御する（Ｓ７）。これにより、定着ニップ６２を通過する次の転写紙Ｓに適正な熱量が与えられ、コールドオフセット、ホットオフセット、無駄な電力消費が防止ないし抑制される。
【０１２５】
なお、温度変化情報を取得された転写紙Ｓそのものについての目標制御温度は、その転写紙Ｓに画像形成が行われる前に温度変化情報に基づく目標制御温度の設定が行われていない場合、操作パネルにおいて入力された紙種に基づいて設定される。この場合、温度変化情報に基づいて行われる目標制御温度の設定は、入力された紙種に基づいて推定される坪量の補正として行われるものであるともいえる。
【０１２６】
温度変化情報に基づく坪量の推定、目標制御温度の設定のタイミングは、一枚の転写紙Ｓに画像形成を行う度、数枚の転写紙Ｓに画像形成を行う度、その他任意のタイミングであってもよいが、プロダクションプリンティング市場など一度に大量の印刷、画像形成を行う場合などを想定した場合は、使用する転写紙Ｓの種類が頻繁に変わることは想定しにくい。
【０１２７】
そのため、坪量推定演算時、目標制御温度設定演算時にかかるＣＰＵ９１ａの負荷を軽減するなどの目的で、転写紙Ｓの種類が変わった可能性が高いときのみ、温度変化情報に基づく坪量の推定、目標制御温度の設定を行うとより効果的である。
【０１２８】
具体的な方法としては、シート給送装置６１が開閉された直後のみ行うとよい。
シート給送装置６１は、すでに述べたように、給紙カセット２５が開閉されたことを検出する開閉検知センサを備えている。この開閉検知センサは、一般的に、誤動作を防ぐ為に、給紙カセット２５の開閉状態を検知するために設けられているものである。
【０１２９】
開閉検知センサの仕組みは、給紙カセット２５が本体９９内に差し込まれると、ドロアを介して通電がなされ、通電したことを示すフラグが立ってたとえばフラグ１となり、給紙カセット２５を本体９９から引き出すと通電が切れたことを示すフラグが立ってたとえばフラグ０となるものである。
【０１３０】
よって、フラグが１から０に変化し０から１に変化すると、給紙カセット２５に収納した転写紙Ｓの交換が可能となった状態が検出されたこととなる。したがって、かかる状態が検出されたときすなわちかかる状態が検出された直後の画像形成動作時に温度変化情報に基づく坪量の推定、目標制御温度の設定を行えばよい。
【０１３１】
また、温度変化情報に基づく坪量の推定、目標制御温度の設定は、画像形成装置１００が両面ユニット５１を備えていることを利用し、定着ニップ６２を通過した転写紙Ｓが再度定着ニップ６２を通過して定着が行われるようにして、定着ニップ６２の一度目の通過時に温度変化情報を取得することによって行うようにしてもよい。１枚目の転写紙Ｓに画像形成を行って温度変化情報に基づく坪量の推定、目標制御温度の設定を行った後、２枚目の転写紙Ｓに画像形成を行うときに、設定された適正な目標制御温度で定着を行うと、１枚目の転写紙Ｓに対する定着条件は必ずしも最適とは言えないためである。
【０１３２】
このように、両面ユニット５１を備えている場合には、第一面への画像形成時はトナー像を転写紙Ｓに転写せずに白紙状態で通紙し、温度変化情報に基づく坪量の推定、目標制御温度の設定を行い、第二面で通常の画像形成動作を行えば一枚目からコールドオフセット、ホットオフセットを防止ないし抑制して定着性が安定化するとともに、無駄な電力消費が防止ないし抑制される。このことにより、画像形成一枚目の定着不良発生が防止ないし抑制され、無駄な画像形成が防止ないし抑制される。この制御は、その転写紙Ｓに画像形成が行われる前に温度変化情報に基づく目標制御温度の設定が行われていない場合にのみ行うようにすれば、定着ニップ６２の通過を２回行うことによる画像形成所要時間の長時間化が抑制される。
【０１３３】
定着ニップ６２において転写紙Ｓに与える熱量の制御は、これまでの説明では定着ニップ６２の温度を調整することで行っているが、かかる制御は、他に、次に述べるように、定着ニップ６２の圧力、定着ニップ６２における転写紙Ｓの通過時間を調整することによって行っても良い。すなわち、熱発生手段として機能するヒータ６６が発生する熱量は、昇温特性取得部として機能するＣＰＵ９１ａによって取得された転写紙Ｓの昇温特性に基づいて調整され、転写ニップ６２において転写紙Ｓに与えられるものである。よって、かかる制御は、定着ニップ６２の温度、定着ニップ６２の圧力、定着ニップ６２における転写紙Ｓの通過時間のうちの少なくとも１つを調整することによって行うことが可能であるが、説明の便宜上、図２に示したように、制御手段９１は、定着制御部９１ｃに、かかる温度、圧力、通過時間のそれぞれに対応する、熱源制御部９２、定着圧制御部９３、定着速度制御部９４を備えているものとしている。
【０１３４】
上述の形態では、温度変化情報に基づいて坪量を推定し、坪量に応じて定着ニップ６２の温度を適正化し定着力を安定化させたが、定着力は定着ニップ６２の圧力を設定する加圧ローラ６３の押圧力によっても変化する。
【０１３５】
図９に定着ローラ６５の温度をある一定温度で制御した際の、加圧ローラ６３の押圧力と定着力の関係を示す。
同図にも示されているように、一般的に、加圧ローラ６３の押圧力が大きく定着ニップ６２の圧力が大きいほど定着力が高くなる。また一般的に、同じ定着力を得るには、坪量が大きいほど定着ニップ６２の圧力を大きくする必要がある。
【０１３６】
よって、温度変化情報に基づいて転写紙Ｓの坪量を推定し、推定された坪量に応じて加圧ローラ６３の押圧力を制御することにより、具体的には定着ニップ６２の目標制御圧力を設定し、定着ニップ６２の圧力を目標制御圧力となるように制御することにより、コールドオフセット、ホットオフセットを防止ないし抑制して定着性が安定化するとともに、無駄な電力消費が防止ないし抑制される。
【０１３７】
そのため、予め実験により、定着力と加圧ローラ６３の押圧力との関係を、各坪量に対して、たとえば次の式のように数式化して求めておく。
ｙ＝ｆ（ｘ１、ｘ２）
y：定着力、ｘ１：用紙坪量、ｘ２：加圧ローラ押圧力
【０１３８】
このようにすれば、坪量が推定されると必要な加圧ローラ６３の押圧力が算出されカム４５の回転角度が決定される。よって、カム４５の回転角度を、目標制御圧力に一致する目標制御角度に制御して加圧ローラ６３の押圧力を変化させれば、コールドオフセット、ホットオフセットが防止ないし抑制され定着性が安定化するとともに、無駄な電力消費が防止ないし抑制される。
【０１３９】
この場合、図８に沿って説明したステップＳ６、ステップＳ７に代えて、次のステップＳ６、ステップＳ７を行う。
【０１４０】
・ステップＳ６
坪量推定部として機能するＣＰＵ６１ａによって推定された坪量に基づいて、ＣＰＵ６１ａにより、目標制御圧力である目標ニップ圧を算出する。この点、ＣＰＵ６１ａは、目標制御圧力算出手段としての目標ニップ圧算出手段である目標ニップ圧算出部として機能する。
【０１４１】
・ステップ７
目標ニップ圧算出部として機能するＣＰＵ６１ａによって算出された目標ニップ圧を用いて、制御手段９１の定着制御部９１ｃに備えられた定着圧制御手段としての定着圧制御部９３において、カム４５の目標制御角度と実際の回転角度との間の角度偏差の情報を基に、カム４５に印加するパルス数を決定し、決定されたパルス数でモータ４７を駆動する。これにより、次に定着ニップ６２を通過する転写紙Ｓに適正な熱量が与えられ、コールドオフセット、ホットオフセット、無駄な電力消費が防止ないし抑制される。
【０１４２】
かかるパルス数の決定を行う点で、定着制御部９１ｃとして機能する制御手段９１は、定着圧制御部９３において、定着圧を制御する定着圧駆動制御手段としての定着圧制御手段である圧コントローラとしての定着圧コントローラ９３ｂとして機能する。かかる決定されたパルス数でモータ４７を駆動する点で、定着制御部９１ｃとして機能する制御手段９１は、定着圧制御部９３において、定着圧駆動手段としてのモータ駆動回路であるカムモータ駆動回路９３ａとして機能する。
【０１４３】
上述の形態では、温度変化情報に基づいて坪量を推定し、坪量に応じて定着ニップ６２の温度又は圧力を適正化し定着力を安定化させたが、定着力は転写紙Ｓが定着ニップ６２を通過する時間によっても変化する。
【０１４４】
図１０にかかる時間と定着力との関係を示す。同図は、定着ニップ６２の温度及び圧力が一定の場合を示している。
同図にも示されているように、一般的に、かかる時間が長いほど定着力が高くなる。また一般的に、同じ定着力を得るには、坪量が大きいほどかかる時間を長くする必要がある。
【０１４５】
よって、温度変化情報に基づいて転写紙Ｓの坪量を推定し、推定された坪量に応じてかかる時間を制御することにより、具体的には定着ローラ６５の目標制御回転速度である目標定着速度を設定し、定着ローラ６５の回転速度を目標定着速度となるように制御することにより、コールドオフセット、ホットオフセットを防止ないし抑制して定着性が安定化するとともに、無駄な電力消費が防止ないし抑制される。
【０１４６】
そのため、予め実験により、定着力とかかる時間との関係を、各坪量に対して求めておく。
このようにすれば、坪量が推定されると必要なかかる時間が算出され定着ローラ６５の回転速度が決定される。よって、定着ローラ６５の回転速度を、目標制御時間に一致する目標制御速度に制御して転写紙Ｓが定着ニップ６２を通過する時間を変化させれば、コールドオフセット、ホットオフセットが防止ないし抑制され定着性が安定化するとともに、無駄な電力消費が防止ないし抑制される。
【０１４７】
この場合、図８に沿って説明したステップＳ６、ステップＳ７に代えて、次のステップＳ６、ステップＳ７を行う。
【０１４８】
・ステップＳ６
坪量推定部として機能するＣＰＵ６１ａによって推定された坪量に基づいて、ＣＰＵ６１ａにより、目標制御時間に一致する目標定着速度を算出する。この点、ＣＰＵ６１ａは、目標制御速度算出手段としての目標定着速度算出手段である目標定着速度算出部として機能する。
【０１４９】
・ステップ７
目標定着速度算出部として機能するＣＰＵ６１ａによって算出された目標定着速度を用いて、制御手段９１の定着制御部９１ｃに備えられた定着速度制御手段としての定着速度制御部９４において、定着ローラ６５の目標定着速度と実際の回転速度との間の速度偏差の情報を基に、モータ４０に印加する電圧値を決定し、決定された電圧値でモータ４０を駆動する。これにより、次に定着ニップ６２を通過する転写紙Ｓに適正な熱量が与えられ、コールドオフセット、ホットオフセット、無駄な電力消費が防止ないし抑制される。
【０１５０】
かかる電圧値の決定を行う点で、定着制御部９１ｃとして機能する制御手段９１は、定着速度制御部９４において、定着速度を制御する定着速度駆動制御手段としての定着速度制御手段である速度コントローラとしての定着速度コントローラ９４ｂとして機能する。かかる決定された電圧値でモータ４０を駆動する点で、定着制御部９１ｃとして機能する制御手段９１は、定着速度制御部９４において、定着速度駆動手段としてのモータ駆動回路である定着モータ駆動回路９４ａとして機能する。
【０１５１】
以上、定着ニップ６２を通過する転写紙Ｓに適正な熱量が与えられるように、定着制御部９１ｃとして機能する制御手段９１により、定着ニップ６２の温度、圧力、定着ニップ６２を通過する転写紙Ｓの速度を制御する例をそれぞれ説明した。この点、かかる定着制御部９１ｃは、昇温特性取得手段としての昇温特性取得部として機能するＣＰＵ９１ａによって取得された転写紙Ｓの昇温特性に基づいて、定着ニップ６２において転写紙Ｓに与える熱量の調整を行う定着熱量調整手段として機能する。この定着熱量調整手段として機能する定着制御部９１ｃは、本形態では制御手段９１に備えられているものとして説明しているが、定着装置６に備えられているものであっても良い。以上の説明では、定着ニップ６２の温度、圧力、定着ニップ６２を通過する転写紙Ｓの速度をそれぞれ単独で制御しているが、これらの制御は適宜組み合わせて用いても良い。
【０１５２】
また、以上の説明では、昇温特性を、坪量によって定めているが、昇温特性は、すでに述べたように、含水量、平滑性によって定めても良い。昇温特性は、含水量、平滑性によって定める場合も、昇温特性を坪量によって定める場合と同様にしてこれを行うことが可能である。また、上述のように、坪量、含水量、平滑性のうち、坪量が、定着ニップ６２を通過する転写紙Ｓに与えられる適正熱量について最も感度が高いため、坪量、含水量、平滑性のうち、少なくとも坪量を用いて昇温特性を定めることが好ましいが、坪量、含水量、平滑性は適宜組み合わせて用いても良い。
【０１５３】
上述の説明では、定着ニップ６２を通過する前後において検知された転写紙Ｓの温度に基づいて温度変化情報を取得しているが、温度変化情報の取得は、定着ニップ６２を通過した後において検知された転写紙Ｓの温度に基づいて取得しても良い。
【０１５４】
図１１に、定着ニップ６２を通過した後において検知された転写紙Ｓの温度に基づいて温度変化情報を取得する定着装置の例を示す。
この定着装置６は、転写紙Ｓの搬送方向における転写ニップ６２の後に、同方向の上流側からそれぞれ、定着後温度センサとしての第１の定着後温度センサであるセンサ９６と第２の定着後温度センサであるセンサ９７とを備えている。センサ９６は図４に示したセンサ９６と同じであって転写紙Ｓの温度を非接触で測定する放射型温度センサであり、センサ９７も転写紙Ｓの温度を非接触で測定する放射型温度センサである。
【０１５５】
図１２に定着後のそれぞれのセンサ９６、９７で検知し取得した温度を示す。定着後は定着ニップ６２で受けた熱量が転写紙Ｓの内部へ拡散し、また外界へも放熱することにより、転写紙Ｓの温度が時間と共に下がる。
【０１５６】
この低下度合いは坪量が大きいほど急である。これは坪量が大きいほど転写紙Ｓ内部への熱量拡散が大きい為であると考えられる。
このことから、定着後の複数のセンサ９６、９７から転写紙Ｓの温度低下を測定することにより、正確に坪量が推測される。
【０１５７】
なお、定着後の転写紙Ｓの温度の低下の度合いは、含水量についてはこれが大きいほど蒸発による気化熱が多くなるため急であり、平滑性についてはこれが粗いほど熱放射を行う面積が大きくなるため急である。よって、かかる温度低下を測定することにより、含水量、平滑性についても正確に推測することも可能である。ただし、ここでは坪量を推測する例について説明する。
【０１５８】
定着ニップ６２を通過後の転写紙Ｓの温度の低下度合い、すなわち、センサ９６によって検知された定着ニップ６２に近く温度の低下度合いが小さい転写紙Ｓの温度からセンサ９７によって検知された定着ニップ６２から遠く温度の低下度合いが大きい転写紙Ｓの温度を減算した温度差Δｔ２と転写紙Ｓの坪量ｗとの関係を予め実験的に求め数式化したところ次式が得られた。
ｗ＝（Δｔ２＋１．９３５５）／０．３２２６
【０１５９】
よって、上式を用いれば、温度差Δｔ２を測定することにより、その転写紙Ｓの坪量ｗが推定される。そして推測した坪量に応じて、前述のように定着ローラ６５の目標制御温度等の目標制御値を適切に変化させることにより、定着ニップ６２を通過する転写紙Ｓに適正な熱量が与えられ、コールドオフセット、ホットオフセット、無駄な電力消費が防止ないし抑制される。
【０１６０】
この場合、温度差Δｔ２は、温度変化情報取得部として機能するＣＰＵ９１ａによって算出される温度変化情報に相当する。また、センサ９６、９７によって検知された転写紙Ｓの温度は、メモリ８１ｂは検知温度記憶手段として機能する制御手段９１のメモリ部９１ｂに記憶される。検知温度記憶手段として機能するメモリ８１ｂはとくに、センサ９６によって検知された温度を記憶することに関して定着後上流側検知温度記憶手段として機能し、センサ９７によって検知された温度を記憶することに関して定着後下流側検知温度記憶手段として機能する。ＣＰＵ９１ａは、温度変化情報取得手段としての温度変化情報取得部として機能する。また、温度変化情報取得部として機能するＣＰＵ９１ａによって取得された温度変化情報に基づいて、昇温特性取得手段としての昇温特性取得部として機能するＣＰＵ９１ａによって転写紙Ｓの昇温特性が抽出され特定されて取得される。その他、昇温特性取得部として機能するＣＰＵ９１ａによる昇温特性の取得、推定は、すでに述べたのと同様にして行われる。
【０１６１】
なお、図１１に沿った以上の説明では、２つのセンサ９６、９７によって検知された転写紙Ｓの温度に基づいて温度変化情報を取得することとしているが、同図に示した、図４に示したセンサ９５と同じセンサ９５をも用いるなど、３つ以上のセンサを用いてより精度よく坪量等を推定することも可能である。３つ以上のセンサを用いる場合、すべてのセンサを転写紙Ｓの搬送方向における転写ニップ６２の後に配設しても良い。温度変化情報を高精度に取得するために、複数のセンサの少なくとも１つは転写紙Ｓの搬送方向における転写ニップ６２の後に配設することが望ましい。
【０１６２】
ここで、制御手段９１は、メモリ部９１ｂに、以上述べた、センサ９５、９６、９７等の適宜の組み合わせにより検知された転写紙Ｓの温度に基づいて取得された転写紙Ｓの温度変化情報に基づいて、転写紙Ｓの昇温特性を取得する昇温特性取得手部として機能するＣＰＵ９１ａを用い、昇温特性取得手部として機能するＣＰＵ９１ａによって取得されたかかる昇温特性に基づいて定着ニップ６２において転写紙Ｓに与える熱量の調整を行う定着条件制御方法を実行するための定着条件制御プログラムを記憶している。この点、制御手段９１ないしメモリ部９１ｂは、定着条件制御プログラム記憶手段として機能している。かかる定着条件制御プログラムは、制御手段９１に備えられたメモリ部９１ｂのみならず、半導体媒体（たとえば、ＲＯＭ、不揮発性メモリ等）、光媒体（たとえば、ＤＶＤ、ＭＯ、ＭＤ、ＣＤ−Ｒ等）、磁気媒体（たとえば、ハードディスク、磁気テープ、フレキシブルディスク等）その他の記憶媒体に記憶可能であり、かかるメモリ、他の記憶媒体は、かかる定着条件制御プログラムを記憶した場合に、かかる定着条件制御プログラムを記憶したコンピュータ読取可能な記録媒体を構成する。
【０１６３】
以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【０１６４】
たとえば、本発明は、上述したローラ定着方式の定着装置でなく、ベルト定着方式の定着装置のような、低熱容量定着器に適用しても良い。本発明の低熱容量定着器への適用はとくに有効である。低熱容量定着器は、ウォームアップ時間が短い、消費電力が小さいといったメリットがあるが、熱しやすく冷めやすい特性から定着部材の温度言い換えると定着ニップの温度が安定しにくい。このため、定着画質を安定させることが、従来のローラ定着方式の定着装置などに比べて難しい。
【０１６５】
よって、元々定着画質の安定化が困難な低熱容量定着器において、坪量を推定し、坪量に応じて定着条件を変更することで、定着ニップを通過する記録媒体に適正な熱量を与え、コールドオフセット、ホットオフセットを防止ないし抑制し定着性を安定化させるとともに、無駄な電力消費を防止ないし抑制することは非常に有効である。
【０１６６】
図１３に、本発明を適用した定着装置であって、低熱容量定着器の代表的なモデルとしてのベルト定着方式の定着装置を示す。この定着装置において、すでに述べた定着装置に備えられているのと同様の構成には、すでに述べた定着装置に備えられている構成に付した符号と同じ符号を付し、また適宜図示を省略し、説明についても適宜省略する。
【０１６７】
この定着装置６は、定着部材としての無端ベルト状の定着ベルト６４と、定着ベルト６４を巻き掛けた架け回した定着ローラ６５と、定着ローラ６５とともに定着ベルト６４を架け回され定着ベルト６４を加熱する機能を有するとともに定着ベルト６４の張力を一定に保つテンションローラとしても機能する加熱ローラ６９と、定着ローラ６５との間で定着ベルト６４に圧接し転写紙Ｓを押圧する圧接部である定着部としての定着ニップ６２を形成するためのローラ状の加圧部材としての加圧ローラ６３と、加熱ローラ６９の内部に配設され加熱ローラ６９を加熱し定着ベルト６４を加熱して定着ニップ６２を所定の温度に加熱するための加熱手段としての熱源である定着熱源たる熱発生手段としてのハロゲンヒータであるヒータ６６とを有している。
【０１６８】
定着ベルト６４は、耐熱性に優れ、高耐久の素材で形成されており、厚さは数１０ミクロンである。そのため、定着ベルト６４の熱容量は小さく、温度を安定化させるのが比較的困難である。しかし、センサ９５、９６、９７を適宜用いて温度変化情報を取得し、昇温特性を取得して、定着ニップ６２において転写紙Ｓに与える熱量を調整する制御を行うことにより、定着ニップ６２を通過する転写紙Ｓに適正な熱量を与えられ、コールドオフセット、ホットオフセットが防止ないし抑制され定着性が安定化されとともに、無駄な電力消費が防止ないし抑制される。よって、かかる制御を適用することの有効性が極めて大きくなっている。
【０１６９】
また、本発明は、熱源に関し、上述したハロゲンヒータ等の加熱を利用するものでなく、電磁誘導（ＩＨ）を用いた加熱による高速立ち上げの定着機への適用もとくに有効である。高速立ち上げ機の場合、ウォームアップ時間が短い、消費電力が小さいといったメリットがあるが、昇温速度が速いため定着部材の温度言い換えると定着ニップの温度が安定しにくい。このため、定着画質を安定させることが、ハロゲンヒータ等の加熱を用いた従来の定着装置に比べて難しい。
【０１７０】
よって、電磁誘導による熱源供給を行う高速立ち上げ機において、坪量を推定し、坪量に応じて定着条件を変更することで、定着ニップを通過する記録媒体に適正な熱量を与え、コールドオフセット、ホットオフセットを防止ないし抑制し定着性を安定化させるとともに、無駄な電力消費を防止ないし抑制することは非常に有効である。
【０１７１】
図１４に、本発明を適用した定着装置であって、フィルム状の定着部材を外部からＩＨ熱源により加熱する構成の定着機を示す。この定着装置において、すでに述べた定着装置に備えられているのと同様の構成には、すでに述べた定着装置に備えられている構成に付した符号と同じ符号を付し、また適宜図示を省略し、説明についても適宜省略する。
【０１７２】
この定着装置６は、定着部材としてのフィルム状の定着ベルト６４と、定着ベルト６４の上方に配設され定着ベルト６４を電磁誘導により外部から加熱する加熱手段としての熱源たる熱発生手段であるＩＨ熱源４８と、定着ベルト６４の内側に配設され加圧ローラ６３との間で定着ニップ６２を形成するニップ形成部材４９とを有している。ＩＨ熱源４８を定着ベルト６４の外部に配設し定着ベルト６４を外部から加熱しているのは、より高速での昇温を実現するためである。ただし、ＩＨ熱源４８は定着ベルト６４の内側に配設しても良い。
【０１７３】
この定着装置６では、定着ベルト６４が低熱容量であり、かつ外部ＩＨ熱源４８による熱量供給の為、昇温速度が極めて速いが、定着ベルト６４は、熱容量が小さいゆえに、温度を安定化させるのが比較的困難である。しかし、センサ９５、９６、９７を適宜用いて温度変化情報を取得し、昇温特性を取得して、定着ニップ６２において転写紙Ｓに与える熱量を調整する制御を行うことにより、定着ニップ６２を通過する転写紙Ｓに適正な熱量を与えられ、コールドオフセット、ホットオフセットが防止ないし抑制され定着性が安定化されとともに、無駄な電力消費が防止ないし抑制される。よって、かかる制御を適用することの有効性が極めて大きくなっている。
【０１７４】
以上の各形態例では、定着装置が、記録媒体の温度変化情報を得るための温度検知手段を備えているものとして説明したが、かかる温度検知手段は、定着装置に備えられているのに限らず、画像形成装置の本体側に備えられていても良い。たとえば、画像形成装置に一般的に備えられている環境温度センサを、温度変化情報を得るための温度検知手段として用いても良い。通常、記録媒体の温度は、環境温度センサによって検知される、画像形成装置内の温度に一致するか、略等しいためである。ただし、記録媒体の搬送方向において定着ニップの下流側に備えられる温度検知手段は、温度変化情報を得るために、定着ニップの比較的近くに配設されていることが望ましいことから、定着装置に備えられているのが好ましい。その一方で、記録媒体の搬送方向において定着ニップの上流側に備えられる温度検知手段は、給紙装置から定着装置に至るまでに受ける温度変化は定着ニップにおいて受ける温度変化に比べて比較的小さいため、その配置位置は比較的自由である。したがって、記録媒体の搬送方向において定着ニップの上流側及び下流側に備えられた温度検知手段を用いて記録媒体の温度変化情報を得る場合、定着ニップの上流側の温度検知手段としては環境温度センサのように画像形成装置本体側に備えられた既存のものを代用し、この既存の温度検知手段によって検知された温度を記録媒体の温度として代用するとともに、定着ニップの下流側の温度検知手段としては定着装置に備えられたものを用いれば、記録媒体の温度変化情報を得るのに新設の温度検知手段は定着装置に備えられたもののみとすることが可能となり、この場合コストが抑制される、温度変化情報を得るための制御が簡易化されうる等の利点がある。
【０１７５】
本発明を適用した画像形成装置は、タンデム型であっても、上述した間接転写方式でなく、直接転写方式を採用可能である。直接転写方式の画像形成装置は、上述の転写ベルト１１に代えて像担持体としての記録媒体搬送体であるシート搬送ベルトを備え、シート搬送ベルトで搬送されている過程の転写紙に、画像ステーション６０ＢＫ、６０Ｃ、６０Ｍ、６０Ｙで形成した各色のトナー像を順次重ね転写する。
【０１７６】
また、画像形成装置は、いわゆるタンデム方式の画像形成装置ではなく、１つの感光体ドラム上に順次各色のトナー像を形成して各色トナー像を順次重ね合わせてカラー画像を得るいわゆる１ドラム方式の画像形成装置にも同様に適用することが可能である。
【０１７７】
その他、画像形成装置は、近年では、市場からの要求にともない、カラー複写機やカラープリンタなど、カラーのものが多くなってきているが、画像形成装置は、モノカラー画像のみを形成可能なものであっても良い。
【０１７８】
このような画像形成装置に用いる現像剤は、二成分現像剤に限らず、一成分現像剤であっても良い。さらには、定着装置により記録媒体に定着する画像は、トナーによって形成されたものに限らず、インク等の他の画像形成物質によって形成されたものであっても良く、画像形成装置はこのように定着を必要とするものであれば適宜の画像形成物質によって画像を形成するものであっても良い。
【０１７９】
画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリの複合機でなく、これらの単体であっても良いし、その他、複写機とプリンタとの複合機等の他の組み合わせの複合機であっても良い。
【０１８０】
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１８１】
６    定着装置
４８    電磁誘導により定着ニップを加熱する加熱手段、熱発生手段
６１    給紙手段
６２    定着ニップ
６４    無端状の定着ベルトである定着部材
６６    熱発生手段
９１、９１ａ    昇温特性取得手段
９５、９６、９７    温度検知手段
１００    画像形成装置
Ｓ    記録媒体
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１８２】
【特許文献１】特開２００７−１８３３６５号公報
【特許文献２】特開平７−１２１０５２号公報
【特許文献３】特許第３２２４１６９号公報
【特許文献４】特開平７−２３４６０６号公報
【特許文献５】特許第３２２５１５６号公報
【特許文献６】特開２００７−３１０３３７号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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