(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿画像あるいは入力した多値の画像信号に対応したトナー像を形成する顕画像手段と、該トナー像を転写材上に転写する転写手段と、該トナー像を加熱する加熱源を有する加熱手段及び該加熱手段に圧接する加圧手段により該転写材に定着せしめる定着手段と、電源投入後に上記加熱手段の温度が所定温度まで上昇したとき、上記加熱手段と加圧手段を定着動作開始前に所定期間駆動せしめるように設定された制御手段とを具備した画像形成装置において、
該制御手段は、電源投入後の上記加熱手段の温度上昇勾配を測定し、この温度上昇勾配に基づいて電源投入時の室温に相当する室温指数とこの温度上昇勾配の基準値からの変動に基づいて求められる温度上昇勾配指数とを算出し、温度上昇勾配指数と室温指数との両方に基づいて上記所定期間と上記所定温度のうち、少なくとも一方を決定するように設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
上記加熱手段は目標温調温度に温調されると共に上記制御手段は加熱手段が温調温度に達する前に加熱手段と加圧手段の駆動の開始、終了を行うこととする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
温度上昇勾配指数は、基準値となる温度上昇勾配の値に対する測定した温度上昇勾配の値の変動の程度に、室温指数と温度上昇勾配指数との間の重み付けを反映させた補正係数を乗ずることにより算出されることとする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
制御手段は、温度上昇勾配指数と室温指数に基づき実質的に環境温度に対応した指数を算出し低温環境下であるほど定着動作開始前に加熱手段と加圧手段を駆動せしめる所定期間を長くすることとする請求項１ないし請求項３いずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
制御手段は、温度上昇勾配指数と室温指数に基づき実質的に環境温度に対応した指数を算出し低温環境下であるほど定着動作開始前の加熱手段と加圧手段の駆動を開始する上記所定温度を高くするように設定されていることとする求項１ないし請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
制御手段は、低温環境と算出したとき、定着動作開始前の待機時における加熱手段の温度、及び定着動作中の加熱手段の温度を高い温度にするように設定されていることとする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
加熱手段及び加圧手段は、互いに圧接しながら回転自在に配設されたローラー体であり、両ローラー体の圧接部にて転写材を挟圧搬送せしめることとする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
加熱手段は、転写材に接触する部位の厚みも含めた単位面積当りの熱容量が０．５Ｊ／ｃｍ２・℃以下であることとする請求項７に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複写機、レーザービームプリンター等の画像形成装置、その中でも特に転写材上に転写したトナー像の定着を行う定着手段を備えた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の画像形成装置としては、電子写真方式の複写機やプリンターが挙げられるが、このような装置では、帯電手段で一様に帯電した像担持体表面に、原稿画像あるいは入力した多値の画像信号に対応した画像露光を照射することにより静電潜像を形成し、該静電潜像を現像手段によりトナー像として現像した後、そのトナー像を転写手段で転写材に転写し、定着手段で転写材上のトナー像を該転写材上に定着して出力している。
【０００３】
このような定着手段の一例としては、図１２に示すような定着装置が挙げられる。この定着装置は、図１２に示すように、内部に加熱源たるヒーター１２を具備した加熱手段としての加熱ローラ１０と、表層をゴム等で形成した加圧手段としての加圧ローラ１１とを互いに押し当て回転させ、転写材としての紙６を挟持搬送すると同時に、加熱ローラ１０表面の熱で転写材６上のトナーを溶融し、該紙６に定着するものである。
【０００４】
従って、良好な定着を行うためには、加熱ローラ１０の表面温度を所定の温度に維持することが必要であり、この定着装置においては、加熱ローラ１０に当接するように配設したサーミスタ１３で該加熱ローラ１０の表面温度を検知し、予め制御温度が設定された制御手段たる温度制御装置１４にて、その検知した表面温度と、設定してある制御温度との大小関係を比較し、表面温度の方が低い場合にはヒーター１２への通電を行い、表面温度の方が高い場合にはヒーター１２への通電を停止することにより、加熱ローラ１０の表面温度を所定の制御温度に保つ制御を行っている。
【０００５】
さらに、画像形成動作の実行命令が入り次第、画像形成動作の実行が可能となるように、画像形成装置の電源のオン・オフに同期して定着装置をスタンバイ状態に保持しており、スタンバイ状態においては、加熱ローラ１０の表面温度を所定のスタンバイ温度に保持している。
【０００６】
従って、このような装置では、装置の電源がオンされた後に定着装置がスタンバイ状態に立ち上がるまでのウォームアップ時間も短いことが好ましいため、加熱ローラとして熱容量の小さい薄肉のローラを使用しており、ウォームアップ時間の短縮を図っている。
【０００７】
しかし、加熱ローラ１０が所定の温度まで加熱されたとしても、加熱ローラ１０に圧接して設けられた加圧ローラ１１に十分な熱が伝えられていなければ、良好な定着性を得ることはできない。
【０００８】
そこで、従来は、定着装置をウォームアップする場合には、ウォームアップ中に加熱ローラ１０がある温度に到達したら、加熱ローラ１０と加圧ローラ１１を回転させ、加圧ローラ１１にも熱を供給する、いわゆる前多回転を行っている。
【０００９】
この前多回転においては、加熱ローラ１０の熱が加圧ローラ１１に奪われて、加熱ローラ１０の温度が一時的に降下するため、前多回転を開始する時期は、加熱ローラ１０が所定のスタンバイ温度に達するまでの時間、即ちウォームアップ時間に影響を与えることになる。
【００１０】
一方、ウォームアップ時間の長短は、加圧ローラ１１に蓄えられる熱量を左右し、定着性にも影響を与えるため、従来は、上記前多回転の開始時期を、室温センサー等によて検知した室温に基づいて決定していた。
【００１１】
つまり、室温が低い場合には、紙６の温度や加圧ローラ１１の温度が低くなり、加熱ローラ１０の温度が一定であったとしても、室温が高いときと比べると定着性が劣るので、その分だけ加圧ローラ１１に熱量を蓄える必要がある。従って、前多回転の開始時期を、加熱ローラ１０が所定の高温に達するまで遅らせ、ウォームアップ時間を長くしている。
【００１２】
一方、室温が高い場合には、加圧ローラ１１に多くの熱量を蓄える必要がないために、前多回転を、加熱ローラ１０が上記高温に達する以前の低い温度に達したときに開始し、ウォームアップ時間を短くしている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、定着装置によって出力される画像の定着性は、室温、入力電圧、加熱及び加圧ローラの熱容量、サーミスタの検知温度、ヒーターの出力等の様々な振れの要因が全て積算されて影響しているため、上記従来例装置では、十分な定着性を得られない場合があった。
【００１４】
例えば、室温が高くても、入力電圧が低いときには、従来通りのウォームアップ時間では、定着性が悪くなるという問題があった。
【００１５】
また、ローラの熱容量が設計基準値よりも大きいと、同じウォームアップ時間ではその熱容量分だけ温度が上がるのが遅くなってしまい、その結果として、定着性が悪くなるという問題があった。
【００１６】
即ち、従来のように、室温だけの要因でウォームアップ時間を決定すると、常に定着性を満足させることはできないという問題点があった。
【００１７】
本発明は、上記問題点を解決し、室温、入力電圧、ローラの熱容量、サーミスタの検知温度、ヒーターの出力等の要因によらずに、常に良好な定着性の得られる画像形成装置を提供することを第１の目的としている。
【００１８】
また、本発明は、上記目的の他、室温以外の環境条件を確実に考慮することのできる画像形成装置を提供することを第２の目的としている。
【００２０】
また、本発明は、上記目的の他、状況に応じて、室温と室温以外の環境条件とのいずれかを優先させて制御を行うことのできる画像形成装置を提供することを第３の目的としている。
【００２１】
さらに、本発明は、上記目的の他、ウォームアップ時間の最適化を図ることのできる画像形成装置を提供することを第４の目的としている。
【００２２】
また、本発明は、上記目的の他、スタンバイ温度及び定着温度の最適化を図ることのできる画像形成装置を提供することを第５の目的としている。
【００２３】
さらに、本発明は、上記目的の他、簡単な装置構成で、環境条件によらずに、常に良好な定着性の得られる画像形成装置を提供することを第６の目的としている。
【００２４】
また、本発明は、上記目的の他、できるだけウォームアップ時間を短くすることのできる画像形成装置を提供することを第７の目的としている。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本出願に係る第１の発明によれば、上記第１の目的は、原稿画像あるいは入力した多値の画像信号に対応したトナー像を形成する顕画像手段と、該トナー像を転写材上に転写する転写手段と、該トナー像を加熱する加熱源を有する加熱手段及び該加熱手段に圧接する加圧手段により該転写材に定着せしめる定着手段と、電源投入後に上記加熱手段の温度が所定温度まで上昇したとき、上記加熱手段と加圧手段を定着動作開始前に所定期間駆動せしめるように設定された制御手段とを具備した画像形成装置において、
該制御手段は、電源投入後の上記加熱手段の温度上昇勾配を測定し、この温度上昇勾配に基づいて電源投入時の室温に相当する室温指数とこの温度上昇勾配の基準値からの変動に基づいて求められる温度上昇勾配指数とを算出し、温度上昇勾配指数と室温指数との両方に基づいて上記所定期間と上記所定温度のうち、少なくとも一方を決定するように設定されていることにより達成される。
【００２６】
また、本出願に係る第２の発明によれば、上記第２の目的は、上記加熱手段は目標温調温度に温調されると共に上記制御手段は加熱手段が温調温度に達する前に加熱手段と加圧手段の駆動の開始、終了を行うことにより達成される。
【００２７】
さらに、本出願に係る第３の発明によれば、上記第３の目的は、温度上昇勾配指数が、基準値となる温度上昇勾配の値に対する測定した温度上昇勾配の値の変動の程度に、室温指数と温度上昇勾配指数との間の重み付けを反映させた補正係数を乗ずることにより算出されることにより達成される。
【００２８】
また、本出願に係る第４の発明によれば、上記第４の目的は、制御手段は、温度上昇勾配指数と室温指数に基づき実質的に環境温度に対応した指数を算出し低温環境下であるほど定着動作開始前に加熱手段と加圧手段を駆動せしめる所定期間を長くすることにより達成される。
【００２９】
さらに、本出願に係る第５の発明によれば、上記第４の目的は、制御手段は、温度上昇勾配指数と室温指数に基づき実質的に環境温度に対応した指数を算出し低温環境下であるほど定着動作開始前の加熱手段と加圧手段の駆動を開始する上記所定温度を高くするように設定されていることによっても達成される。
【００３０】
また、本出願に係る第６の発明によれば、上記第５の目的は、制御手段は、低温環境と算出したとき、定着動作開始前の待機時における加熱手段の温度、及び定着動作中の加熱手段の温度を高い温度にするように設定されていることにより達成される。
【００３１】
さらに、本出願に係る第７の発明によれば、上記第６の目的は、加熱手段及び加圧手段は、互いに圧接しながら回転自在に配設されたローラー体であり、両ローラー体の圧接部にて転写材を挟圧搬送せしめることにより達成される。
【００３２】
また、本出願に係る第８の発明によれば、上記第７の目的は、加熱手段は、転写材に接触する部位の厚みも含めた単位面積当りの熱容量が０．５Ｊ／ｃｍ２・℃以下であることにより達成される。
【００３３】
【作用】
本出願に係る第１の発明によれば、画像形成装置に電源が投入されると、加熱手段の温度を所定温度に上昇させ、該所定温度までの温度上昇勾配を測定する。この温度上昇勾配は、室温だけでなく、入力電圧、ローラの熱容量、サーミスタの検知温度、ヒーターの出力等の要因により、基準値から変動するので、この温度上昇勾配の変動に基づいて電源投入時の室温に相当する室温指数とこの温度上昇勾配の基準値からの変動に基づいて求められる温度上昇勾配指数とを算出し、温度上昇勾配指数と室温指数との両方に基づいて上記所定期間と上記所定温度のうち、少なくとも一方を決定すれば、上記の様々な環境条件が異なる場合でも、常にこの駆動期間を最短にしつつ、加熱手段及び加圧手段の温度を良好
な定着が可能な温度に維持せしめる。
【００３４】
また、本出願に係る第２の発明によれば、上記加熱手段は目標温調温度に温調されると共に上記制御手段は加熱手段が温調温度に達する前に加熱手段と加圧手段の駆動の開始、終了を行うので、室温以外の他の環境条件が検知される。
【００３６】
また、本出願に係る第３の発明によれば、温度上昇勾配指数は、基準値となる温度上昇勾配の値に対する測定した温度上昇勾配の値の変動の程度に、室温指数と温度上昇勾配指数との間の重み付けを反映させた補正係数を乗ずることにより算出されるので、補正係数を変えることにより、状況に応じて、室温あるいは室温以外の環境条件のいずれかを優先した制御が行われる。
【００３７】
さらに、本出願に係る第４そして第５の発明によれば、制御手段は、温度上昇勾配指数と室温指数に基づき実質的に環境温度に対応した指数を算出し低温環境下であるほど定着動作開始前に加熱手段と加圧手段を駆動せしめる所定期間を長くする、または、駆動を開始する所定温度を高くするので、環境が定着部位の温度を低下せしめる傾向にある場合でも、加圧手段に十分に熱を蓄積させ、良好な定着を行わしめる。
【００３８】
また、本出願に係る第６の発明によれば、上記第１の発明ないし第５の発明のいずれかにおいて、低温環境と算出したとき、定着動作開始前の待機時における加熱手段の温度、及び定着動作中の加熱手段の温度を高い温度にするので、定着部位の温度を低下せしめる傾向にある場合でも、加圧手段の温度を十分な温度に上昇させ、良好な定着を行わしめる。
【００３９】
さらに、本出願に係る第７の発明によれば、上記第１の発明ないし第６の発明のいずれかにおいて、加熱手段及び加圧手段は、互いに圧接しながら回転自在に配設されたローラー体であり、両ローラー体の圧接部にて転写材を挟圧搬送せしめるので、簡単な構成で、上述のような環境によらない良好な定着が行われる。
【００４０】
また、本出願に係る第８の発明によれば、上記第７の発明において、加熱手段を、転写材に接触する部位の厚みも含めた単位面積当りの熱容量が０．５Ｊ／ｃｍ２・℃以下のローラー体としたので、熱伝達速度が早くなり、定着動作開始前の駆動期間が短くなる。
【００４１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
【００４２】
（第１の実施例）
先ず、本発明の第１の実施例を図１ないし図９に基づいて説明する。図２は本実施例のディジタル方式の電子写真画像形成装置の概略構成を示す断面図である。図２に示すように、本実施例装置においては、固定の原稿台ガラス２０上に原稿１９を所要に載置し、所要の複写条件を設定した後、コピースタートキーを押すと、感光体ドラム３９が矢印の時計方向に所定の周速度で回転駆動される。
【００４３】
また、光源２１（２２は反射笠）と第１ミラー２３が原稿台ガラス２０の下面に沿ってガラス左辺側のホームポジションからガラス右辺側へ所定の速度Ｖで往動し、第２ミラー２４、第３ミラー２５が同方向にＶ／２の速度で往動することで、原稿台ガラス２０上の載置原稿１９の下向き画像面が左辺側から右辺側に正面照射され、その照明走査光の原稿面反射光が結像レンズ２９、固定第４ミラー２６を介してＣＣＤ６１上に結像照射され、Ａ／Ｄ変換装置（図示せず）によりディジタル信号に変換される。
【００４４】
なお、本画像形成装置は、このリーダー部からの読取信号以外にも、複写機能、計算機等からのプリンタ機能、ＦＡＸ機能等の複数の機能をこなすために、複数種類のディジタル画像信号の入力経路を備えたディジタル複合機である。
【００４５】
以上のようにディジタル信号化された画像情報は、後述する画像処理装置（図示せず）を通過させることで、画像処理を施され、さらにＤ／Ａ変換装置によって再びアナログ信号に変換され、その信号に基づいて半導体レーザーの点灯が行われる。
【００４６】
そのレーザー光は、高速定速回転しているポリゴンミラー４０とＦθレンズ４１を介することによって長手方向に展開され、固定ミラー２７、２８を介して回転している感光体ドラム３９面に結像露光される。
【００４７】
回転している感光体ドラム３９の表面は、この露光前に一次帯電器３０により正または負の所定電位に一様に帯電処理されており、この帯電面に対して上記の露光がなされることで、感光体ドラム３９面に原稿画像に対応したパターンの静電潜像が順次形成されていく。そして、このように感光体ドラム３９面に形成された静電潜像は、現像装置３１の現像ローラ３２でトナー像として顕画化さる。
【００４８】
一方、上記画像形成動作と並行して、給紙ローラ６２により転写材シートＰの給送が行われ、シートＰはガイド３３を通って所定のタイミングで感光体ドラム３９と転写帯電器３４との間の転写部へ導入される。そして、この転写部において転写コロナを受けることで、感光体ドラム３９に接し、感光体ドラム３９面側のトナー顕画像がシートＰ面に順次転写されていく。
【００４９】
さらに、転写部を通過したシートＰは、除電針３５によって背面電荷の除去を受けつつ、感光体ドラム３９面から順次に分離され、搬送部３８、入口ガイド１５で定着装置６０へ導入され、後述するようにトナー画像定着を受け、画像形成物としてと機外へ放出される。
【００５０】
一方、転写後の感光体ドラム３９面は、クリーニング器３６のクリーニングブレード３７で残りトナー等の汚れが除去され、繰り返して像形成に供される。
【００５１】
さらに、往動移動した移動光学部材２１〜２５は所定の往動終点に到達すると、復動移動に転じられて、初めのホームポジションへ戻り、次のコピーサイクルの開始まで待機する。なお、解像度は、入出力共に６００ｄｐｉまで可能である。
【００５２】
図３に、本実施例装置に用いている定着装置の断面図を示す。本実施例の定着装置は、内部に加熱源たるヒーター１２を具備した加熱手段としての加熱ローラ１０と表層をゴム等で形成した加圧手段としての加圧ローラ１１とを互いに押し当て回転させ、転写材としての紙６を挟持搬送すると同時に加熱ローラ１０表面の温度で紙６上のトナーを溶融し、該紙６に定着するものである。
【００５３】
加熱ローラ１０の表面温度は、サーミスタ１３により検知され、制御手段たる温度制御装置１４がこの検知温度を基に定着ヒーター１２を制御することにより、該表面温度を所定温度に維持している。また、この温度制御装置１４は、上述したように、この検知温度に基づいて前多回転の開始時期も制御しており、以下に説明するように、環境指数計算装置１５により計算された環境指数によって、前多回転の制御方法を変更している。
【００５４】
図１は、本実施例における環境検知方法及びその環境に応じてウォームアップ時間等を制御する際のフローチャートである。
【００５５】
先ず、本実施例の画像形成装置の主電源が投入され、定着ヒーター１２に通電が開始されると（ステップＳ１）、同時にタイマーのカウントを開始し（ステップＳ２）、温調の目標温度を２００℃に設定する（ステップＳ３）。次に、図４に示すような加熱ローラ１０が１２０℃に達したときの時間ｔｃを測定し（ステップＳ４〜Ｓ５）、さらに加熱ローラ１０が１５０℃に達したときの時間ｔａを測定する（ステップＳ６〜Ｓ７）。そして、この時間ｔａがある設定時間ｔ（こでは１０秒）よりも短かどうかを判断する（ステップＳ８）。短いときは、定着装置への通電が停止されてから間もないと考えられ、加圧ローラ１１も十分に温まっている状態なので、即座に前多回転を開始し、ウォームアップ終了とする（ステップＳ９）。
【００５６】
また、この時間ｔａが３０秒以上であった場合は（ステップＳ１０）、入力電圧が非常に低いことや、室温が非常に低いことが考えられ、十分に長い時間ウォームアップする必要があるので、最もウォームアップ時間の長い劣悪モードに入る（ステップＳ１１）。
【００５７】
それ以外のときは、図４に示すような１２０℃から１５０℃までの所要時間ｔｂを上記時間ｔａ、ｔｃを用い、ｔｂ＝ｔａ−ｔｃという式に代入することにより算出する（ステップＳ１２）。
【００５８】
ここで、測定温度範囲を１２０℃から１５０℃までとしたのは、この領域の温度上昇勾配が一定であることと、サーミスタの温度検知感度が高い領域であるためである。
【００５９】
本来理想的には、もう少し幅広いところで時間を測定する方が精度が良くなるのであるが、サーミスタで室温前後から２００℃以上までを精度良く検知する構成にすると、そのために費やされるコストが非常に高価となり、実用に適さない。そこで、本実施例では、１２０℃から１５０℃の間において時間を測定している。
【００６０】
次に、このｔａ、ｔｂの時間より室温指数Ｔｒを
【００６１】
【数１】
Ｔｒ＝１５０−ｔａ＊（３０／ｔｂ）
【００６２】
という式に代入し求める。ここで、３０／ｔｂという項は、１２０℃から１５０℃までの温度上昇勾配を意味している。この式により、ヒーター１２への通電を開始した時の室温を推定することができる。
【００６３】
通電初期においては、図４に示すように立ち上がり曲線が非線形であるので、上記した一次式では室温を正確には求めることはできず、やや低めに検知することになるが、室温指数をほぼ室温とみなすことは可能な値である。
【００６４】
系全体の環境を検知するには、ここで求めた室温指数に対して、入力電圧やローラの熱容量等の因子を加味する必要があるが、表面温度の立ち上がり曲線においては、室温は時間ｔａにのみ影響を与え、温度上昇勾配３０／ｔｂには影響しない。それに対し、入力電圧や、ローラの熱容量、ヒータの出力等は時間ｔａにも、温度上昇勾配３０／ｔｂにも影響を及ぼす。
【００６５】
従って、時間ｔｂを基に補正を行うことで、室温以外の因子の影響を反映させることができる。具体的には、入力電圧、ローラの熱容量、ヒータの出力等の値が全て設計基準値であるときの温度上昇勾配をＸとし、その値と実際の温度上昇勾配３０／ｔｂとを比較して、その比較した値に入力電圧等の影響を反映させたい度合いとなる補正係数Ａ（本実施例では１．５）を掛け合わせて温度上昇勾配指数を求める。温度上昇勾配指数Ｔｘは、
【００６６】
【数２】
Ｔｘ＝１−Ａ＊（Ｘ−３０／ｔｂ）／Ｘ
【００６７】
という式で算出される。
【００６８】
ここで、補正係数Ａについて説明する。補正係数Ａは、室温と室温以外の環境指数に影響を与える因子との重み付けを操作する係数である。系の熱容量等により補正係数の適正値は異なってくる。
【００６９】
そして、最終的には、室温指数と、温度上昇勾配指数とを掛け合わせることにより、環境指数を求める。環境指数は、
【００７０】
【数３】
環境指数＝Ｔｒ＊Ｔｘ
【００７１】
となる。
【００７２】
本実施例における画像形成装置では、室温を５℃、１５℃、２０℃とし、それぞれのときに入力電圧を変化させ、そのときの定着性を測定することにより、常に定着性を満足させる環境指数を得るための補正係数Ａを求めた。その結果、補正係数Ａは１．５であった。ローラの熱容量、ヒータの出力等が設計基準値であるときの入力電圧と室温と環境指数の関係を図５に示す。
【００７３】
このような温度上昇勾配指数による補正を行うことで、入力電圧が低い場合には、環境指数を下げることになる。
【００７４】
本実施例における画像形成装置では、電源投入直後の定着性は入力電圧に大きく依存し、入力電圧が低い場合には、明らかに定着性が劣るために、補正係数を１．５とすることで、入力電圧の影響を反映させて温度上昇勾配指数を求め、環境指数を算出している（ステップＳ１３）。
【００７５】
こうして求められた環境指数を、予め設定したしきい値と比較することによりウォームアップのモードを決定する。
【００７６】
本実施例では環境指数が１７より大きい場合に高温モード（ステップＳ１４〜Ｓ１５）、１７以下１２より大きいときに中温モード（ステップＳ１６〜Ｓ１７）、１２以下のときに低温モードとしている（ステップＳ１６〜Ｓ１８）。
【００７７】
これは、入力電圧が１００Ｖ（設計基準値）で定着ローラの熱容量や、ヒータの出力等が設計基準値であった場合には、室温１７℃より高いときに、高温モード、１７℃以下１２℃より高いときに中温モード、１２℃以下のときに低温モードとなる。
【００７８】
図６、図７、図８、図９にそれぞれ高温モード、中温モード、低温モード、劣悪モードのウォームアップのフローチャートを示す。
【００７９】
高温モードに入ると、図６に示すように、先ず加熱ローラ１０が１７５℃に到達するまでヒーター１２をフル点灯する（ステップＳ２１）。そして、ヒーター１２に通電開始してから１７５℃に到達するまでの時間を測定し（ステップＳ２２）、その時間が２８秒以上であれば、前多回転を２秒間だけ行い（ステップＳ２３〜Ｓ２４）、ウォームアップ終了とする（ステップＳ２５）。一方、２８秒以内であれば、前多回転を開始し（ステップＳ２６）、ヒーター１２への通電開始より３０秒が経過するまで前多回転を継続する（ステップＳ２７）。
【００８０】
中温モードに入ると、図７に示すように、加熱ローラ１０が１９０℃に到達するまで、ヒーター１２をフル点灯し（ステップＳ３１）、１９０℃に到達次第前多回転を回転して（ステップＳ３２）、目標温度を２０５℃に設定した後（ステップＳ３３）、前多回転を７秒間継続させる（ステップＳ３４）。そして、前多回転終了後（ステップＳ３５）、ヒーター１２をフル点灯し（ステップＳ３６）、前多回転終了から２．５秒経過したかどうかを判断する（ステップＳ３７）。２．５秒経過していた場合には、ウォームアップ終了とするが（ステップＳ３７〜Ｓ３８）、経過していない場合には、目標温度を２０５℃とした温調を開始し（ステップＳ３９）、２００℃になるまでフル点灯を続ける（ステップＳ４０〜Ｓ３６〜Ｓ３７〜Ｓ３９〜Ｓ４０）。そして、２００℃に達したら、ヒーター１２を所定の比率で点灯させ（ステップＳ４１）、２０５℃に達するか（ステップＳ４２）、あるいは前多回転終了後に２．５秒経過したら（ステップＳ４３）、ウォームアップ終了とする（ステップＳ３８）。
【００８１】
低温モードに入ると、図８に示すように、加熱ローラ１０が１９０℃に到達するまで、ヒーター１２をフル点灯し（ステップＳ５１）、１９０℃に到達次第前多回転を回転して（ステップＳ５２）、目標温度を２０５℃に設定した後（ステップＳ５３）、前多回転を２５秒間継続させる（ステップＳ５４）。そして、前多回転終了後（ステップＳ５５）、ヒーター１２をフル点灯し（ステップＳ５６）、前多回転終了から２．５秒経過したかどうかを判断する（ステップＳ５７）。２．５秒経過していた場合には、ウォームアップ終了とするが（ステップＳ５７〜Ｓ５８）、経過していない場合には、目標温度を２０５℃とした温調を開始し（ステップＳ５９）、２００℃になるまでフル点灯を続ける（ステップＳ６０〜Ｓ５６〜Ｓ５７〜Ｓ５９〜Ｓ６０）。そして、２００℃に達したら、ヒーター１２を所定の比率で点灯させ（ステップＳ６１）、２０５℃に達するか（ステップＳ６２）、あるいは前多回転終了後に２．５秒経過したら（ステップＳ６３）、ウォームアップ終了とする（ステップＳ５８）。
【００８２】
劣悪モードに入ると、図９に示すように、加熱ローラ１０が１９０℃に到達するまで、ヒーター１２をフル点灯し（ステップＳ７１）、１９０℃に到達次第前多回転を回転して（ステップＳ７２）、目標温度を２０５℃に設定した後（ステップＳ７３）、前多回転を５５秒間継続させる（ステップＳ７４）。そして、前多回転終了後（ステップＳ７５）、ヒーター１２をフル点灯し（ステップＳ７６）、前多回転終了から２．５秒経過したかどうかを判断する（ステップＳ７７）。２．５秒経過していた場合には、ウォームアップ終了とするが（ステップＳ７７〜Ｓ７８）、経過していない場合には、目標温度を２０５℃とした温調を開始し（ステップＳ７９）、２００℃になるまでフル点灯を続ける（ステップＳ８０〜Ｓ７６〜Ｓ７７〜Ｓ７９〜Ｓ８０）。そして、２００℃に達したら、ヒーター１２を所定の比率で点灯させ（ステップＳ８１）、２０５℃に達するか（ステップＳ８２）、あるいは前多回転終了後に２．５秒経過したら（ステップＳ８３）、ウォームアップ終了とする（ステップＳ７８）。
【００８３】
このように、実際の定着ローラの温度推移を測定した上で環境指数を決定するとことで、定着性に直接影響のある環境条件を考慮した制御が可能となり、またその環境指数を基にウォームアップのモードを切り替えることで、常に満足できる定着性を得ることが可能となる。また、必要以上に長いウォームアップ時間になることもない。
【００８４】
（第２の実施例）
次に、本発明の第２の実施例を図１０及び図１１に基づいて説明する。なお、本実施例における画像形成装置本体は第１の実施例と同様とする。
【００８５】
本実施例は、第１の実施例と基本的に同様の方法で環境指数を算出するが、その環境指数を基に画像形成装置の温調温度を決定する。
【００８６】
環境指数は小さければ小さいほど定着しにくい環境であることを示しているため、環境指数の異なる状態でありながら、同じ定着温調温度で定着すると、定着性が異なるのは明らかである。従って、環境指数に応じて定着温調温度を変更することにより、定着性を一定にすることができる。
【００８７】
例えば、十分に定着装置が温まっている状態において、環境指数を決定する要因の中で定着性に及ぼす影響が最も大きいのは室温である。十分に定着装置が温まっている状態においては、温調温度によって定着ローラの温度は一定に制御されているので、入力電圧の定着性に及ぼす影響は立ち上げ直後に比べると小さくなる。
【００８８】
但し、連続コピーをするときに、入力電圧が低い場合には、徐々に定着性が悪化してくる可能性が考えられる。しかし、この場合は、温調温度で対策を打つことはできず、ヒーターのワッテージそのものを改善するしかない。
【００８９】
つまり、環境指数は、室温指数と温度上昇勾配指数から求めているが、この中で室温指数に重点を置いた環境指数を求めることにより、定着性を満足できる温調温度の制御が可能となる。
【００９０】
上述した理由により、環境指数を求める際の補正係数Ａの値を第１の実施例では１．５であったが、本実施例においては１．２にする。こうすることで、室温指数を第１の実施例に比べて優先し、実際の定着性に適した制御をすることになる。これを立ち上げ直後に利用する環境指数と区別して環境指数２とする。
【００９１】
本実施例は、この環境指数２の値を予め設定して、あるしきい値と比較することによって、温調温度を決定する。
【００９２】
図１０に本実施例における温調温度決定のフローチャートを示す。先ず、本体主電源が投入されると、定着ヒーター１２に通電が開始され（ステップＳ９１）、その時を起点にタイマーカウンターをスタートさせる（ステップＳ９２）。そして、目標温度を２００℃とし（ステップＳ９３）、サーミスタ１３からの出力が１２０℃に到達するまでの時間ｔｃを測定する（ステップＳ９４〜Ｓ９５）。さらに、１５０℃到達時までの時間ｔａを測定し（ステップＳ９６〜Ｓ９７）、１２０℃から１５０℃までの所要時間ｔｂをｔａ、ｔｃを用いｔｂ＝ｔａ−ｔｃという式に代入することにより算出する（ステップＳ９８）。
【００９３】
そして、以上で求めた時間ｔｃ、ｔｂと上述した補正係数Ａを１．２とすることにより環境指数を下記の式より求める（ステップＳ９９）。
【００９４】
【数４】
室温係数＝１５０−ｔｃ＊（３０／ｔｂ）
温度上昇勾配指数＝１−１．２＊（Ｘ−３０／ｔｂ）／Ｘ
【００９５】
次に、このようにして求めた環境指数に基づいて画像形成時の温調温度及び待機時のスタンバイ温調温度を決定する。
【００９６】
環境指数が１７よりも大きいときには、定着するために環境がよいことを示しているので、それぞれの温調温度を低めに設定し、スタンバイ温調温度は２００℃、画像形成中の温調温度は１９０℃にそれぞれ設定する（ステップＳ１００〜Ｓ１０１〜Ｓ１０２）。
【００９７】
また、環境指数が１７以下で１２より大きいときには、やや温調温度を上げて、スタンバイ温調温度を２０５℃、画像形成中温調温度を１９５℃に設定する（ステップＳ１０３〜Ｓ１０４〜Ｓ１０５）。
【００９８】
そして、環境指数が１２以下のときにはさらに温調温度を上げてスタンバイ温調温度を２１０℃に、画像形成中温調温度を２００℃に設定する（ステップＳ１０６〜Ｓ１０７）。
【００９９】
スタンバイ温調温度は、主に連続画像形成時の初期の数枚に影響を及ぼす。画像形成時の初期は、加圧ローラに熱を取られてしまい、定着ローラの温度が急激に低下し、初期数枚の定着性は一般にやや悪い。
【０１００】
特に、入力電圧が低い場合には、初期の定着に必要な熱量の供給が追い付かないので、予めスタンバイ中にできるだけ多くの熱量を蓄えることが望まれる。
【０１０１】
図１１にスタンバイ時から連続画像形成を行ったときの加熱ローラ、加圧ローラの温度推移を示す。
【０１０２】
加熱ローラの表面温度は、画像形成動作の前多回転が開始してから低下を始める。低下した温度分の熱量は、加圧ローラと紙等に供給されている。画像形成動作開始後数枚の時点で、加熱ローラの温度は下げ止まり上昇し始める。
【０１０３】
加熱ローラの温度が極小点に達するまでの時間や、極小点の温度はスタンバイ温調温度に依存している。極小点の温度はスタンバイ温調温度が高ければ、高いほど高くなる。
【０１０４】
ここで、その極小点の温度を定着性の満足できる温度に抑えられるように、上述したスタンバイ温調温度は設定されている。
【０１０５】
次に、画像形成中の温調温度は、連続画像形成時の一般に数枚目以降、つまり、加熱ローラの温度極小点に達した以降の定着性に影響を及ぼす。室温が低い場合には、画像形成媒体つまり紙の温度が低く、同等の加熱ローラの温度であっても紙の温度が高いときに比べ定着性は劣ってしまう。
【０１０６】
そこで、本実施例では、環境指数によって画像形成中の温調温度を切り替えることにより、連続画像形成時において、紙の温度が低いときにも定着性が良くなるように、室温が高いときに比べ、温調温度を上げて対処している。
【０１０７】
このようにすることで、必要以上の熱を与えることなく、必要十分な定着性を得ることができる。従って、昇温等の問題も生じることはない。
【０１０８】
（第３の実施例）
次に、本発明の第３の実施例について説明する。なお、本実施例における画像形成装置本体は第１の実施例と同様とする。
【０１０９】
本実施例における定着装置の立ち上げ制御方法及び温調温度の制御方法は第１の実施例及び第２の実施例と同様であるが、本実施例は、環境指数の算出方法に特徴を有するものである。
【０１１０】
第１及び第２の実施例においては、環境指数は室温指数と温度上昇勾配とから求められている。温度上昇勾配指数は環境指数に影響を与える因子の重み付けを補正する役目もになっている。
【０１１１】
第１及び第２の実施例では温度上昇勾配の補正は、一次関数で補正を行っており、補正係数の値で操作をしている。しかし、より一般的にこの環境指数の考え方を適用する場合には、一次関数による補正では十分でない場合もあり得る。
【０１１２】
そこで、本実施例における温度上昇勾配指数は下記の式により定義する。
【０１１３】
【数５】
Ｔｘ＝１−Ｆ（（Ｘ−３０／ｔｂ）／Ｘ）
【０１１４】
上記式の第２項は、温度上昇勾配指数Ｔｘは、（Ｘ−３０／Ｔｂ）／Ｘの関数であるという意味である。この関数が、一次関数である場合は、
【０１１５】
【数６】
Ｔｘ＝１−Ａ＊（Ｘ−３０／ｔｂ）／Ｘ
【０１１６】
となり、第１及び第２の実施例の形になる。
【０１１７】
画像形成装置の構成上、あるいは、その制御の狙いによっては、環境指数を求める際に、室温と室温以外の因子を非線形な関数で重み付けしたい場合があり得る。
【０１１８】
例えば、
【０１１９】
【数７】
Ｔｘ＝１−（（Ｘ−３０／ｔｂ）／Ｘ）１／２
【０１２０】
のような式で温度上昇勾配指数を求めることも可能である。
【０１２１】
このうように求めた温度上昇勾配指数により、環境指数を算出し、立ち上げや温調温度の制御を決定する。
【０１２２】
本実施例の構成にすることで、どのような系にも対応することができ、かつ、制御の自由度も広げることができる。
【０１２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本出願に係る第１の発明によれば、電源投入後の上記加熱手段の温度上昇勾配を測定し、この温度上昇勾配に基づいて電源投入時の室温に相当する室温指数とこの温度上昇勾配の基準値からの変動に基づいて求められる温度上昇勾配指数とを算出し、温度上昇勾配指数と室温指数との両方に基づいて上記所定期間と上記所定温度のうち、少なくとも一方を決定するように設定されているので、特別な環境検知手段を設けることなく、該駆動期間を最適（最短）な値に設定でき、どのような状態でも満足のいく定着性を得ることができる。また、必要以上に上記駆動期間を上昇させることがなく、必要以上に加熱手段及び加圧手段を加熱することがない。さらに、従来の定着装置の制御等に使用していた室温センサーも必要なくなるのでコストダウンを図ることができる。
【０１２４】
また、本出願に係る第２の発明によれば、上記加熱手段は目標温調温度に温調されると共に上記制御手段は加熱手段が温調温度に達する前に加熱手段と加圧手段の駆動の開始、終了を行うので、室温の以外の他の環境条件を確実に検知することができ、環境条件の変化によらずに常に良好な定着性が得られる。
【０１２６】
また、本出願に係る第３の発明によれば、温度上昇勾配指数は、基準となる温度上昇勾配に対する測定した温度上昇勾配の変動の程度に、室温指数と温度上昇勾配指数との間の重み付けを反映させた補正係数を乗ずることにより算出されるので、補正係数を変えることにより、状況に応じて、室温あるいは室温以外の環境条件のいずれかを優先した制御を行うことができる。
【０１２７】
さらに、本出願に係る第４そして第５の発明によれば、算出した環境指数が小さいほど、定着動作開始前に加熱手段と加圧手段を駆動せしめる所定期間を長くし、または、駆動を開始する所定温度を高くするので、環境が定着部位の温度を低下せしめる傾向にある場合でも、加圧手段に十分に熱を蓄積させ、良好な定着を行うことができる。
【０１２８】
また、本出願に係る第６の発明によれば、低温環境と算出したとき、定着動作開始前の待機時における加熱手段の温度、及び定着動作中の加熱手段の温度を高い温度にするので、定着部位の温度を低下せしめる傾向にある場合でも、加圧手段の温度を十分な温度に上昇させ、良好な定着を行うことができる。
【０１２９】
さらに、本出願に係る第７の発明によれば、加熱手段及び加圧手段は、互いに圧接しながら回転自在に配設されたローラー体であり、両ローラー体の圧接部にて転写材を挟圧搬送せしめるので、簡単な構成で、上述のような環境によらない良好な定着を行うことができる。
【０１３０】
また、本出願に係る第８の発明によれば、加熱手段を、転写材に接触する部位の厚みも含めた単位面積当りの熱容量が０．５Ｊ／ｃｍ２・℃以下のローラー体としたので、熱伝達速度が早くなり、定着動作開始前の駆動期間が短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における定着装置のウォームアップのフローチャートである。
【図２】本発明の第１の実施例及び第２の実施例における画像形成装置の概略図である。
【図３】本発明の第１及び第２の実施例におけるローラ定着装置の断面図である。
【図４】本発明の第１の実施例におけるウォームアップ中の加熱ローラの温度推移を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施例における環境指数と入力電圧、室温等の関係を示す表である。
【図６】本発明の第１の実施例におけるウォームアップ時の高温モードのフローチャートである。
【図７】本発明の第１の実施例におけるウォームアップ時の中温モードのフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施例におけるウォームアップ時の低温モードのフローチャートである。
【図９】本発明の第１の実施例におけるウォームアップ時の劣悪モードのフローチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施例における定着装置の温調温度決定までのフローチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施例における画像形成時の加熱ローラ、加圧ローラの温度推移を示すグラフである。
【図１２】従来の画像形成装置の概略図である。
【符号の説明】
６  紙（転写材）
１０  加熱ローラ（加熱手段）
１１  加圧ローラ（加圧手段）
１２  定着ヒーター（加熱源）
１４  温度制御装置（制御手段）
３１  現像装置（顕画像手段）
３４  転写帯電器（転写手段）
３９  感光体ドラム（顕画像手段）
６０  定着装置（定着手段）
Ａ  補正係数
Ｔｒ  室温係数
Ｔｘ    温度上昇勾配係数
Ｘ  温度上昇勾配の基準値
【図１】
0003596821.tif 000002
【図２】
0003596821.tif 000003
【図３】
0003596821.tif 000004
【図４】
0003596821.tif 000005
【図５】
0003596821.tif 000006
【図６】
0003596821.tif 000007
【図７】
0003596821.tif 000008
【図８】
0003596821.tif 000009
【図９】
0003596821.tif 000010
【図１０】
0003596821.tif 000011
【図１１】
0003596821.tif 000012
【図１２】
0003596821.tif 000013