(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体上に形成された未定着画像を加熱して定着させる定着手段と、
前記定着手段を加熱する加熱手段と、
前記定着手段の温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段の検知結果に基づいて前記加熱手段を制御し、前記定着手段の温度制御を行う温度制御手段と、
を有する定着装置であって、
前記温度制御手段が、前記記録媒体への定着開始時に前記定着手段を前記記録媒体の温度に依存せずに定着性を確保できる上限温度に制御し、
定着開始後は、前記加熱手段による前記定着手段の加熱を停止し、
前記記録媒体への定着開始後に、前記定着手段の温度が前記上限温度から前記記録媒体の温度に依存せずに定着性を確保できる下限温度に変化するまでの時間に基づいて前記記録媒体の温度を推定し、推定した前記記録媒体の温度に応じて前記定着手段の温度を制御する
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
記録媒体上に形成された未定着画像を加熱して定着させる定着手段と、
前記定着手段を加熱する加熱手段と、
前記定着手段の温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段の検知結果に基づいて前記加熱手段を制御し、前記定着手段の温度制御を行う温度制御手段と、
を有する定着装置であって、
前記温度制御手段が、前記記録媒体への定着開始時に前記定着手段を前記記録媒体の温度に依存せずに定着性を確保できる下限温度に制御し、
定着開始後は、前記加熱手段による前記定着手段の加熱を開始し、
前記記録媒体への定着開始後の前記定着手段の温度変化に基づいて前記記録媒体の温度を推定し、推定した前記記録媒体の温度に応じて前記定着手段の温度を制御する
ことを特徴とする定着装置。
【請求項３】
前記定着手段の温度が、前記下限温度から前記記録媒体の温度に依存せずに定着性を確保できる上限温度に変化するまでの時間に基づいて前記記録媒体の温度を推定する
ことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記記録媒体の厚さに基づいて前記記録媒体の温度を推定する
ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の定着装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れか一項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
電源が投入された後の最初の印刷時に、前記記録媒体の温度を推定する
ことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
省エネモードからの復帰後の最初の印刷時に、前記記録媒体の温度を推定する
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記記録媒体を格納する給紙トレイを有し、
前記給紙トレイの開閉が行われた後の最初の印刷時に、前記記録媒体の温度を推定する
ことを特徴とする請求項５から７の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記給紙トレイを複数有し、
前記記録媒体が給紙される前記給紙トレイが変更された後の最初の印刷時に、前記記録媒体の温度を推定する
ことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記記録媒体への印刷枚数が予め設定された所定数の印刷時に、前記記録媒体の温度を推定する
ことを特徴とする請求項５から９の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
電源が投入されてからの時間が予め設定された所定の時間を経過した後の最初の印刷時に、前記記録媒体の温度を推定する
ことを特徴とする請求項５から１０の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
記録媒体上に形成された未定着画像を加熱して定着させる定着手段と、
前記定着手段を加熱する加熱手段と、
前記定着手段の温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段の検知結果に基づいて前記加熱手段を制御し、前記定着手段の温度制御を行う温度制御手段と、
を備える定着装置における定着制御方法であって、
前記温度制御手段が、前記記録媒体への定着開始時に前記定着手段を前記記録媒体の温度に依存せずに定着性を確保できる上限温度に制御するステップと、
定着開始後は、前記加熱手段による前記定着手段の加熱を停止するステップと、
前記記録媒体への定着開始後に、前記定着手段の温度が前記上限温度から前記記録媒体の温度に依存せずに定着性を確保できる下限温度に変化するまでの時間に基づいて前記記録媒体の温度を推定するステップと、
推定した前記記録媒体の温度に応じて前記定着手段の温度を制御するステップと、
を有することを特徴とする定着制御方法。
【請求項１３】
記録媒体上に形成された未定着画像を加熱して定着させる定着手段と、
前記定着手段を加熱する加熱手段と、
前記定着手段の温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段の検知結果に基づいて前記加熱手段を制御し、前記定着手段の温度制御を行う温度制御手段と、
を備える定着装置における定着制御方法であって、
前記温度制御手段が、前記記録媒体への定着開始時に前記定着手段を前記記録媒体の温度に依存せずに定着性を確保できる下限温度に制御するステップと、
定着開始後は、前記加熱手段による前記定着手段の加熱を開始するステップと、
前記記録媒体への定着開始後の前記定着手段の温度変化に基づいて前記記録媒体の温度を推定するステップと、
推定した前記記録媒体の温度に応じて前記定着手段の温度を制御するステップと、
を有することを特徴とする定着制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
記録媒体に画像を定着させる定着装置、これを備える画像形成装置及び定着制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いる画像形成装置では、記録媒体である用紙上に転写されたトナー像を定着するために、加熱手段であるヒータを内蔵する定着ローラ等を有する定着装置を備えるのが一般的である。
【０００３】
定着装置では、定着ローラの表面温度（以下、「定着温度」という）を検知する例えばサーミスタ等の温度検知手段が配設され、制御手段が温度検知結果に基づいてヒータのＯＮ／ＯＦＦを制御することで、定着温度が所定の温度になる様に制御している。
【０００４】
画像形成部においてトナー像が転写された用紙は、搬送されて定着装置内の定着ローラと定着ローラに対向して配置される加圧ローラとの間を通過する際に加熱及び加圧され、表面にトナー像が溶融して定着される。
【０００５】
ここで、例えば温度が低く冷たい用紙にトナー像を定着させる場合には、定着ローラの熱が用紙に奪われて定着温度が著しく低下するため、定着温度が定着可能温度範囲から逸脱してしまい、定着性の確保が困難な場合がある。
【０００６】
そこで、例えば特許文献１には、転写紙先端が定着ローラ対のニップ部に到達した時と、転写紙後端がニップ部を抜けた時の定着ローラ表面温度を計測し、その温度差を標準制御温度に加算した値に制御温度を修正することで、環境温度等に左右されることなく、常に転写紙の先端から後端迄安定した定着性を得ることができる定着温度制御方法が開示されている。
【０００７】
また、特許文献２には、定着部に設けられて用紙を加熱する加熱手段と、前記定着部の温度を検出する温度検出手段と、用紙が前記定着部を通過する前後の定着部の温度差に基づいて前記加熱手段を制御することで、トナー像の定着を安定的に行う定着部温度制御装置が開示されている。
【０００８】
さらに、環境温度（雰囲気温度）検知手段を設け、検知した環境温度から用紙温度を推定し、推定した用紙温度に基づいて定着温度の制御することで、用紙の温度に応じて安定した定着を行う方法が知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示されている技術では、例えば１枚目の印刷時における定着部の温度変化に基づいて、２枚目以降の定着温度の制御を行うため、例えば１枚目の用紙温度が低いと定着性を確保することが出来ない場合がある。
【００１０】
また、環境温度を検知するための手段として環境温度検知手段を設置する場合においては、環境温度と用紙温度とが必ずしも一致しないため定着性を安定して確保することが困難であり、さらにコストが上昇してしまうという問題がある。
【００１１】
そこで本発明では、環境温度検知手段を必要としない簡易な構成で、用紙温度が低い場合にも１枚目の印刷時から定着性を確保することが可能な定着装置、これを備える画像形成装置及び定着制御方法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】
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑み、記録媒体上に形成された未定着画像を加熱して定着させる定着手段と、前記定着手段を加熱する加熱手段と、前記定着手段の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段の検知結果に基づいて前記加熱手段を制御し、前記定着手段の温度制御を行う温度制御手段と、を有する定着装置であって、前記温度制御手段が、前記記録媒体への定着開始時に前記定着手段を前記記録媒体の温度に依存せずに定着性を確保できる上限温度に制御し、定着開始後は、前記加熱手段による前記定着手段の加熱を停止し、前記記録媒体への定着開始後に、前記定着手段の温度が前記上限温度から前記記録媒体の温度に依存せずに定着性を確保できる下限温度に変化するまでの時間に基づいて前記記録媒体の温度を推定し、推定した前記記録媒体の温度に応じて前記定着手段の温度を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の実施形態によれば、環境温度検知手段を設けることなく簡易な構成で、１枚目の印刷時における定着性を確保すると共に、２枚目以降の印刷時においても用紙の温度に応じて定着手段の温度制御を行うことで、安定した定着を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係る画像形成装置の概略構成例を示す図
【図２】実施形態に係る画像形成装置のハードウェア構成例を示す図
【図３】実施形態に係る定着装置における定着許容温度範囲の例を示す図
【図４】第１の実施形態に係る定着装置における定着温度の制御例を示す図
【図５】第１の実施形態に係る定着装置における定着温度の温度変化に基づく用紙温度推定テーブルの例を示す図
【図６】第１の実施形態に係る定着装置における定着温度の温度変化に基づく紙厚ごとの用紙温度推定テーブルの例を示す図
【図７】第１の実施形態に係る定着装置における定着温度の他の制御例を示す図
【図８】第１の実施形態に係る定着装置における用紙温度推定の要否判断処理に基づく印刷制御のフローチャート
【図９】第１の実施形態に係る定着装置における用紙温度推定の要否判断処理のフローチャート
【図１０】第２の実施形態に係る定着装置における定着温度の制御例を示す図
【図１１】第２の実施形態に係る定着装置における定着温度変化時間に基づく用紙温度推定テーブルの例を示す図
【図１２】第２の実施形態に係る定着装置における定着温度変化時間に基づく紙厚ごとの用紙温度推定テーブルの例を示す図
【図１３】第３の実施形態に係る定着装置における定着温度の制御例を示す図
【図１４】第３の実施形態に係る定着装置における定着温度の温度変化に基づく用紙温度推定テーブルの例を示す図
【図１５】第３の実施形態に係る定着装置における定着温度の他の制御例を示す図
【図１６】第４の実施形態に係る定着装置における定着温度の制御例を示す図
【図１７】第４の実施形態に係る定着装置における定着温度変化に基づく用紙温度推定テーブルの例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施の形態（以下「実施形態」という）について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１６】
＜画像形成装置の構成＞
図１に、本実施形態に係る画像形成装置１００の概略構成例を示す。
【００１７】
画像形成装置１００はカラー画像形成装置であり、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像を形成するために、感光体ドラム１０、現像装置１１、現像装置１１にトナーを補給するトナー補給ユニット１を色ごとに備えて構成されている。なお、図１ではブラックの現像装置１１のみを示し、他色の現像装置１１は省略している。
【００１８】
また、画像形成装置１００は、帯電装置により表面が一様に帯電された感光体ドラム１０を照射して露光することで入力画像に対応する静電潜像を形成するための露光装置１５、現像装置１１により感光体ドラム１０上に形成されたトナー像が転写される中間転写ベルト５、中間転写ベルト５から記録媒体である用紙上に転写されたトナー像を用紙に定着させるための定着装置６、画像形成装置１００全体に電源を供給するＰＳＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｕｎｉｔ）１３等を備えている。
【００１９】
この様な構成を有する画像形成装置１００が印刷要求を受信すると、まず帯電装置により回転駆動する感光体ドラム１０の表面が一様に帯電され、続いて露光装置１５によって感光体ドラム１０の表面に画像データに対応する静電潜像が形成される。
【００２０】
感光体ドラム１０の表面に形成された静電潜像は、現像装置１１によりトナー像として顕像化され、トナー像が中間転写ベルト５に転写される。中間転写ベルト５には各色のトナー像が重ねて転写されてフルカラートナー像が形成され、給紙トレイ１２から搬送される用紙との接触部においてフルカラートナー像が用紙に転写される。
【００２１】
トナー像が転写された用紙は、次に定着装置６へと搬送される。定着装置６は、加熱手段としてのヒータ等を内蔵する定着手段である定着ローラ２と、定着ローラ２に対向して配設され、搬送される用紙を定着ローラ２に押圧する加圧ローラ３によって構成されている。定着ローラ２には、表面の温度を検知するための温度検知手段としてのサーミスタが設けられており、検知された定着ローラ２の温度に基づいて内部のヒータのＯＮ／ＯＦＦが制御されることで、トナー像を定着するための所定温度に加熱制御されている。
【００２２】
未定着トナー像を載せた用紙は、定着ローラ２と加圧ローラ３との間を搬送されて通過する際に加熱及び加圧されることにより、トナー像が定着された状態でさらに搬送され、機外へと排出される。
【００２３】
トナー像が転写された後の感光体ドラム１０及び中間転写ベルト５は、クリーニング装置により転写残トナーが除去されて次回の画像形成まで待機する。
【００２４】
なお、本実施形態の一態様である画像形成装置１００はプリンタとして構成しているが、複写機又は複合機としても構成することも可能であり、給紙トレイ１２を複数設けて異なる用紙サイズに対応出来る様に構成することもできる。
【００２５】
図２に、画像形成装置１００のハードウェア構成例を示す。
【００２６】
画像形成装置１００の制御は、ＣＰＵ３１、ＦＲＯＭ３２及びＮＶＲＡＭ３３を有するエンジンメインボード（ＥＧＢ）３０と、モータ２２、センサ２７、クラッチ２８等の負荷を制御するためのエンジンサブボード（ＩＯＢ）２９、電源や電力に関する制御を行うボード（ＰＳＵ）１３によって行われる。
【００２７】
また、外部とのインターフェイス制御や、外部から入力されたデータの画像処理等はコントローラボード（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）４０によって行われる。
【００２８】
定着装置６における定着ローラ２の温度制御は、ＥＧＢ３０のＣＰＵ３１によって、ＦＲＯＭ３２に記録されたプログラムや、ＦＲＯＭ３２及びＮＶＲＡＭ３３に記録された各種データに基づいて行われる。
【００２９】
具体的には、定着ローラ２の表面温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタ（Ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒｓ）２５から入力される信号から算出する表面温度、画像形成装置１００の動作状態、ＦＲＯＭ３２やＮＶＲＡＭ３３に記録されたデータ（目標温度等）に基づいて、定着ヒータ（Ｆｕｓｉｎｇ Ｌａｍｐ）４へ制御信号を出力して定着ヒータ４のＯＮ／ＯＦＦを行うことで、定着ローラ２の温度を制御する。
【００３０】
後述する定着許容温度範囲の上限温度及び下限温度、用紙温度を推定するためのテーブル等は、記憶手段であるＦＲＯＭ３２及びＮＶＲＡＭ３３に記憶されている。また、用紙の搬送位置（用紙先端が定着装置６の定着ローラ２と加圧ローラ３との間のニップ部に到達したか否かの判断）は、ＣＰＵ３１が用紙搬送経路の定着装置６よりも上流側に設置される用紙搬送位置検出センサ（Ｓｅｎｓｏｒｓ）２７からの信号と、ＦＲＯＭ３２に記憶されたレイアウト情報及び線速情報から算出される時間に基づいて判断する。
【００３１】
＜定着許容温度範囲について＞
図３は、本実施形態に係る定着装置６における定着許容温度範囲の例を示す図である。
【００３２】
定着装置６では、印刷要求を受信すると定着ローラ２の定着温度を、定着性を確保できる上限温度と下限温度とで規定される定着許容温度範囲内に制御する。定着温度が上限温度を上回ったり（オーバーフロー）、下限温度を下回ったり（アンダーフロー）すると、オフセットが発生してトナー像の用紙への定着性を確保することができなくなる。また、定着許容温度範囲は用紙の温度によって異なるため、用紙温度に応じて定着温度を制御する必要がある。
【００３３】
図３（ａ）は、横軸を用紙温度Ｔｐ、縦軸を定着温度Ｔｒとし、用紙温度Ｔｐに対して定着性を満足することができる定着温度Ｔｒの領域を斜線で示している。
【００３４】
図に示した様に、用紙温度Ｔｐが低い場合には、用紙が定着ローラ２と加圧ローラ３との間のニップ部を通過する際に定着ローラ２の熱を奪って定着温度Ｔｒが低下するため、定着性を満足するためには定着温度Ｔｒの下限温度及び上限温度を上げる必要がある。
【００３５】
また、用紙温度Ｔｐが高い場合には、用紙が定着ローラ２から奪う熱量が減少するため、下限温度を低く制御しても定着性を確保することができる。しかし、定着温度Ｔｒが高い場合に定着不良が発生し易くなるため、上限温度については下げる必要がある。
【００３６】
この様に、用紙温度Ｔｐによって定着性を確保できる定着温度Ｔｒの範囲が異なる。
【００３７】
そこで、例えば用紙温度Ｔｐ１からＴｐ２を「低温」、Ｔｐ２からＴｐ３を「常温」、Ｔｐ３からＴｐ４を「高温」と３段階に分割すると、用紙温度Ｔｐが「低温」の場合における定着許容温度範囲はＴｒ１からＴｒ２であり、「常温」の場合にはＴｒ３からＴｒ４，「高温」の場合にはＴｒ５からＴｒ６が定着許容温度範囲となる。したがって、用紙温度Ｔｐを検知することで、定着許容温度範囲を把握して定着温度Ｔｒを制御して定着性を確保することができる。
【００３８】
また、図３（ｂ）に示す様に、用紙温度Ｔｐ１の時の定着許容温度範囲の下限温度Ｔｒ１から、用紙温度Ｔｐ４の時の定着許容温度範囲の上限温度Ｔｒ６の範囲が、記録媒体である用紙の温度に依存せずに定着性を確保できる定着許容温度範囲となる。
【００３９】
なお、本実施形態では用紙温度Ｔｐを３段階に分けているが、分割する数をさらに増やしてそれぞれの定着許容温度範囲を求め、用紙温度Ｔｐに応じて各定着許容温度範囲内に定着温度Ｔｒを制御して定着を行うことも可能である。
【００４０】
［第１の実施形態］
図４に、第１の実施形態に係る定着装置６における定着温度Ｔｒの制御例を示す。図中上段のグラフは、横軸が時間ｔ、縦軸が定着温度Ｔｒであり、用紙温度Ｔｐの推定を行う場合の定着温度制御の例を示している。
【００４１】
図中に示す上限温度及び下限温度は、用紙温度Ｔｐに依存せずに定着性を確保できる定着許容温度範囲の上限温度及び下限温度を表している。また、図中下段には時間ｔにおける定着ヒータ４のＯＮ／ＯＦＦ制御状態を示している。
【００４２】
なお、以下の第１乃至第４の実施形態の説明における「上限温度」又は「下限温度」は、特に説明が無い限り、用紙温度に依存せずに定着性を確保できる定着許容温度範囲の「上限温度」又は「下限温度」を指す。
【００４３】
図４に示す様に、時間ｔ１にて画像形成装置１００が印刷要求を受信すると、用紙への定着開始時までに定着装置６が備える定着ローラ２の定着温度が上限温度に達する様に定着ヒータ４をＯＮ状態に制御する。
【００４４】
定着温度Ｔｒが時間ｔ２にて上限温度に達した後は、定着ヒータ４のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことにより定着温度Ｔｒを上限温度に維持し、時間ｔ３にてトナー像が転写された用紙の先端が定着装置６のニップ部に到達した時点から用紙温度の計測を開始する。
【００４５】
時間ｔ３にて用紙への定着を開始した後は、定着ヒータ４をＯＦＦに制御して定着ローラ２の加熱を停止する。
【００４６】
用紙への定着を実行している間は、定着ヒータ４をＯＦＦに制御しているため、定着ローラ２の温度が用紙に奪われて定着温度Ｔｒが低下していく。この状態において、定着を開始してから所定の時間ｔａが経過するまでの温度変化ΔＴｒに基づいて、用紙温度Ｔｐの推定を行う。
【００４７】
定着開始後に時間ｔａが経過した時間ｔ４からは、推定した用紙温度Ｔｐに適した定着温度Ｔｒの制御を実施する。用紙温度Ｔｐに適した制御としては、定着温度Ｔｒの変更、定着ヒータ４の点灯Ｄｕｔｙ変更、線速の変更等、様々な制御を行うことができる。
【００４８】
第１の実施形態に係る定着装置６の定着許容温度範囲の上限温度と下限温度は、定着装置６の特性に応じて決定されるものであり、予めＦＲＯＭ３２やＮＶＲＡＭ３３等に格納しておくことが可能である。定着温度Ｔｒの制御は、ＦＲＯＭ３２やＮＶＲＡＭ３３等に格納された用紙温度Ｔｐに応じた定着許容温度範囲のデータを参照して実行する。
【００４９】
以上の様に定着温度Ｔｒを制御することで、定着開始後の所定時間ｔａの間の温度変化ΔＴｒから用紙温度Ｔｐを推定することが可能である。
【００５０】
図５に、第１の実施形態に係る定着装置６における定着温度Ｔｒの温度変化ΔＴｒに基づく用紙温度推定テーブルの例を示す。
【００５１】
温度変化ΔＴｒは定着ローラ２の熱が用紙にどの程度奪われたかを表しており、ΔＴｒが小さい程用紙温度Ｔｐが高く、ΔＴｒが大きい程用紙温度Ｔｐが低いといえる。
【００５２】
そこで、図５に示す様に、例えば温度変化ΔＴｒが−５℃未満の場合には用紙温度Ｔｐが「低温」、温度変化ΔＴｒが−５℃以上−２℃未満の場合には用紙温度Ｔｐが「常温」、温度変化ΔＴｒが−２℃以上の場合には用紙温度Ｔｐが「高温」であると推定することができる。
【００５３】
これらの値は定着装置６の特性に応じて決定されるものであり、予めＦＲＯＭ３２やＮＶＲＡＭ３３等のメモリ内にテーブルを格納しておくことで、用紙温度Ｔｐの推定は格納されたテーブルを参照して実行することができる。
【００５４】
用紙温度Ｔｐの推定を行った後は、図３（ａ）に示した様に、それぞれの用紙温度Ｔｐにおける定着許容温度範囲に従って定着温度Ｔｒの制御を行うことで、定着性を確保することが可能である。
【００５５】
また、図６には、第１の実施形態に係る定着装置６における定着温度Ｔｒの温度変化ΔＴｒに基づく紙厚ごとの用紙温度推定テーブルの例を示す。
【００５６】
紙厚が厚い（坪量が大きい）程、定着ローラ２の熱が用紙に奪われ易いため、用紙温度Ｔｐが同じであっても紙厚によって温度変化ΔＴｒが異なる。そこで、図６に示す様に、紙厚ごとに異なる用紙温度推定テーブルに基づいて用紙温度Ｔｐの推定を行うことで、幅広い種類の用紙に対応することが可能になる。
【００５７】
図６（ａ）は薄紙、（ｂ）は普通紙、（ｃ）は厚紙の場合の推定テーブルの例である。
【００５８】
用紙が薄紙であって、例えば温度変化ΔＴｒが−４℃未満の場合には用紙温度Ｔｐが「低温」、温度変化ΔＴｒが−４℃以上−１℃未満の場合には用紙温度Ｔｐが「常温」、温度変化ΔＴｒが−１℃以上の場合には用紙温度Ｔｐが「高温」であると推定する。
【００５９】
また、用紙が普通紙の場合には図５に示した例と同様のテーブルに基づいて推定し、用紙が厚紙であって、例えば温度変化ΔＴｒが−６℃未満の場合には用紙温度Ｔｐが「低温」、温度変化ΔＴｒが−６℃以上−３℃未満の場合には用紙温度Ｔｐが「常温」、温度変化ΔＴｒが−３℃以上の場合には用紙温度Ｔｐが「高温」であると推定する。
【００６０】
この様に、紙厚ごとに異なる用紙温度推定テーブルを用意することで、異なる厚さの用紙を用いて印刷を行う場合においても定着性を確保することが可能になる。
【００６１】
これらの推定テーブルは定着装置６の特性に応じて決定するものであり、予めＦＲＯＭ３２やＮＶＲＡＭ３３等に推定テーブルを格納しておき、用紙温度Ｔｐの推定は格納されたテーブルを参照して実行する。
【００６２】
なお、紙厚ごとに用紙温度推定テーブルを変更する例について説明したが、紙厚以外にも、用紙の搬送速度、用紙上の未定着トナー画像の濃度、あるいはカラーモード（白黒かフルカラーか）等に応じて推定テーブルを設けることもできる。多様な定着条件に基づいて用紙温度Ｔｐを推定することが可能になり、温度変化ΔＴｒに与える外部要因の影響を排除して、より正確に用紙温度Ｔｐを推定して定着温度Ｔｒを制御することが可能になる。
【００６３】
図７に、第１の実施形態に係る定着装置６における定着温度Ｔｒの他の制御例を示す。
【００６４】
用紙温度Ｔｐの推定を行う場合において、まず時間ｔ１にて印刷要求を受信すると、定着ヒータ４をＯＮに制御して定着開始時には定着温度Ｔｒが上限温度に達する様に定着ローラ２を加熱する。時間ｔ２にて定着温度Ｔｒが上限温度に到達し、時間ｔ３にて定着が開始された時点で定着ヒータ４をＯＦＦに制御すると、定着ローラ２の熱が用紙に奪われることにより定着温度Ｔｒが低下する。
【００６５】
ここで、定着を開始してから所定の時間ｔａが経過するまでの定着温度変化ΔＴｒに基づいて用紙温度Ｔｐの推定を行うが、時間ｔａが経過する前に定着温度Ｔｒが下限温度まで低下してしまう場合がある。この場合には、そのまま定着ヒータ４をＯＦＦに制御すると、定着温度Ｔｒがさらに低下して下限温度を下回って定着不良が発生してしまうため、用紙温度Ｔｐの推定を中断して定着ヒータ４をＯＮに制御する。
【００６６】
定着温度Ｔｒが下限温度に達した時点（時間ｔ４）から定着ヒータ４をＯＮに制御し続け、時間ｔ５にて定着温度Ｔｒが再び上限温度に達した時点で定着ヒータ４を再びＯＦＦに制御して用紙温度Ｔｐの推定を再開する。
【００６７】
同様の制御を繰り返し行い、定着温度Ｔｒが上限温度に達した時点からの用紙温度Ｔｐの推定時間の合計（ｔａ１＋ｔａ２＋・・・）が所定の時間ｔａに達した時点で、その間の定着温度変化ΔＴｒに基づいて用紙温度Ｔｐの推定を行う。用紙温度Ｔｐの推定は、図５及び図６に示した推定テーブルを用いて行うことが可能である。
【００６８】
用紙の長さ等によって定着温度Ｔｒの低下が著しく大きい場合には、用紙温度の推定中であっても定着不良の発生を防ぐために定着ヒータ４の制御状態を変更する必要があるが、上記制御により定着性を確保しつつ確実に用紙温度を推定することが可能になる。
【００６９】
図８に、第１の実施形態に係る定着装置６における用紙温度推定の要否判断処理に基づく印刷制御のフローチャートの例を示す。
【００７０】
用紙温度Ｔｐの推定は印刷時に毎回行う必要は無く、用紙温度Ｔｐが不明な場合にのみ行えば足りる。そこで、まず画像形成装置１００が印刷要求を受信した時に、ステップＳ１にて用紙温度推定の要否判断処理を行う。
【００７１】
図９に、第１の実施形態に係る定着装置６における用紙温度推定の要否判断処理のフローチャートの例を示す。
【００７２】
用紙温度推定の要否判断処理は、まずステップＳ１１にて画像形成装置１００の電源が投入された後の最初の印刷であるか、ステップＳ１２にて省エネモードから復帰後の最初の印刷であるか、ステップＳ１３では給紙トレイ１２が開閉した後の最初の印刷であるかを判断する。
【００７３】
続いて、画像形成装置１００が異なるサイズの用紙を収納する複数の給紙トレイ１２を備える場合にはステップＳ１４にて給紙トレイ変更後の最初の印刷であるかを判断する。
【００７４】
ステップＳ１５では、印刷枚数が予め設定された所定数の印刷時であるかを判断し、ステップＳ１６では、画像形成装置１００に電源が投入されてから一定時間が経過した後の最初の印刷であるかが判断される。
【００７５】
ステップＳ１１からステップＳ１６において、何れかに該当する場合には用紙温度推定：要のフラグを立てて処理を終了し、何れにも該当しない場合には用紙温度推定：否のフラグを立てて処理を終了する。
【００７６】
なお、ステップＳ１１からステップＳ１６の何れか１つに該当する場合に用紙温度推定を行う例について説明したが、ステップＳ１１からステップＳ１６に示した項目のうち複数に該当する場合に用紙温度推定を行う様に設定しても良い。
【００７７】
用紙温度推定の要否判断処理が終了すると、図８に示すフローチャートに戻り、ステップＳ２にて用紙温度推定：要である場合には、ステップＳ３にて上記した様に定着温度Ｔｒを制御して用紙温度Ｔｐの推定を行う。ステップＳ２にて用紙温度推定：否である場合には、ステップＳ４にて既に推定された用紙温度Ｔｐに基づいて定着温度Ｔｒを制御する通常制御印刷を実行する。印刷を実行した後は、ステップＳ５にて印刷終了であると判断された場合に処理を終了する。
【００７８】
以上の処理により、長時間放置後や使用する用紙を変更した後の印刷時、環境温度が経時で変化した場合等、用紙温度Ｔｐが未知である場合に用紙温度Ｔｐの推定を適切に行うことができると共に、定着ヒータ４を狭い温度範囲内で制御することによる負荷を低減し、用紙への定着性を確保することが可能になる。
【００７９】
本発明の第１の実施形態によれば、環境温度検知センサを設けることなく、簡易な構成で用紙温度Ｔｐを推定することが可能である。また、用紙温度Ｔｐに依存せずに定着性を確保できる定着許容温度範囲内で定着温度Ｔｒを制御することにより、１枚目の印刷時から定着性を確保し、２枚目以降の印刷においても定着不良等を起こすことなく印刷を実行することが可能になる。
【００８０】
［第２の実施形態］
図１０に、第２の実施形態に係る定着装置６における定着温度Ｔｒの制御例を示す。
【００８１】
まず、画像形成装置１００が時間ｔ１にて印刷要求を受信すると、定着ヒータ４をＯＮに制御して定着を開始するまでに定着ローラ２を上限温度に加熱し、時間ｔ３にて用紙先端が定着装置６のニップ部に到達した時に定着ヒータ４をＯＦＦに制御する。
【００８２】
定着ヒータ４をＯＦＦに制御した状態で定着を行うと、定着ローラ２の熱が用紙に奪われるため、定着温度Ｔｒが低下して下限温度に達する。ここで、定着を開始してから、定着温度Ｔｒが下限温度に達するまでの時間ｔｂに基づいて用紙温度Ｔｐを推定することができる。
【００８３】
定着温度Ｔｒが下限温度に達し、時間ｔｂに基づいて用紙温度Ｔｐを推定した後は、用紙温度Ｔｐに応じた定着温度Ｔｒの制御を行う。
【００８４】
図１１に、第２の実施形態に係る定着装置６における定着温度変化時間ｔｂに基づいて用紙温度Ｔｐを推定する推定テーブルの例を示す。
【００８５】
定着温度変化時間ｔｂは、定着ローラ２から用紙が一定量の熱を奪う速度であり、時間ｔｂが短い程用紙温度Ｔｐが低く、時間ｔｂが長い程用紙温度Ｔｐが高いといえる。
【００８６】
そこで、図１１に示す様に、例えば定着温度変化時間ｔｂが３秒未満の場合には用紙温度Ｔｐが「低温」、時間ｔｂが３秒以上５秒未満の場合には用紙温度Ｔｐが「常温」、時間ｔｂが５秒以上の場合には用紙温度Ｔｐが「高温」であると推定することができる。
【００８７】
これらの値は定着装置６の特性に応じて決定されるものであり、予めＦＲＯＭ３２やＮＶＲＡＭ３３等に推定テーブルを格納しておくことで、用紙温度Ｔｐの推定を格納されたテーブルを参照して実行することができる。
【００８８】
また、図１２には、第２の実施形態に係る定着装置６における定着温度変化時間ｔｂに基づく紙厚ごとの用紙温度推定テーブルの例を示す。
【００８９】
紙厚が厚い（坪量が大きい）程、定着ローラ２の熱が用紙に奪われ易いため、用紙温度Ｔｐが同じであっても紙厚によって定着温度変化時間ｔｂが異なる。そこで、図１２に示す様に、紙厚ごとに異なる用紙温度推定テーブルに基づいて用紙温度Ｔｐの推定を行うことで、幅広い種類の用紙に対応することが可能になる。
【００９０】
図１２（ａ）は薄紙、（ｂ）は普通紙、（ｃ）は厚紙の場合の推定テーブルの例である。
【００９１】
用紙が薄紙であって、例えば定着温度変化時間ｔｂが４秒未満の場合には用紙温度Ｔｐが「低温」、時間ｔｂが４秒以上６秒未満の場合には用紙温度Ｔｐが「常温」、時間ｔｂが６秒以上の場合には用紙温度Ｔｐが「高温」であると推定する。
【００９２】
また、用紙が普通紙の場合には図１１に示した例と同様のテーブルに基づいて推定し、用紙が厚紙であって、例えば時間ｔｂが２秒未満の場合には用紙温度Ｔｐが「低温」、時間ｔｂが２秒以上４秒未満の場合には用紙温度Ｔｐが「常温」、時間ｔｂが４秒以上の場合には用紙温度Ｔｐが「高温」であると推定する。
【００９３】
この様に、紙厚ごとに異なる用紙温度推定テーブルを用意することで、異なる厚さの用紙を用いて印刷を行う場合にも定着性を確保することが可能になる。
【００９４】
これらのテーブルは定着装置６の特性に応じて決定されるものであり、予めＦＲＯＭ３２やＮＶＲＡＭ３３等にテーブルを格納しておくことで、用紙温度Ｔｐの推定を格納された推定テーブルを参照して実行することができる。
【００９５】
なお、紙厚ごとに用紙温度Ｔｐの推定テーブルを変更する例について説明したが、紙厚以外にも、用紙の搬送速度、用紙上の未定着トナー画像の濃度、あるいはカラーモード（白黒かフルカラーか）等の定着条件に応じて推定テーブルを設けることもできる。
【００９６】
様々な定着条件において用紙温度Ｔｐを推定することが可能になり、温度変化ΔＴｒに与える外部要因の影響を排除して、より正確に用紙温度Ｔｐを推定した上で定着温度Ｔｒを制御することが可能になる。
【００９７】
また、定着温度変化時間ｔｂは、定着温度Ｔｒが上限温度である印刷開始時から、定着温度Ｔｒが下限温度に達するまでの時間としたが、下限温度に限るものではなく、任意の温度に変化するまでの時間として用紙温度Ｔｐの推定に用いることも可能である。
【００９８】
なお、用紙温度Ｔｐの推定は印刷時に毎回行う必要は無く、用紙温度Ｔｐが不明な場合にのみ行えば足りるため、第１の実施形態と同様に例えば図８，９に示したフローチャートに基づいて用紙温度の推定を行う。
【００９９】
以上の様に定着温度Ｔｒを制御することで、印刷開始後において用紙温度Ｔｐが上限温度から下限温度に低下するまでの時間に基づいて用紙温度Ｔｐを推定することができ、推定した用紙温度Ｔｐに基づいて定着温度Ｔｒを制御することで、安定して定着を行うことが可能になる。
【０１００】
［第３の実施形態］
図１３に、第３の実施形態に係る定着装置６における定着温度Ｔｒの制御例を示す。
【０１０１】
用紙温度Ｔｐの推定を行う場合には、まず時間ｔ１にて画像形成装置１００が印刷要求を受信すると、用紙への定着開始時に定着装置６が備える定着ローラ２の定着温度が下限温度に達する様に定着ヒータ４をＯＮ状態に制御する。
【０１０２】
定着温度Ｔｒが時間ｔ２にて下限温度に達した後は、定着ヒータ４のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことにより定着温度Ｔｒを下限温度に維持し、時間ｔ３にてトナー像が転写された用紙の先端が定着装置６のニップ部に到達した時点から用紙温度の計測を開始する。
【０１０３】
時間ｔ３にて用紙への定着を開始した後は、定着ヒータ４をＯＮに制御して定着ローラ２の加熱を開始する。
【０１０４】
用紙への定着を実行している間は、定着ヒータ４をＯＮに制御しているため、定着ローラ２が加熱され続けることにより定着温度Ｔｒが上昇する。この状態において、定着を開始した時間ｔ３から所定の時間ｔａが経過するまでの温度変化ΔＴｒに基づいて、用紙温度Ｔｐの推定を行う。
【０１０５】
定着開始後に時間ｔａが経過した時間ｔ４からは、用紙温度Ｔｐに適した定着温度Ｔｒの制御を実施する。用紙温度Ｔｐに適した制御としては、定着温度Ｔｒの変更、定着ヒータ４の点灯Ｄｕｔｙ変更、線速の変更等、様々な制御を行うことができる。
【０１０６】
本実施形態における定着許容温度範囲の上限温度と下限温度は、定着装置６の特性に応じて決定されるものであり、予めＦＲＯＭ３２やＮＶＲＡＭ３３等に格納しておくことが可能である。そこで、定着温度Ｔｒの制御をＦＲＯＭ３２やＮＶＲＡＭ３３等に格納されたデータを参照して実行することができる。
【０１０７】
以上の様に定着温度Ｔｒを制御し、定着開始後の所定時間ｔａの間の温度変化ΔＴｒから用紙温度Ｔｐを推定することができる。
【０１０８】
図１４に、第３の実施形態に係る定着装置６における定着温度Ｔｒの温度変化ΔＴｒに基づく用紙温度推定テーブルの例を示す。
【０１０９】
温度変化ΔＴｒは定着を行う用紙温度Ｔｐによって変化し、ΔＴｒが小さい程用紙温度Ｔｐが低く、ΔＴｒが大きい程用紙温度Ｔｐが高いといえる。
【０１１０】
そこで、図１４に示す様に、例えば温度変化ΔＴｒが２℃未満の場合には用紙温度Ｔｐが「低温」、温度変化ΔＴｒが２℃以上５℃未満の場合には用紙温度Ｔｐが「常温」、温度変化ΔＴｒが５℃以上の場合には用紙温度Ｔｐが「高温」であると推定することができる。
【０１１１】
これらの値は定着装置６の特性に応じて決定されるものであり、予めＦＲＯＭ３２やＮＶＲＡＭ３３等に推定テーブルを格納しておくことで、用紙温度Ｔｐの推定を格納された推定テーブルを参照して実行することができる。
【０１１２】
用紙温度Ｔｐの推定を行った後は、図３（ａ）に示した様に、それぞれの用紙温度Ｔｐにおける定着許容温度範囲に従って定着温度Ｔｒの制御を行うことで、定着性を確保することが可能である。
【０１１３】
また、用紙温度推定テーブルは、図６又は図１２に示す様に用紙の紙厚ごとに作成することも可能である。さらに、紙厚以外にも、用紙の搬送速度、用紙上の未定着トナー画像の濃度、あるいはカラーモード（白黒かフルカラーか）等に応じて推定テーブルを設けることもできる。
【０１１４】
図１５に、第３の実施形態に係る定着装置６における定着温度Ｔｒの他の制御例を示す。
【０１１５】
用紙温度Ｔｐの推定を行う場合に、まず時間ｔ１にて印刷要求を受信すると、定着ヒータ４をＯＮに制御して定着開始時に定着温度Ｔｒが下限温度に達する様に定着ローラ２を加熱する。時間ｔ２にて定着温度Ｔｒが下限温度に到達し、時間ｔ３にて定着を開始して定着ヒータ４をＯＮに制御すると、定着ローラ２が加熱されて定着温度Ｔｒが上昇する。
【０１１６】
ここで、定着を開始してから所定の時間ｔａが経過するまでの定着温度変化ΔＴｒに基づいて用紙温度Ｔｐの推定を行うが、時間ｔａが経過する前の時間ｔ４にて定着温度Ｔｒが上限温度に達する場合がある。この場合には、そのまま定着ヒータ４をＯＮに制御すると定着温度Ｔｒが上限温度を超えて定着不良が発生してしまうため、用紙温度Ｔｐの推定を中断して定着ヒータ４をＯＦＦに制御する。
【０１１７】
定着温度Ｔｒが上限温度に達した時間ｔ４から定着ヒータ４をＯＦＦに制御し、時間ｔ５にて定着温度Ｔｒが再び下限温度まで低下した時点で定着ヒータ４を再びＯＮに制御して用紙温度Ｔｐの推定を再開する。
【０１１８】
同様の制御を繰り返し行い、定着温度Ｔｒが下限温度に達した時点からの用紙温度Ｔｐの推定時間の合計（ｔａ１＋ｔａ２＋・・・）が所定の時間ｔａに達した時点で、その間の定着温度変化ΔＴｒに基づいて用紙温度Ｔｐの推定を行う。用紙温度Ｔｐの推定は、図１４に示す推定テーブルを用いて行うことが可能である。
【０１１９】
また、第１及び第２の実施形態と同様に、紙厚ごとの用紙温度推定テーブルや、用紙の搬送速度、用紙上の未定着トナー画像の濃度、あるいはカラーモード（白黒かフルカラーか）等の定着条件に応じた推定テーブルを設けることもできる。
【０１２０】
様々な定着条件において用紙温度Ｔｐを推定することが可能になり、温度変化ΔＴｒに与える外部要因の影響を排除して、より正確に用紙温度Ｔｐを推定した上で定着温度Ｔｒを制御することが可能になる。
【０１２１】
なお、用紙温度Ｔｐの推定は印刷時に毎回行う必要は無く、用紙温度Ｔｐが不明な場合にのみ行えば足りるため、第１の実施形態と同様に例えば図８，９に示したフローチャートに基づき、必要に応じて用紙温度の推定を行う。
【０１２２】
この様に、本発明の第３の実施形態によれば、環境温度検知センサを設けることなく、簡易な構成で用紙温度Ｔｐを推定することが可能である。また、用紙温度Ｔｐに依存せずに定着性を確保できる定着許容温度範囲内で定着温度Ｔｒを制御することにより、１枚目の印刷時から定着性を確保し、２枚目以降の印刷時においても定着不良等を起こすことなく印刷を実行することが可能である。さらに、用紙への定着を下限温度から開始するため、ファーストプリントまでの時間を短縮することができる。
【０１２３】
［第４の実施形態］
図１６に、第４の実施形態に係る定着装置６における定着温度Ｔｒの制御例を示す。
【０１２４】
用紙温度Ｔｐの推定を行う場合に、まず画像形成装置１００が時間ｔ１にて印刷要求を受信すると、定着ヒータ４をＯＮに制御して定着を開始するまでに定着ローラ２を下限温度に加熱し、時間ｔ３にて用紙先端が定着装置６のニップ部に到達した時に定着ヒータ４をＯＮに制御する。
【０１２５】
定着ヒータ４をＯＮに制御し続けて定着を行うと、定着ローラ２が加熱されて定着温度Ｔｒが上昇して上限温度に到達する。ここで、定着を開始してから、定着温度Ｔｒが上限温度に達するまでの時間ｔｂに基づいて用紙温度Ｔｐを推定することができる。
【０１２６】
定着温度Ｔｒが上限温度に達し、時間ｔｂに基づいて用紙温度Ｔｐを推定した後は、用紙温度Ｔｐに応じた定着温度Ｔｒの制御を行う。
【０１２７】
図１７に、第４の実施形態に係る定着装置６における定着温度変化時間ｔｂに基づいて用紙温度Ｔｐを推定する推定テーブルの例を示す。
【０１２８】
定着温度変化時間ｔｂは、用紙への定着時に定着ローラ２が加熱されて下限温度から上限温度に達するまでの時間であり、時間ｔｂが長い程用紙温度Ｔｐが低く、時間ｔｂが短い程用紙温度Ｔｐが高いといえる。
【０１２９】
そこで、図１７に示す様に、例えば定着温度変化時間ｔｂが５秒より長い場合には用紙温度Ｔｐが「低温」、時間ｔｂが３秒より長く５秒以下の場合には用紙温度Ｔｐが「常温」、時間ｔｂが３秒以下の場合には用紙温度Ｔｐが「高温」であると推定することができる。
【０１３０】
これらの値は定着装置６の特性に応じて決定されるものであり、予めＦＲＯＭ３２やＮＶＲＡＭ３３等に推定テーブルを格納しておき、用紙温度Ｔｐの推定を格納された推定テーブルを参照して実行することができる。
【０１３１】
また、紙厚ごとに定着温度変化時間に基づく用紙温度推定テーブルを設けることも可能であり、用紙の搬送速度、用紙上の未定着トナー画像の濃度、あるいはカラーモード（白黒かフルカラーか）等に応じて推定テーブルを設けることもできる。
【０１３２】
様々な定着条件において用紙温度Ｔｐを推定することが可能になり、温度変化ΔＴｒに与える外部要因の影響を排除して、より正確に用紙温度Ｔｐを推定した上で定着温度Ｔｒを制御することが可能になる。
【０１３３】
また、定着温度変化時間ｔｂは、定着温度Ｔｒが下限温度である印刷開始時から、定着温度Ｔｒが上限温度に達するまでの時間としたが、上限温度に限るものではなく、任意の温度に変化するまでの時間を計測して、用紙温度Ｔｐの推定に用いることも可能である。
【０１３４】
なお、用紙温度Ｔｐの推定は印刷時に毎回行う必要は無く、用紙温度Ｔｐが不明な場合にのみ行えば足りるため、第１の実施形態と同様に例えば図８，９に示したフローチャートに基づき、必要に応じて用紙温度の推定を行う。
【０１３５】
この様に定着温度Ｔｒを制御することで、印刷開始後において用紙温度Ｔｐが下限温度から上限温度に上昇するまでの時間に基づいて用紙温度Ｔｐを推定することができ、推定した用紙温度Ｔｐに基づいて定着温度Ｔｒを制御することで、安定して定着を行うことが可能になる。
【０１３６】
＜まとめ＞
以上説明した様に、本発明の実施形態によれば、環境温度センサ等を用いることなく簡易な構成で用紙温度を推定することが可能である。また、用紙温度に依存せずに定着性を確保できる定着許容温度範囲において１枚目の印刷を行うことで、１枚目の印刷時の定着性を確保した上で、２枚目以降の印刷を用紙温度に応じた定着許容温度範囲で安定した定着を行うことが可能である。
【０１３７】
なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【０１３８】
２  定着ローラ（定着手段）
４  定着ヒータ（加熱手段）
６  定着装置
１２  給紙トレイ
２５  サーミスタ（温度検知手段）
３１  ＣＰＵ（温度制御手段）
１００  画像形成装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１３９】
【特許文献１】特開平０５−２８１８７５号公報
【特許文献２】特開平０７−２３４６０６号公報
【図１】
0005899783.tif 000002
【図２】
0005899783.tif 000003
【図３】
0005899783.tif 000004
【図４】
0005899783.tif 000005
【図５】
0005899783.tif 000006
【図６】
0005899783.tif 000007
【図７】
0005899783.tif 000008
【図８】
0005899783.tif 000009
【図９】
0005899783.tif 000010
【図１０】
0005899783.tif 000011
【図１１】
0005899783.tif 000012
【図１２】
0005899783.tif 000013
【図１３】
0005899783.tif 000014
【図１４】
0005899783.tif 000015
【図１５】
0005899783.tif 000016
【図１６】
0005899783.tif 000017
【図１７】
0005899783.tif 000018