(57)【要約】 【課題】  電子写真方式の画像形成装置において、定着温度を好適に制御する。【解決手段】  排紙センサレバー２０９における記録材Ｐが当接する部分に、温度センサ６０２を設けるようにしたので、水蒸気による影響を受けにくくなり、従来よりも好適に定着温度を制御することができる。すなわち、過加熱によるホットオフセットやカール量の増大、積載性の悪化、熱量不足による定着不良などの不具合の発生確率を従来よりも低減できよう。また、記録材が加熱定着器を通過するたびにしきい値温度を決定するようにしたので、連続通紙の初期において検出温度の変動量が特に大きなることにも対処可能となる。【選択図】  図６
2006023377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱定着処理により記録材上に画像を形成する画像形成装置であって、
現像材により構成される未定着像を前記記録材上に加熱定着させる加熱定着器と、
前記加熱定着器から排出される前記記録材の非画像形成面に対して当接することで記録材の存在を検出する排紙センサと、
前記排紙センサにおける前記記録材への当接部に設けられた温度センサと、
前記温度センサにより検出された前記排紙温度に応じて、後続の記録材に対する定着温度を調整する調整部と
を有する画像形成装置。
【請求項２】
前記排紙センサの前記当接部に設けられる集熱部材をさらに備え、
前記温度センサは、前記集熱部材の前記記録材への当接面に対してその裏面であって、かつ前記当接部の真下となるように配設されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記集熱部材における前記記録材への当接面には、現像材の付着防止コーティングが形成されているとともに、該付着防止コーティングは前記温度センサの検出精度に悪影響を及ぼさない程度であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記調整部は、
前記排紙センサにより前記記録材を検出してから所定の時間後に、前記温度センサにより検出された前記排紙温度を用いて、各記録材についての前記定着温度を調整することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記調整部は、
前記記録材ごとにしきい値を決定する決定手段と、
決定された前記しきい値と前記排紙温度とを比較する比較手段と、
前記排紙温度が前記しきい値以上であれば前記加熱定着器の熱量を低減し、前記排紙温度が前記しきい値未満であれば前記加熱定着器の熱量を上昇させるように制御する制御手段と
を含むことを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記調整部は、
所定時間ごとにしきい値を決定する決定手段と、
決定された前記しきい値と前記排紙温度とを比較する比較手段と、
前記排紙温度が前記しきい値以上であれば前記加熱定着器の熱量を低減し、前記排紙温度が前記しきい値未満であれば前記加熱定着器の熱量を上昇させるように制御する制御手段と
を含むことを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記調整部は、
前記記録材ごとに、ホットオフセットを低減するための第１のしきい値と、定着不良を低減するための第２のしきい値とを決定する決定手段と、
決定された前記第１および前記第２のしきい値と前記排紙温度とを比較する比較手段と、
前記排紙温度が前記第１のしきい値以上であれば前記加熱定着器の熱量を低減し、前記排紙温度が前記第２のしきい値未満であれば前記加熱定着器の熱量を上昇させるように制御する制御手段と
を含むことを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記調整部は、
所定時間ごとに、ホットオフセットを低減するための第１のしきい値と、定着不良を低減するための第２のしきい値とを決定する決定手段と、
決定された前記第１および前記第２のしきい値と前記排紙温度とを比較する比較手段と、
前記排紙温度が前記第１のしきい値以上であれば前記加熱定着器の熱量を低減し、前記排紙温度が前記第２のしきい値未満であれば前記加熱定着器の熱量を上昇させるように制御する制御手段と
を含むことを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記画像形成装置の設置環境に関する環境パラメータを測定する測定手段をさらに備え、
前記決定手段は、測定された前記環境パラメータも考慮して前記しきい値を決定することを特徴とする請求項５ないし８のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に係り、とりわけ、未定着の現像材による像を加熱定着させる際の定着温度の制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式を採用するプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置では、トナーを現像剤として用いて静電的な像（トナー像）を記録材上に形成した後、加熱及び加圧処理によってトナー像を記録材上に溶融固着させることで、画像を形成している。
【０００３】
ところで、これらの画像形成装置に使用される記録材の種類は、普通紙、封書用に特殊な表面処理が施された高級紙、ＯＨＰ用の樹脂製シートなど、多種多様である。しかも、装置が世界中に普及したことにより、画像形成に使用される記録材の種類は飛躍的に増加している。ゆえに、画像形成装置は、各地で使用される種々の記録材に対しても良好な画像を形成できることが期待されている。
【０００４】
使用される記録材の表面が平滑な場合（以下、平滑紙と称する）と粗い場合（以下、ラフ紙と称する）とでは、表面性の差に起因する熱抵抗差に応じて、加熱定着部における加熱源から紙表面への加熱効率が異なっている。そのため、平滑紙で適正となる定着温度を用いてラフ紙を定着しても定着不足を招いてしまう。一方、ラフ紙に対しては平滑紙よりも高い温度で定着する必要がある。このため、現状の装置では、ラフ紙に対してもトナー像を十分に定着できる温度を標準の定着温度として用いている。
【０００５】
しかしながら、この場合は、平滑紙に対して常に過剰な温度で定着させることになるため、ホットオフセットの問題が生じる。さらに、ラフ紙よりも粗い紙に対しては定着温度が低すぎるため、定着不良が発生するという問題も生じる。このような紙に対してはさらに高い定着温度が必要である。従来、このような紙を用いる際には、ユーザが定着温度の設定を手動で変更する必要があり、不便であった。
【０００６】
また、電子写真方式を採用する画像形成装置に具備される定着装置においては、いわゆる熱ローラ方式の加熱定着装置が広く用いられている。この熱ローラ方式では、未定着トナー像を担持した記録材を、互いに圧接して回転する定着ローラと加圧ローラとで形成されるニップ部を通過させることにより、記録材上に永久画像として定着させている。
【０００７】
これに対して、近年の省エネルギー推進の観点から、スタンバイ時に定着装置に電力を供給せず、消費電力を極力抑えた方法、詳しくはヒータ部と加圧ローラの間に熱容量の小さい薄肉フィルムを介して記録材上のトナー像を定着するフィルム加熱方式による加熱定着方法が提案されている（特許文献１ないし３）。
【０００８】
このフィルム加熱型定着装置は、熱ローラ方式に比べて熱伝達効率が高く、装置の立ち上がりも速い点で注目されており、より高速の機種にも適用されるようになってきている。しかしながら、特にこの方式では昇温速度を重視するために定着部の加熱面の熱容量を小さくする必要がある。加熱面の熱容量を小さくしようとすると、加熱面に弾性層を形成することが難しくなるため、現実には硬い加熱面が使用されている。加熱面が硬くなれば、記録材表面の凹凸差に起因する加熱効率に差が生じやすくなってしまう。
【０００９】
そこで、記録材の熱容量や表面の粗さを検出し、自動で最適な定着温度に切り替える方法が提案されている（特許文献４）。具体的には、非接触の温度検出センサを用いて記録材の温度を測定し、測定された温度に基づき、定着温度を最適な値に設定している。これにより、加熱されやすい薄紙では定着温度を下げ、カールやホットオフセットを防止することができる。また、表面性の粗い記録材や厚紙の場合は定着温度を上げることで、定着性を満足させることができる。
【特許文献１】特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献２】特開平２−１５７８７８号公報
【特許文献３】特開平４−４４０７４号公報
【特許文献４】特開平７−２３０２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来技術では、「非接触式」の温度センサを用いているため、正確に記録材の温度を検出することができない。なぜなら、記録材を加熱定着するときは、記録材に含有する水分も同時に加熱されて水蒸気が発生し、この水蒸気により非接触式温度センサの表面が曇ってしまうからである。
【００１１】
もし、ファンによる風路等を形成することで、水蒸気が非接触式温度センサの表面を曇らせないようにしようとしても、この風路は記録材表面の温度にも影響してしまうといった、あらたな欠点が生じることになる。このような理由から、赤外線センサ等の非接触式温度センサを用いる記録材の種類判別方法は、現実には実施されていない。
【００１２】
そこで、本発明は、このような課題および他の課題を解決することを目的とする。なお、他の課題については明細書の全体を通じて理解できよう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決すべく、本発明は、加熱定着処理により記録材上に画像を形成する画像形成装置であって、現像材により構成される未定着像を前記記録材上に加熱定着させる加熱定着器と、前記加熱定着手段から排出される前記記録材の非画像形成面に対して当接することで記録材の存在を検出する排紙センサと、前記排紙センサにおける前記記録材への当接部に設けられた温度センサと、前記温度センサにより検出された前記排紙温度に応じて、後続の記録材に対する定着温度を調整する調整部とを有している。なお、前記調整部は、前記記録材ごとにしきい値を決定する決定手段と、決定されたしきい値と前記排紙温度とを比較する比較手段と、前記排紙温度が前記しきい値以上であれば前記加熱定着器の熱量を低減し、前記排紙温度が前記しきい値未満であれば前記加熱定着器の熱量を上昇させるように制御する制御手段とを含むようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明では、排紙センサにおける記録材が当接する部分に、温度センサを設けるようにしたので、水蒸気による影響を受けにくくなり、従来よりも好適に定着温度を制御することができる。すなわち、過加熱によるホットオフセットやカール量の増大、積載性の悪化、熱量不足による定着不良などの不具合の発生確率を従来よりも低減できよう。
【００１５】
また、記録材が加熱定着器を通過するたびにしきい値温度を決定するようにしたので、連続通紙の初期において検出温度の変動量が特に大きなることにも対処可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明の上位概念、中位概念および下位概念の理解に役立つ一実施形態を示す。なお、以下の実施形態に含まれる概念について、そのすべてが特許請求の範囲に記載されているとは限らない。ただし、これは特許発明の技術的範囲から意識的に除外したのではなく、特許発明と均等の関係にあるため特許請求の範囲には記載していない場合があることを理解していただきたい。
【００１７】
［第１の実施形態］
図１は、実施形態に係る画像形成装置の一例を示す図である。１００は感光ドラムであり、ＯＰＣ、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉ等の感光材料が、アルミニウムやニッケルなどのシリンダ状の基板上に形成されている。感光ドラム１００は矢印の方向に回転駆動される。その表面は帯電装置としての帯電ローラ１０１によって一様に帯電される。次に、レーザビーム装置１０２は、画像情報に応じてレーザビームをＯＮ／ＯＦＦ制御しつつ走査露光し、感光ドラム１００上に静電潜像を形成する。この静電潜像は、現像装置１０３で現像、可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像とを組み合わせて用いられることが多い。
【００１８】
感光ドラム１００上において可視化されたトナー像は、転写装置としての転写ローラ１０４により、所定のタイミングで搬送される記録材上に転写される。所定のタイミングで搬送されてきた記録材は、感光ドラム１００と転写ローラ１０４とに一定の加圧力で狭持搬送される。このトナー像が転写された記録材は、加熱定着装置１０６へと搬送され、永久画像として定着される。
【００１９】
図２ないし図４は、実施形態に係る加熱定着装置の一例を示す断面図である。図５は、実施形態に係る加熱定着装置の一例を示す斜視図である。記録材Pは、感光ドラム１００および転写ローラ１０４などからなる画像形成部においてトナー画像Ｔが現像・転写されたあと、加熱定着部１０６へと搬送される。図２に示すように、記録材Ｐの先端は定着入口ガイド２０１により圧接ニップ部Ｎへと導かれる。圧接ニップ部Ｎは、薄肉の定着フィルム２０２と、該定着フィルム２０２を挟むようにして配置される加熱体２０３と加圧ローラ２０４とで形成される。
【００２０】
定着フィルム２０２は、加熱用の回転体であり、薄肉で、可撓性を有し、かつエンドレスベルト状となっている。その表層には離型層が形成されている。図からわかるように、定着フィルム２０２の周長は、半円弧状のフィルムガイド部材２０５の周長よりも長く、余裕を持って外嵌されている。
【００２１】
定着フィルム２０２は、クイックスタート性を向上させるために、熱容量を小さくする必要がある。たとえば、肉厚を総厚１００μｍ以下、好ましくは６０μｍ以下２０μｍ以上とし、ポリイミドやＰＥＥＫ等の耐熱樹脂フィルム、またはＮｉ電鋳フィルム、ステンレスシームレスフィルム等の金属フィルムを使用すればよいだろう。金属フィルムの場合は熱伝導性が良好なためその厚みは１５０μｍ以下で十分実用可能となる。
【００２２】
２０４は加圧用回転体としての加圧ローラであり、鉄、アルミ等の芯金の上にシリコーンゴム層を有し、さらにその上に離型層としてＰＦＡチューブ層を有する。
【００２３】
少なくとも画像定着実行時において、定着フィルム２０２は、加圧ローラ２０４の回転駆動により、矢示の時計方向に、所定の周速度で、シワなく回転駆動される。所定の周速度は、画像形成部側から搬送されてくる未定着トナー画像Ｔを担持した記録材Ｐの搬送速度と略同一である。この際に、定着フィルム２０２は、加熱体（加熱用ヒータ）面に密着して該加熱体面を摺動しながら回転する。
【００２４】
加熱体２０３には、たとえば、セラミックヒータを採用できる。セラミックヒータは、電力供給により発熱する発熱源としての通電発熱体（抵抗発熱体）を含み、通電発熱体の発熱により昇温する。この加熱体２０３には、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる基板を有している。この基板上には、所望の抵抗値を有する発熱体パターンが形成される。発熱体パターンは、銀・パラジウムからなる抵抗体を基板上に厚膜印刷することで形成される。さらに発熱体上に保護層・定着フィルムとの摺動層としてのガラス層を形成してもよい。
【００２５】
発熱体形成面の裏側に接着固定された温度検出素子であるサーミスタによって、ヒータ温度をモニターする。そのモニター温度情報を、後述の制御回路ユニットに入力する。制御回路ユニットは、ヒータ温度（定着ニップ部温度）を所定温度に維持するためにＡＣドライバを制御してＡＣ電源から加熱体の発熱体への通電量を制御する。
【００２６】
通電発熱体に対する電力供給により加熱体が加熱され、かつ定着フィルムが回転駆動されている状態において、該加熱体との間に形成された圧接ニップ部（定着ニップ部）に記録材が導入されると、加圧ローラの弾性層の変形によって生じる弾性力により、該記録材が定着フィルムに密着した状態で定着ニップ部Ｎを通過していく。
【００２７】
この記録材Ｐの定着ニップ部Ｎを通過する過程で、加熱体２０３から定着フィルム２０２を介して記録材Ｐに熱エネルギーが付与され、記録材Ｐ上の未定着トナー像が加熱溶融定着される。記録材Ｐは、定着ニップ部Ｎを抜けると、定着フィルム２０２から分離されて排出され、排紙ローラ２０６、排紙コロ２０７により排紙部へと送られる。
【００２８】
本実施形態に係る画像形成装置では、加熱定着装置１０６から排紙部へ至る記録材搬送路に設置された排紙センサに、集熱板と温度検出センサにより構成される温度検出手段が設けられている。温度検出手段は、加熱定着装置１０６から排出される記録材Ｐの非画像形成面（非印字面と呼ばれることもある。）の温度を検出する。
【００２９】
非印字面の温度を検出することの利点としては、たとえば、つぎの２点が挙げられる。一つ目は、集熱板へのトナーの付着の影響を回避できる点である。すなわち、通常の片面印刷時には、トナーの定着されている面とは異なる面（すなわち非印字面）が、集熱板と接触することになるため、集熱板にトナーが付着することはほとんどない、よってトナーに起因する温度検出精度の低下を回避できよう。二つ目としては、転写材の特性を検出温度から予測可能となることである。すなわち、加熱体２０３から定着フィルム２０２を介して記録材Ｐの印字面側に熱エネルギーが付与され、さらに記録材の印字面側から非印字面側へと熱が伝導するため、非印字面の温度を検出すれば、この熱伝導による温度勾配の特性の違いを利用できることになる。たとえば、薄手の記録材における非印字面側の温度は、厚手の記録材よりも高くなる。この温度差によって記録材の種別を判別することもできる。
【００３０】
（温度検出手段構成）
定着ニップ部Ｎと排紙ローラニップ部との間には、記録材搬送路を形成する定着排紙ガイド２０８が設けられている。定着排紙ガイド２０８は、ＰＢＴやＰＥＴなどの耐熱性の高い材料により構成されている。定着排紙ガイド２０８の搬送面は、定着ニップ部Ｎと排紙ローラニップ部を結ぶ線Ａ（図３）よりも下方に設定されている。また、排紙ローラ２０６における記録材搬送速度は、定着ニップ部Ｎにおける記録材の搬送速度よりも速く設定されており、記録材通過時に記録材と定着排紙ガイド２０８の搬送面とが直接触れないようになっている。
【００３１】
定着排紙ガイド２０８には、加熱定着装置１０６を通過する記録材Ｐの有無を検出する排紙センサが設置されている。この排紙センサは、排紙センサレバー２０９とフォトインタラプタ２１０とにより構成される。排紙センサレバー２０９は、主としてポリアセタールなどの摺動性の高いプラスチック部材などでできており、先端の記録材通過部が定着ニップ部Ｎと排紙ローラニップ部を結ぶ線Ａを遮る位置に設置される。排紙センサレバー２０９は、記録材が通過する時には用紙搬送方向に倒れ（図４）、排紙センサレバー２０９の遮蔽部がフォトインタラプタ２１０の赤外線光を遮断するように構成されている。記録材がないときは、排紙センサレバー２０９が、ホームポジションに戻り、遮蔽部はフォトインタラプタ２１０の赤外線光を遮断しない位置に来る（図２）。このように、排紙センサレバー２０９の動きによってフォトインタラプタ２１０の赤外線光のオンオフを行い、記録材の有無を検出する。
【００３２】
図６は、実施形態に係る排紙センサレバー２０９付近の詳細図である。排紙センサレバー２０９の先端に位置する記録材通過部には、集熱部材としての集熱板６０１が設けられている。集熱板６０１は、アウトサート成型などにより排紙センサレバー２０９と一体的に構成されていてもよい。集熱板６０１は、熱容量の小さいアルミニウムやステンレスなどを素材とし、かつ厚み０．１ｍｍ程度の薄板で構成されている。また、集熱板６０１は、加熱定着装置１０６から排出される記録材Ｐの非印字面側に当接するよう、バネなどの付勢手段（図示せず）により付勢されている。
【００３３】
集熱板６０１は、定着ニップ部Ｎと排紙ローラニップ部とを結ぶ線Ａ（図３）よりも上方に設置されている。定着ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐの先端部は、まず、排紙センサレバー２０９のプラスチック部に接触する。さらに記録材Ｐが下流側に送られると排紙センサレバー２０９が反時計方向に回動し、集熱板６０１が記録材Ｐの非印字面側に当接する。このように、集熱板６０１の熱容量を小さくし、積極的に記録材Ｐと当接させることにより、集熱板６０１の温度を短時間で記録材Ｐの温度とほぼ同じにすることが可能になる。ここで、集熱板６０１の熱容量を小さくするために、集熱板６０１は記録材Ｐの搬送方向、および、記録材Ｐの搬送方向と略直交し、かつ記録材Ｐの幅と略平行方向の長さを極力小さくすることが望ましい。但し、集熱板６０１の本来の目的を損ねない程度の大きさを確保することはいうまでもない。
【００３４】
両面印字を行なう場合は、２面目の通紙時に排紙センサレバー２０９上の集熱板６０１が記録材Ｐの１面目の印字面と接触することになるため、集熱板６０１の表面にトナーが付着してしまうといった懸念がある。この対策として、集熱板６０１の表面にフッ素樹脂等のコーティングや、ＵＶ（抗紫外線）塗装などの表面加工を施してもよい。この表面加工は、集熱板６０１の熱伝導に極力影響のない範囲で施すことが好ましい。たとえば、排紙温度の検出精度や定着温度の制御に有意な悪影響を与えない程度であればよい。具体例としては、表面加工やコーティングの厚さが２０μｍ以下であれば、熱伝導への影響が小さいと考えられる。なお、集熱板６０１を保護するために、その表面にＰＩ（ポリイミド）などで被覆を施してもよい。
【００３５】
排紙センサレバー２０９の先端に設けられた集熱板６０１の裏面には、温度検出センサ６０２が接着等により貼り付けられている。温度検出センサ６０２は、サーミスタなど、比較的に応答性の高いセンサであることが望ましい。加熱定着装置１０６から画像定着処理された記録材Ｐが搬送されてくると、排紙センサレバー２０９が回動し、集熱板６０１が記録材Ｐの非印字面に当接し、記録材Ｐの熱を奪い、裏面に設置された温度検出センサ６０２に熱を伝導して記録材Ｐの温度を検出する。温度検出センサ６０２は、集熱板６０１と記録材Ｐとが当接する位置（当接部）の真下にくるように集熱板６０２の裏面に取り付けられている。当接部とは、排紙センサレバー２０９が回動したとき、すなわち排紙センサレバー２０９が記録材Ｐの存在を検出したときに、記録材Ｐと集熱板６０１とが当接する位置のことである。
【００３６】
このように当接部の真下に温度検出センサ６０２を配置することで、集熱板６０１内での温度勾配の影響を最小限にすることができ、結果として記録材Ｐの温度検出の精度を高めることができる。また、記録材Ｐとの摺動部に金属部材を使うことにより、摺動部の磨耗を防止し、排紙センサレバー２０９の耐久性を向上させることができる。
【００３７】
通紙中の記録材の温度をサーミスタで検知する場合、集熱板が熱を蓄積するので、記録材の後端へいくほど、検知される温度が高くな傾向がある。そのため、記録材の測定点が各記録材ごとに違ってしまうと、検知温度がばらついてしまい、同一の種類の記録材であるにもかかわらず、違う種類の記録材であると判定されるおそれがある。ゆえに、毎回同じ位置の排紙温度を測定することが好ましい。
【００３８】
そこで、記録材Ｐの有無を検出する排紙センサレバー２０９に集熱板６０１とサーミスタなどの温度検出センサ６０２とを設けることにより、記録材の位置情報と温度情報を精度よく同期させることが可能となる。すなわち、サーミスタから出力される温度情報が記録材のどの位置における情報かを精度よく検出することが可能になる。たとえば、記録材Ｐの先端が排紙センサによって検出されてからの時間をＣＰＵによりカウントし、所定の時間に達したときに温度情報を検出することで、いずれの記録材についても常に概ね同様の位置の温度情報を得ることができる。ここで、所定の時間は、記録材の搬送速度が一定であると仮定すれば、先端から距離（位置情報）に比例することになるから、所定の時間を一定とすることで、どの記録材についても同様の位置を特定できることになる。このように、温度情報を、記録材Ｐの位置情報と同期させることで、より安定して記録材の排紙温度を検出することが可能になる。
【００３９】
排紙センサレバー２０９に配置された温度検出センサ６０２（排紙温度検出手段と称すこともある。）による検出温度は、定着ニップ部Ｎに搬送される記録材Ｐの種類によって影響を受けることが知られている。本実施形態では、この検出温度に応じて定着条件を好適かつ自動的に変更することで、ホットオフセット等の画像不良を防止し、記録材の種類に依らず安定した定着性能を得ることを目的とする。
【００４０】
各種の記録材Ｐ上のトナー画像を加熱定着させたときの、本実施形態における排紙温度検出手段の検出温度推移および検出温度に基づくシーケンスについて以下に説明する。
【００４１】
（排紙温度検出手段に基づくシーケンス）
使用した画像形成装置は、紙送り速度（プロセススピード）３２０ｍｍ／ｓｅｃのレーザビームプリンタであり、１分間にレターサイズの記録材を５５枚プリントできる。加熱定着装置１０６の構成としては次のとおりである。厚み０．６ｍｍ、幅１２ｍｍのＡｌＮ基板上にＡｇ／Ｐｄペーストから形成される通電発熱体をスクリーン印刷して加熱用ヒータを形成している。加熱ヒータの摺動面に対して、定着フィルムが回転自在に配置してある。加熱ヒータは、外径３０ｍｍ、厚み４０μｍのＳＵＳ３０４のシームレス金属フィルムを基層として、その表面に厚み４μｍのプライマ層、厚み１０μｍの抵抗調整されたフッ素樹脂層を順次被覆させて形成された加熱部材を使用した。また、加圧ローラは、径２２ｍｍのアルミ芯金と、その外面に厚み４ｍｍの導電シリコーンゴムを弾性層として設け、さらに表層にＰＦＡチューブを被覆させた。定着部材と加圧ローラとの間に付与される加圧力は、１５ｋｇｆとした。また、定着ニップ部Ｎの下流側に排紙センサレバー２０９を配置した。レバー先端には厚み０．１ｍｍ、幅６ｍｍ、高さ８ｍｍのＳＵＳ板を集熱板６０１として取り付けた。その背面には、温度検出センサ６０２を取り付けた。温度検出センサ６０２として、小型のサーミスタを採用した。エポキシ系接着剤にてサーミスタの感熱部を集熱板６０１に接着固定した。
【００４２】
以上の構成において、定着温度を一定にして各種の記録材を連続プリントした際の検出温度推移とホットオフセットおよび定着不良の発生関係を調べた。すなわち、後述する動的な定着温度調整を適用しない比較例に関する排紙温度の推移を調べた。ここで連続プリントとは、加熱定着された記録材の後端が、排紙センサレバー２０９を通り過ぎた時点で、後続する記録材上に未定着画像を転写し始めている状態が継続されるプリント動作をいう。連続プリントでは、先行する記録材の後端と後続の記録材の先端部との距離（紙間）が、略一定の状態を保たれながら画像形成される。
【００４３】
この実験に使用された記録材は、坪量が６０ｇ／ｍ２である表面性が平滑な薄紙Ａと、坪量が８０ｇ／ｍ２で薄紙Ａに比べて若干表面が粗い薄紙Ｂと、坪量が９０ｇ／ｍ２で表面性が最も粗いラフ紙Ｃであった。これらの記録材のサイズは全てレターサイズであった。
【００４４】
図７は、実施形態に係る画像形成装置の実験結果を示す図である。図７において横軸は連続プリント時の枚数、縦軸は排紙温度検出手段による検出温度を示している。図から明らかなように、表面が平滑な薄紙Ａは最も検出温度が高く推移していることがわかる。また、薄紙Ａより表面性が若干粗く、かつ坪量が若干大きい薄紙Ｂは、薄紙Ａより検出温度が若干低く推移している。表面性が最も粗いラフ紙Ｃは、検出温度がかなり低く推移していることがわかる。これは、記録材の表面性が粗くなればなるほど、加熱部材の定着フィルムとの密着性が得られにくくなることに起因している。すなわち、定着フィルム表面から記録材Ｐへの熱の伝導が悪くなっている。また表面が平滑であっても厚い記録材では熱容量が大きくなるため、非印字面の温度は上昇しにくくなることを示している。また、検出温度が破線（１）より低くなると定着不良が発生し、破線（２）より高くなるとホットオフセットが発生してしまう。よって、検出温度が破線（１）よりも高く、破線（２）よりも低くなるように加熱部材から記録材へ与える熱量を制御することで、記録材の種類によらずホットオフセットを防止し、同時に定着性を満足させることができる。
【００４５】
図８は、実施形態に係る排紙温度検出手段に基づく定着温度調整シーケンスの一例を示すフローチャートである。図９は、実施形態に係る画像形成装置の制御ユニットの例示的なブロック図である。当該制御ユニットは、ＲＯＭ９０２に記憶されている制御プログラム９２０にしたがって、画像形成装置の全体を統括的に制御するＣＰＵ９０１と、不揮発性のメモリであるＲＯＭ９０２と、しきい値テーブル９３０などを記憶する読み書き可能なメモリであるＲＡＭ９０３と、操作結果などを表示する液晶表示パネルなどからなる表示部９０４と、タッチパネルやキースイッチからなる操作部９０５と、加熱体２０３への電力を制御するヒータ電力制御回路と、排紙温度センサ６０２からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路９０８と、上述の排紙センサや給紙センサなどの各種センサ９１０からのセンサ出力を受信してＣＰＵ９０１に伝達するセンサ制御回路９０９とを含んでいる。
【００４６】
ステップＳ８０１において、ＣＰＵ９０１は、操作部９０５または外部に接続されているパーソナルコンピュータ等からプリント信号を受信する。
【００４７】
ステップＳ８０２において、ＣＰＵ９０１は、プリント枚数をカウントするための変数ｎに１を設定してＲＡＭ９０３に記憶する。
【００４８】
ステップＳ８０３において、ＣＰＵ９０１は、ヒータ電力制御回路９０６に通電命令を送信する。ヒータ電力制御回路９０６は、加熱体２０３に含まれるヒータへの通電を開始する。その後、ＣＰＵ９０１は、ビーム装置１０２、感光ドラム１００および各種の搬送機構を駆動させ、プリント動作を開始する。給紙装置から記録材Ｐが給紙され、画像形成部において画像形成動作が行なわれる。
【００４９】
ステップＳ８０４において、ＣＰＵ９０１は、センサ制御回路９０９を通じて排紙センサ９１０により排紙が検出されたことを認識すると、排紙温度センサ６０２により検出された排紙温度ＴｎをＡ／Ｄ変換回路９０８を通じて取得する。すなわち上述の排紙温度検出手段により、記録材Ｐの排紙温度Ｔ１が測定される。
【００５０】
ステップＳ８０５において、ＣＰＵ９０１は、しきい値テーブル９３０を参照し、しきい値Ｓ１ｎを取得し、検出された排紙温度Ｔｎがしきい値Ｓ１ｎ以上であるか判定する。しきい値Ｓ１ｎは、定着不良を防止するための温度しきい値である。ｎ＝１のときは、Ｔ１≧Ｓ１１が判定される。判定の結果、排紙温度Ｔｎがしきい値Ｓ１ｎ以上であれば、ステップＳ８０７に進む。一方、排紙温度Ｔｎがしきい値Ｓ１ｎ未満であれば、ステップＳ８０６に進み、ヒータの制御温度を上昇させる命令をヒータ電力制御回路９０６に送出する。上昇命令には、具体的な上昇温度（例えば２．５℃）に関する情報が含まれていてもよい。あるいは、一度上昇命令がくると、所定温度だけ上昇させるようにしてもよい。前者のほうが構成は複雑となるが、制御を高速に行なえる利点がある。ヒータ電力制御回路９０６は、上昇命令に応じて、加熱体２０３への投入電力を上昇させる。
【００５１】
図１０は、実施形態に係るしきい値テーブルの一例を示す図である。この例では、プリント枚数ｎごとに、しきい値Ｓ１としきい値Ｓ２とが対応付けて記憶されている。ＣＰＵ９０１は、現在の処理枚数ｎに対応する各しきい値をしきい値テーブル９３０から読み出す。
【００５２】
ステップＳ８０７において、ＣＰＵ９０１は、しきい値テーブル９３０を参照し、しきい値Ｓ２ｎを取得し、検出された排紙温度Ｔｎがしきい値Ｓ２ｎ以下であるか判定する。しきい値Ｓ２は、ホットオフセットを防ぐための温度しきい値である。ｎ＝１のときは、Ｔ１≦Ｓ２１が判定される。判定の結果、排紙温度Ｔｎがしきい値Ｓ２ｎ以下であれば、ステップＳ８０９に進む。一方、排紙温度Ｔｎがしきい値Ｓ１ｎを超えていれば、ステップＳ８０８に進み、ヒータの制御温度を低下させる命令をヒータ電力制御回路９０６に送出する。低下命令には、具体的な低下温度（２．５℃）に関する情報が含まれていてもよい。ヒータ電力制御回路９０６は、低下命令に応じて、加熱体２０３への投入電力を低下させる。なお、所定のしきい値はＳ１ｎ＜Ｓ２ｎの関係にあるものとする。
【００５３】
ステップＳ８０９において、ＣＰＵ９０１は、プリント枚数をカウントするための変数ｎに１を加えてＲＡＭ９０３に記憶する。
【００５４】
ステップＳ８１０において、ＣＰＵ９０１は、プリント変数ｎを用いて最終ページに関する画像形成が完了したか否かを判定する。最終ページの画像形成が完了していなければ、ステップＳ８０４に戻り、排紙温度Ｔ（ｎ＋１）を測定する。最終ページの画像形成が完了していれば、本フローチャートに関する処理を終了する。
【００５５】
本実施形態では、ヒータ温度を制御する際に一定の値（例：２．５℃）を上げ下げするように説明したが、この値は動的に変更されてもよい。たとえば、ＣＰＵ９０１は、しきい値温度と検出温度との差に比例して変更温度を決定するようにしてもよい。
【００５６】
また、本実施形態では、記録材の一枚（プリント枚数）ごとにしきい値を設定していたが、所定時間ごとに閾値を設定する方法でもよい。なお、結果としては、１枚プリントされるたびに、しきい値を設定するのが望ましいので、この所定時間は、１枚プリントするのに必要となる時間としてもよい。この時間は、機種の違いやスループットの違いによって異なるが、例えば、１秒ないし１０秒の範囲の値となろう。
【００５７】
図１１は、実施形態に係る発明の効果を確認するための実験結果を示す図である。すなわち、実施形態に係る排紙温度検出手段によるヒータ温度制御を実施して画像形成したときと、一定の定着温度にて画像形成したとき（比較例）とでそれぞれ実験を行い、ホットオフセットと定着性能を比較した。なお、実施形態に係るしきい値温度Ｓ１、Ｓ２は、図１０に示した数値を用いた。実験に使用した記録材は前述した薄紙Ａ、薄紙Ｂおよびラフ紙Ｃであった。それぞれ、連続プリントで５０枚を通紙した。とりわけ、図１１は、ホットオフセット発生枚数および定着不良による画像欠損発生枚数の比較結果を示している。
【００５８】
以上の実験によれば、記録材の排紙温度を精度良く測定できるようになったため、記録材の種類に応じて好適に定着温度を調整できるようになったことがわかった。その結果、本実施形態では、ホットオフセットを防止しつつ、定着性を満足させることができた。それに対し、比較例では、紙種によってホットオフセット、定着不良が発生した（薄紙Ａでは５０枚中３２枚にホットオフセットが発生し、ラフ紙Ｃでは５０枚中８枚に定着不良が発生した。）。
【００５９】
以上、本実施形態によれば、低熱容量の温度検出センサを定着ニップ部の直後かつ非印字面側に配置し、所定のしきい値温度と記録材の排紙温度とを比較し、それぞれの記録材に対して自動的に好適な加熱定着を行なうことにより、ホットオフセット、定着不良等の不具合を低減することが可能となる。
【００６０】
また、排紙センサにおける記録材が当接する部分に、排紙温度センサ６０２を設けるようにしたので、水蒸気による影響を受けにくくなり、従来よりも好適に定着温度を制御できる。すなわち、過加熱によるホットオフセットやカール量の増大、積載性の悪化、熱量不足による定着不良などの不具合の発生確率を従来よりも低減できよう。また、排紙の検出と、排紙温度の検出とを同期させることで、排紙温度の測定精度が向上しよう。
【００６１】
また、記録材が加熱定着装置１０６を通過するたびに、しきい値温度を決定するようにしたので、連続通紙の初期において検出温度の変動量が特に大きなることにも対処可能となる。
【００６２】
また、排紙センサの当接部に集熱部材６０１を設け、排紙温度センサ６０２を、集熱部材６０１の記録材Ｐへの当接面に対してその裏面であって、かつ当接部の真下となるように配設するようにした。これにより、集熱部材内での温度勾配の影響を低減させることができるので、排紙温度の測定精度が向上し、定着温度の制御も好適なものとなる。また、集熱部材を介在させる構造とすることで、排紙センサの耐久性を向上させることができる。
【００６３】
また、集熱部材６０１における記録材への当接面には、現像材の付着防止コーティングが形成されているとともに、排紙温度センサ６０２の検出精度に悪影響を及ぼさない程度に該付着防止コーティングすることで、トナーの付着を防止でき、かつ排紙温度センサ６０２への検出誤差に関する悪影響も最小限にとどめることが可能となろう。
【００６４】
上述の実施形態では、記録材の１点の温度を用いて定着制御を行なっていたが、１以上の点において排紙温度を検出し、複数の排紙温度に基づいて定着制御をおこなってもよい。すなわち、排紙センサにより検出される記録材Ｐの複数の位置において、それぞれ排紙温度センサ６０２により検出された複数の排紙温度を用いて、ＣＰＵ９０１は定着温度を調整する。たとえば、記録材の先端と後端とでは排紙温度が異なるので、より適切な位置の排紙温度を選択して定着温度を調整したり、あるいは複数の排紙温度からの演算値（例：平均値など）を用いて定着温度を調整したりしてもよい。
【００６５】
また、ＣＰＵ９０１は、記録材ごとまたは所定時間ごとに、しきい値を決定し、決定されたしきい値と排紙温度とを比較し、排紙温度がしきい値以上であれば加熱定着器１０６の熱量を低減し、排紙温度がしきい値未満であれば加熱定着器１０６の熱量を上昇させるように制御するようにしてもよい。これにより、ホットオフセットと定着不良の発生確率を低減させることができよう。
【００６６】
［第２の実施形態］
本実施形態では、画像形成装置の設置されている環境パラメータ（たとえば室温や湿度など）をも考慮して定着温度を制御する技術を提案する。
【００６７】
通常、画像形成装置が配置された環境によって給紙トイレ内に積まれた記録材の温度は、その環境の温度に近い温度に保たれる。また、加熱定着装置１０６の加熱具合が同様であっても、画像形成装置が設置される環境に依存して加熱定着装置周辺の温度は対流等の影響を受けて異なってくることがある。よって、画像形成装置が設置される環境の温度が低い場合と高い場合とでは、排紙温度検出手段による検出温度が異なってしまう。
【００６８】
図１２は、環境パラメータの違いによる各種記録材への定着性能の変化を説明するための図である。上述の実施形態で使用した薄紙Ａとラフ紙Ｃについて、高温環境（室温３０℃以上）、常温環境（室温２０℃〜３０℃）、低温環境（室温２０℃以下）の各環境下で連続プリントを行い、その時の排紙温度検出手段による検出温度推移を測定した。
【００６９】
図１２（ａ）によれば、高温環境に画像形成装置が設置されているため、給紙トレイ内の記録材の温度も環境温度に近くなっており、排紙温度検出手段による検出温度も高くなっている。図１２（ｂ）、（ｃ）によれば、常温環境、低温環境においても、それぞれ給トレイ内の記録材の温度も各環境の温度に近くなっているので、環境温度が低いほど排紙温度検出手段による検出温度も低く推移している。また、ホットオフセットや定着不良が発生する領域の温度も環境によって変わってくるので、排紙温度検出手段によるヒータ温度制御を実施する際には、各環境に好適なしきい値温度を設定する必要がある。
【００７０】
以上のことから、本実施形態では、排紙温度検出手段によるヒータ温度制御シーケンスを、画像形成装置が設置されている環境に応じて変更する方法を提案する。
【００７１】
図１３は、実施形態に係る定着温度の調整処理に関する例示的なフローチャートである。図１４は、実施形態に係る画像制御装置の制御ユニットに関する例示的なブロック図である。なお、上述の実施形態と同一の個所には同一の参照符号を付すことにより説明を省略する。
【００７２】
ステップＳ１３０１において、ＣＰＵ９０１は、室温センサ１４０２によって検出された室温データを、Ａ／Ｄ変換回路１４０１を通じて取得する。
【００７３】
ステップＳ１３０２において、ＣＰＵ９０１は、ＲＯＭ９０２に予め記憶されている複数のしきい値テーブルのうち、測定された室温に対応するものを読み出し、ＲＡＭ９０３に記憶する。以降の処理では、室温に応じて選択されたしきい値テーブル９３０が使用されて、上述の定着温度の調整処理が実行される。
【００７４】
本実施形態では、画像形成装置の設置されている環境温度を検出してその情報を元にしきい値温度を決定するものであった、しかしながら、記録材に含まれる水分も定着性能に影響を与えることがわかっている。そこで、環境湿度を検出する手段をさらに画像形成装置に設け、その情報を元にしきい値温度を決定するように変形してもよい。
【００７５】
本実施形態に係る効果を確認するため実験を行なった。本実施形態で説明した環境温度によりしきい値テーブルを決定する方法を用いた場合（実施例）と、常温環境の閾値テーブルだけで加熱定着した場合（比較例）とについて、それぞれ各環境（１５℃、２５℃、３５℃環境）で実験を行い、ホットオフセットと定着性能とを比較した。
【００７６】
図１５は、高温環境用の閾値テーブルを示す図である。図１６は、常温環境用の閾値テーブルを示す図である。図１７は、低温環境用の閾値テーブルを示す図である。記録材としては、上述の薄紙Ａ、ラフ紙Ｃを使用した。そして、連続プリントで５０枚を通紙し、ホットオフセット発生枚数および定着不良による画像欠損発生枚数を求めた。図１８は、実施例と比較例との実験結果を示す図である。
【００７７】
この実験によれば、本実施形態では、各環境でホットオフセットを防止しつつ、十分な定着性を確保できることを確認できた。一方、常温環境の閾値テーブルのみ使用した比較例では、環境によってホットオフセット、定着不良が発生した。具体的には、高温環境下で、薄紙Ａにホットオフセットが３８枚生じ、低温環境下ではラフ紙Ｃに２５枚の定着不良が発生した。
【００７８】
以上説明したように本実施形態では、画像形成装置の設置されている環境パラメータを検出し、この検出結果を考慮して定着制御のしきい値温度を決定するようにしたので、記録材の種類だけでなく、画像形成装置が使用される環境にも依存することなく、好適な画像形成を実現できる。すなわち、ホットオフセットや定着不良の発生確率を低減することができるようになる。
【００７９】
［他の実施形態］
以上、様々な実施形態を詳述したが、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、また、一つの機器からなる装置に適用してもよい。たとえば、スキャナ、プリンタ、スキャナ、ＰＣ、複写機、複合機及びファクシミリ装置の如くである。
【００８０】
また、第２の実施形態では、複数のしきい値テーブルを使用するものとして説明したが、単一のしきい値テーブルに記憶されているしきい値に対して、環境パラメータに基づいて補間演算を行なうようにしてもよい。すなわち、ひとつのしきい値テーブルから補間演算により他のしきい値テーブルを算出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】図１は、実施形態に係る画像形成装置の一例を示す図である。
【図２】、
【図３】、
【図４】図２ないし図４は、実施形態に係る加熱定着装置の一例を示す断面図である。
【図５】図５は、実施形態に係る加熱定着装置の一例を示す斜視図である。
【図６】図６は、実施形態に係る排紙センサレバー２０９付近の詳細図である。
【図７】図７は、実施形態に係る画像形成装置の実験結果を示す図である。
【図８】図８は、実施形態に係る排紙温度検出手段に基づく定着温度調整シーケンスの一例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、実施形態に係る画像形成装置の制御ユニットの例示的なブロック図である。
【図１０】図１０は、実施形態に係るしきい値テーブルの一例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施形態に係る発明の効果を確認するための実験結果を示す図である。
【図１２】図１２は、環境パラメータの違いによる各種記録材への定着性能の変化を説明するための図である。
【図１３】図１３は、実施形態に係る定着温度の調整処理に関する例示的なフローチャートである。
【図１４】図１４は、実施形態に係る画像制御装置の制御ユニットに関する例示的なブロック図である。
【図１５】図１５は、高温環境用の閾値テーブルを示す図である。
【図１６】図１６は、常温環境用の閾値テーブルを示す図である。
【図１７】図１７は、低温環境用の閾値テーブルを示す図である。
【図１８】図１８は、実施例と比較例との実験結果を示す図である。
【図１】
2006023377.tif 000003
【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】
2006023377.tif 000012
【図１１】
2006023377.tif 000013
【図１２】
2006023377.tif 000014
【図１３】
2006023377.tif 000015
【図１４】
2006023377.tif 000016
【図１５】
2006023377.tif 000017
【図１６】
2006023377.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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