(57)【要約】【課題】シートのカールを低減しつつ、ウォームアップに要する時間を短縮する。【解決手段】定着器１１７は、搬送されるシートＰを加熱する定着フィルム１１８と、定着フィルム１１８との間でシートを挟持し、定着フィルム１１８からの加熱によりシートＰに現像剤を定着させる加圧ローラ１１９と、を有する。シートＰに定着される現像剤の量を判定し、定着フィルム１１８と加圧ローラ１１９がシートＰを挟持するタイミングを判定した現像剤の量に応じて決定する。【選択図】図２
2018031899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送されるシートを加熱する第１回転体と、
前記第１回転体との間でシートを挟持し、前記第１回転体からの加熱によりシートに現像剤を定着させる第２回転体と、
シートに定着される現像剤の量を判定する判定手段と、
前記第１、第２回転体がシートを挟持するタイミングを前記判定手段により判定される現像剤の量に応じて決定する決定手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記決定手段は、前記判定手段により判定される現像剤の量が多いほど前記第１、第２回転体がシートを挟持するタイミングを早め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】
前記第１回転体の温度を検出する検出手段と、
前記第２回転体の温度を予測する予測手段と、を更に備え、
前記決定手段は、前記判定手段により判定される現像剤の量に応じて前記第１、第２回転体の温度の目標温度差を決定し、前記検出手段により検出される第１回転体の温度と、前記予測手段により予測される前記第２回転体の温度との差が前記目標温度差となってから挟持するように、前記第１、第２回転体がシートを挟持するタイミングを決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記予測手段は、前記第２回転体の温度を、前記検出手段の検出温度が目標温度に達してからの経過時間で予測することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第１回転体の温度を検出する検出手段と、
前記第２回転体の温度を検出する第２検出手段と、を更に備え、
前記決定手段は、前記判定手段により判定される現像剤の量に応じて前記第１、第２回転体の温度の目標温度差を決定し、前記検出手段により検出される前記第１回転体の温度と、前記第２検出手段により検出される前記第２回転体の温度との差が前記目標温度差となってから挟持するように、前記第１、第２回転体がシートを挟持するタイミングを決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記判定手段は、画像形成ジョブの１ページ目の印字率からシートに定着される現像剤の量を判定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
装置内の温度及び湿度を検出する温湿度検出手段を更に備え、
前記決定手段は、前記温湿度検出手段により検出される温度及び湿度が閾値よりも低い場合は、前記検出手段により検出される前記第１回転体の温度に基づいて前記タイミングを決定することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
未定着の現像剤像が形成されたシートを搬送する搬送手段と、
前記決定手段により決定されたタイミングで前記シートが前記第１、第２回転体で挟持されるよう、前記搬送手段の駆動を制御する制御手段と、を更に備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
搬送されるシートを加熱する第１回転体と、前記第１回転体との間でシートを挟持し、前記第１回転体からの加熱によりシートに現像剤を定着させる第２回転体と、を備えた画像形成装置の制御方法であって、
シートに定着される現像剤の量を判定する判定工程と、
前記第１、第２回転体がシートを挟持するタイミングを前記判定工程において判定される現像剤の量に応じて決定する決定工程と、を備えることを特徴とする画像形成装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤像をシートに熱定着させる画像形成装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、記録紙等のシートに形成された現像剤像としてのトナー像を定着する定着器を備えている。定着器は、ヒータと、内側にヒータが配置された定着フィルムと、定着フィルムに接触する加圧ローラとを有して構成される。定着フィルムと加圧ローラとが圧接することによって形成されるニップ部で、トナー像が転写されたシートを挟持搬送して加圧しつつ加熱してトナー像をシートに定着させる。
【０００３】
従来の画像形成装置においては、外部から画像形成ジョブ（印刷ジョブ）を実行する指令の入力を受けると、ヒータに通電を開始してヒータの温度が定着に必要な目標温度（定着温度）に達するまでウォームアップを実行する。ヒータの温度が目標温度に到達し次第、画像形成を開始する。
【０００４】
ここで、加圧ローラは、定着フィルムに比して熱容量が大きい。このため、定着フィルムがヒータによる加熱で目標温度に達した時点では、定着フィルムと加圧ローラとの温度差が大きい。定着フィルムと加圧ローラとの温度差によりシートの表面裏面に温度差が生じるため、シートに含まれる水分量が多いと、シートの定着フィルム側の面の水分がより多く蒸発するため、定着フィルム側の面がより多く収縮し、シートのカールが大きくなる。従来、シートの水分量が多い場合、ウォームアップを行う時間を延長する方法が行われている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１８２１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ウォームアップを行う時間を延長することで、シートのカールの大きさを許容範囲に収めることは可能である。しかし、ウォームアップの延長時間を一律に一定に設定すると、印刷指令を入力してから画像形成済みのシートが排出されるまでの時間が長くなるという問題があった。
【０００７】
即ち、シートの表面と裏面との温度差が小さいほど、シートのカールの大きさは小さくなる。定着器に導かれるシート上には、未定着のトナーが形成されているため、トナーの遮熱量は、トナーの量に応じて異なる。よって、定着フィルムと加圧ローラとの温度差が同じであっても、シート上のトナー量に応じてシートの表面と裏面との温度差が異なる。具体的には、シート上のトナー量が増加するほど、シートの表面と裏面との温度差は小さくなる。
【０００８】
したがって、従来、トナー量に関わらずシートのカールの大きさを許容範囲に収めるには、ウォームアップの延長時間を、例えばシート上のトナー量が０のときを基準に設定する必要があった。このように延長時間を設定すると、トナー量が増加するほど、余計にヒートアップの時間を延長していることになっていた。
【０００９】
そこで、本発明は、シートのカールを低減しつつ、ウォームアップに要する時間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の画像形成装置は、搬送されるシートを加熱する第１回転体と、前記第１回転体との間でシートを挟持し、前記第１回転体からの加熱によりシートに現像剤を定着させる第２回転体と、シートに定着される現像剤の量を判定する判定手段と、前記第１、第２回転体がシートを挟持するタイミングを前記判定手段により判定される現像剤の量に応じて決定する決定手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、シートのカールを低減しつつ、ウォームアップに要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係る画像形成装置の一例としてのＭＦＰ装置の構成を示す説明図である。
【図２】第１実施形態に係る定着器及び定着器の近傍を示す断面模式図である。
【図３】第１実施形態に係るＭＦＰ装置の制御系を示すブロック図である。
【図４】第１実施形態に係るＣＰＵの処理動作を示すフローチャートである。
【図５】第１実施形態における定着フィルム及び加圧ローラの温度の時間変化を示すグラフである。
【図６】第１実施形態における定着フィルムと加圧ローラとの温度差と、シートのカールの大きさとの関係を示すグラフである。
【図７】（ａ）は、第１実施形態において、印字率が０［％］及び１００［％］の場合に、定着を開始するときの定着フィルムと加圧ローラとの温度差を説明するための模式図である。（ｂ）は、第１実施形態において、シートの印字率と、シートの表面と裏面との温度差が２０［℃］となるときの定着フィルムと加圧ローラとの温度差との関係を示すグラフである。
【図８】第２実施形態に係る定着器及び定着器の近傍を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。以下、シートとは、紙のみならず、布、プラスチックフィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、現像剤としてのトナーを受容可能なものを表す。画像形成装置とは、複写機、プリンタ、ファクシミリ、複合機等である。
【００１４】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る画像形成装置の一例としての複合機であるＭＦＰ（Multi  Function  Printer）装置の構成を示す説明図である。ＭＦＰ装置１００は、電子写真方式でシートＰに画像形成する装置本体１０１と、原稿の読み取りを行うリーダユニット１０２と、原稿の搬送を行うＡＤＦ（Auto  Document  Feeder）ユニット１０３とを有して構成される。
【００１５】
装置本体１０１は、全体の制御を行う制御装置２００を備えている。装置本体１０１は、制御装置２００の制御の下、リーダユニット１０２又は外部機器（コンピュータ等）から受信した画像形成指令である印刷指令及び画像データに基づき、シートＰに画像を形成する画像形成ジョブである印刷ジョブを実行する。
【００１６】
装置本体１０１は、複数のシートＰを収納するカセット１０５を備え、ピックアップローラ１０６と給送ローラ１０７によりシートＰをカセット１０５から給送する。シートＰは、リタードローラ１０８により１枚ずつ分離して給送され、その後、搬送ローラ１０９により搬送される。
【００１７】
搬送ローラ１０９により搬送されたシートＰは、回転停止しているレジストレーションローラ対１１０により斜行が矯正される。そして、レジストレーションクラッチ（不図示）を駆動連結してレジストレーションローラ対１１０を回転させることにより、シートＰが画像形成手段としての画像形成部３００へと搬送される。
【００１８】
画像形成部３００は、制御装置２００において入力を受けた画像データに対応するトナー像（現像剤像）をシートＰに形成するものである。画像形成部３００は、感光体ドラム１１１、帯電ローラ１１２、レーザスキャナ１１３、現像ローラ１１５を有する現像器１１４、及び転写手段である転写ローラ１１６を備えて構成されている。
【００１９】
画像形成部３００では、感光体ドラム１１１と帯電ローラ１１２によって感光体ドラム１１１の外周面を所定の極性の電位に一様に帯電処理する。レーザスキャナ１１３は、画像データを示す時系列のデジタル画素信号に応じて変調されたレーザ光Ｌを、感光体ドラム１１１の表面に照射することで、感光体ドラム１１１の表面に静電潜像を形成する。その後、現像器１１４の現像ローラ１１５によって、感光体ドラム１１１上の静電潜像がトナー像として現像される。転写ローラ１１６には、感光体ドラム１１１とは逆極性の電圧である転写バイアスが印加されることで、感光体ドラム１１１の表面のトナー像がシートＰ上に静電転写される。
【００２０】
トナー像が転写されたシートＰは、転写ローラ１１６により定着手段である定着器１１７に搬送される。定着器１１７は、シートＰを加熱及び加圧してシートＰにトナー像を定着させる。最後にシートＰは、排出ローラ対１２０によって排出トレイ１３５に排出される。
【００２１】
また、両面印刷の際には、定着器１１７を通過したシートＰは、排出ローラ対１２０にてスイッチバックされ、反転搬送路１２１に搬送される。その際、定着器１１７に再度、シートＰが戻らないように反転切替部材１２２によって自重で搬送パスの切り替えが行われる。反転搬送路１２１においてシートＰは２箇所の反転ローラ１２３によりレジストレーションローラ対１１０に搬送される。シートＰは、再度、レジストレーションローラ対１１０により斜行が矯正された後、画像形成部３００にてトナー像が形成され、定着器１１７にてトナー像が定着され、排出ローラ対１２０によって排出トレイ１３５に排出される。
【００２２】
また、装置本体１０１内には、温湿度検出手段である環境センサ１３７が配置されている。環境センサ１３７は、温度センサ及び湿度センサからなり、装置内の温度及び湿度を検出する。即ち、環境センサ１３７は、ＭＦＰ装置１００が置かれた環境の温度及び湿度を検出する。第１実施形態では、環境センサ１３７は、シートＰの近傍、即ちカセット１０５の近傍に配置されている。
【００２３】
環境センサ１３７を構成する温度センサは、サーミスタ、測温抵抗体、熱電対などの接触式のセンサであってもよく、非接触式のセンサであってもよい。また、環境センサ１３７を構成する湿度センサは、電気抵抗式、静電容量式のいずれの方式のものでもあってもよい。
【００２４】
図２は、第１実施形態に係る定着器及び定着器の近傍を示す断面模式図である。定着器１１７は、加熱手段としてのヒータ１２５と、第１回転体（定着回転体）である定着フィルム１１８と、第２回転体（加圧回転体）である加圧ローラ１１９と、支持体１２４と、を有する。
【００２５】
第１回転体と第２回転体のうちいずれか一方が駆動手段により駆動される駆動側の回転体であり、他方が従動側の回転体である。第１実施形態では、加圧ローラ１１９が駆動側の回転体であり、定着フィルム１１８が従動側の回転体である。加圧ローラ１１９が駆動手段であるモータ１３６により回転駆動されることにより、定着フィルム１１８が従動して回転する。
【００２６】
定着フィルム１１８は、長手方向に延びる円筒形に形成された無端状の薄肉のフィルムであり、耐熱性樹脂、例えばポリイミドで構成されている。支持体１２４は、耐熱性の部材で形成され、ヒータ１２５を支持する。定着フィルム１１８には、高圧電源回路（不図示）からの負の高圧電圧（フィルムバイアス）が印加される。
【００２７】
ヒータ１２５は、長手方向に延びて形成され、定着フィルム１１８の内側に配置されている。具体的には、ヒータ１２５は、定着フィルム１１８の内面の周方向の一部に接触（圧接）して設けられている。ヒータ１２５は、定着フィルム１１８が回転することにより、定着フィルム１１８の周方向全体を加熱する。ヒータ１２５は、通電により発熱する発熱抵抗体と、良好な熱伝導性を有するセラミック基板と、絶縁のためのガラスパターンとを有し、定着フィルム１１８と電気的に絶縁すべくガラスコーティングされている。
【００２８】
加圧ローラ１１９は、軸部材１２７と、軸部材１２７の外周面に形成された弾性部材１２８とを有している。弾性部材１２８は、例えばシリコンゴム等のゴムで構成されている。弾性部材１２８の外周面には、離型層１２９が設けられている。加圧ローラ１１９は、定着フィルム１１８よりも熱容量が大きい。即ち、定着フィルム１１８は、薄肉のフィルムであるのに対し、加圧ローラ１１９は、厚肉の弾性部材１２８を有しているため、定着フィルム１１８に比して熱容量が大きい。
【００２９】
ヒータ１２５と加圧ローラ１１９との間に定着フィルム１１８が挟まれて定着フィルム１１８と加圧ローラ１１９とが圧接することにより、所定幅のニップ部Ｎが形成される。シートＰがニップ部Ｎに搬送されて挟持されると、ヒータ１２５により加熱された定着フィルム１１８の熱と、定着フィルム１１８と加圧ローラ１１９との挟持による圧力により、シートＰ上のトナー像が加熱溶融されて定着する。
【００３０】
ヒータ１２５において、定着フィルム１１８に接触する側の面とは反対側の面には、検出手段（第１温度検出手段）としての温度センサ１３０が配置されている。したがって、温度センサ１３０は、ヒータ１２５の温度を検出する。温度センサ１３０は、例えばサーミスタである。なお、温度センサ１３０は、サーミスタに限定するものではなく、測温抵抗体、熱電対などであってもよい。また、温度センサ１３０は、接触式のセンサに限らず、非接触式のセンサであってもよい。温度センサ１３０は、ヒータ１２５を定着に必要な目標温度（定着温度）に調整するのに用いる。
【００３１】
シートＰ上のトナー像を定着するには、ヒータ１２５を目標温度に調整し、加圧ローラ１１９を矢印方向に回転させ、その状態でニップ部Ｎへトナー像を担持したシートＰをガイド１３１に沿って導入する。本実施形態では、転写ローラ１１６（及び感光体ドラム１１１）が未定着のトナー像が形成されたシートＰを定着器１１７のニップ部Ｎ（つまり、定着フィルム１１８と加圧ローラ１１９との間）へ搬送する搬送手段である。
【００３２】
シートＰは、定着フィルム１１８の外面に密着し、ニップ部Ｎにより挟持搬送される。シートＰがニップ部Ｎを通過する間に、トナー像が定着フィルム１１８の熱で加熱されてシートＰに熱定着される。
【００３３】
ニップ部Ｎを通過したシートＰは、定着フィルム１１８の面から剥離してガイド１３２を経て定着器１１７の外へと搬送される。定着器１１７の外部には搬送ローラ１３３と従動ローラ１３４とが設けられ、搬送ローラ１３３と従動ローラ１３４とのローラ対によりシートＰが搬送される。
【００３４】
図３は、第１実施形態に係るＭＦＰ装置の制御系を示すブロック図である。制御装置２００は、制御手段であるＣＰＵ（Central  Processing  Unit）２０１を備えている。また、制御装置２００は、記憶手段であるＲＯＭ（Read  Only  Memory）２０２及びＲＡＭ（Random  Access  Memory）２０３を備えている。また、制御装置２００は、計時を行う計時手段としてのタイマ２０４と、各種のインタフェース（Ｉ／Ｆ）２０５と、を備えている。なお、ＲＯＭ２０２は、書き換え可能な不揮発性のメモリ、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically  Erasable  Programmable  Read  Only  Memory）であってもよい。
【００３５】
ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２に格納された動作プログラムに従って動作し、装置全体を制御する。具体的に説明すると、ＣＰＵ２０１は、ヒータ１２５の通電制御（温度制御）、及びモータ１３６の駆動制御を行う。また、ＣＰＵ２０１は、インタフェース２０５を介して温度センサ１３０から所定のサンプリング間隔で検出温度を示すデータを取得する。また、ＣＰＵ２０１は、インタフェース２０５を介して環境センサ１３７から所定のサンプリング間隔で検出結果である検出温度及び検出湿度を示すデータを取得する。
【００３６】
ＲＯＭ２０２は、動作プログラムのほか、装置全体の制御に必要な各種のデータを予め記憶している。ＲＡＭ２０３は、一時記憶装置であり、ＣＰＵ２０１の演算結果を一時的に記憶する。タイマ２０４は、ＣＰＵ２０１の指令に基づき計時を行う。
【００３７】
図４は、第１実施形態に係るＣＰＵの処理動作を示すフローチャートである。ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２に予め記憶された動作プログラムに従い、以下の処理動作を行う。ＣＰＵ２０１は、印刷指令の入力を受けた時、印刷ジョブを開始して、第１モードである「通常モード」と第２モードである「ウォームアップ時間延長モード」のうち、いずれかを選択して実行する。「通常モード」は、ヒータ１２５、即ち定着フィルム１１８を定着に必要な目標温度に設定するウォームアップを、定着フィルム１１８の温度が目標温度に達した時点で定着を開始するモードである。「ウォームアップ時間延長モード」は、ウォームアップの時間を「通常モード」よりも延長するモードである。以下、第１モードである「通常モード」及び第２モードである「ウォームアップ時間延長モード」について具体的に説明する。
【００３８】
ＣＰＵ２０１は、環境センサ１３７の検出結果に応じて、「通常モード」及び「ウォームアップ時間延長モード」のうちいずれかを選択して実行する。詳述すると、ＣＰＵ２０１は、環境センサ１３７の検出結果（温度及び湿度）が設定値（閾値）以上であるか否かを判断する（Ｓ１０１）。
【００３９】
具体的には、ＣＰＵ２０１は、ステップＳ１０１において、以下の３つの条件全てを満たすか否かを判断する。第１の条件は、検出温度（環境温度）が設定温度（例えば２７［℃］）以上となる条件である。第２の条件は、検出湿度（環境相対湿度）が設定相対湿度（例えば７０［％］）以上となる条件である。第３の条件は、検出温度及び検出湿度から算出される絶対湿度（環境絶対湿度）が設定絶対湿度（例えば１０．１［ｋｇ／ｋｇＤ．Ａ］）以上となる条件である。これら３つの条件を満たす場合とは、シートＰの水分量が所定量以上の場合を示している。これら設定値（設定温度、設定相対湿度及び設定絶対湿度）のデータは、予めＲＯＭ２０２に記憶されている。
【００４０】
ＣＰＵ２０１は、３つの条件を満たすと判断した場合（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、即ちシートＰの水分量が多い場合、「ウォームアップ時間延長モード」に移行する（Ｓ１０２）。
【００４１】
「ウォームアップ時間延長モード」に移行したＣＰＵ２０１は、画像データから印字率を判定する（Ｓ１０３：判定手段、判定工程）。つまり、ＣＰＵ２０１は、シートＰに定着されるトナー量を判定する。
【００４２】
ここで、印字率とは、画像形成部３００によりシートＰに形成（転写）するトナー量のことであり、シートＰの面全体にトナーを形成（転写）する場合を基準として「％」で表す。例えば、印字率が０［％］とは、シートＰの面にトナーが形成されない状態を示し、印字率が１００［％］とは、シートＰの面全体にトナーが形成される状態を示す。この印字率は、画像データから算出される。
【００４３】
印刷対象となるシートＰが複数枚の場合、印字率の判定は、１ページ目のシートＰについて行う。つまり、印刷ジョブの１ページ目の印字率からシートＰに定着されるトナー量を判定する。２ページ目以降は加圧ローラ１１９とヒータ１２５（定着フィルム１１８）の温度差は微小であると想定できるからである。
【００４４】
次に、ＣＰＵ２０１は、ヒータ１２５への通電を開始（ヒータ１２５をＯＮ）することで、ウォームアップを開始する（Ｓ１０４）。その際、加圧ローラ１１９を回転駆動するモータ１３６の駆動も開始する（Ｓ１０５）。ウォームアップとは、シートＰがニップ部Ｎに入っていない状態でヒータ１２５（定着フィルム１１８）を目標温度（例えば２００［℃］）に設定する処理である。このウォームアップにおいて、定着フィルム１１８及び加圧ローラ１１９を回転（空回転）させて定着フィルム１１８の熱で加圧ローラ１１９を加熱する。
【００４５】
ここで、ヒータ１２５は定着フィルム１１８に接触しており、また、定着フィルム１１８の熱容量は低いので、定着フィルム１１８の温度はヒータ１２５の温度とほとんど変わらない。なお、第１実施形態では、温度センサ１３０は、ヒータ１２５の温度を検出するように配置されているが、定着フィルム１１８（外面）の温度を検出するように配置されていてもよい。
【００４６】
ＣＰＵ２０１は、ヒータ１２５の温度（定着フィルム１１８の温度）、即ち温度センサ１３０の検出温度が定着に必要な目標温度（例えば２００［℃］）に到達したか否かを判断する（Ｓ１０６）。ＣＰＵ２０１は、温度センサ１３０の検出温度が目標温度（２００［℃］）に到達していなければ（Ｓ１０６：Ｎｏ）、次のタイミングで再びステップＳ１０６の処理を実行する。このステップＳ１０６のループにより、ＣＰＵ２０１は、ヒータ１２５（定着フィルム１１８）を目標温度まで昇温させる。ＣＰＵ２０１は、温度センサ１３０の検出温度が目標温度に達してからは、温度センサ１３０の検出温度が目標温度を保持するようにヒータ１２５の温度（通電）を制御する。
【００４７】
図５は、第１実施形態における定着フィルム及び加圧ローラの温度の時間変化を示すグラフである。図５において、横軸が時間、縦軸が定着フィルム１１８及び加圧ローラ１１９の温度である。図５には、時刻０［ｓ］でヒータ１２５への通電を開始（ヒータ１２５により加熱を開始）した場合について図示している。
【００４８】
図５に示すように、熱容量の小さい定着フィルム１１８は、ヒータ１２５による加熱で、すぐに（図５の例では時刻１［ｓ］で）目標温度である２００［℃］まで昇温する。しかし、加圧ローラ１１９は、熱容量が大きいため、定着フィルム１１８に遅れて昇温する。
【００４９】
したがって、定着フィルム１１８の温度、即ち温度センサ１３０の検出温度が目標温度に達した時点（時刻１［ｓ］）では、定着フィルム１１８と加圧ローラ１１９との温度差が大きい。図５の例では、温度差が６０［℃］である。
【００５０】
したがって、第１実施形態では、「ウォームアップ時間延長モード」に設定されている場合、ＣＰＵ２０１は、温度センサ１３０の検出温度が目標温度（２００［℃］）に到達しても、加熱を継続して、ウォームアップの時間を延長する。つまり、ヒータ１２５による加熱を開始した時刻０［ｓ］から温度センサ１３０の検出温度が目標温度に達した時刻１［ｓ］までの昇温に要した時間（昇温時間）においてウォームアップを行うが、このウォームアップを延長して行う。
【００５１】
図６は、第１実施形態における定着フィルムと加圧ローラとの温度差と、シートのカールの大きさとの関係を示すグラフである。図６に示すグラフは、シートＰの印字率が０［％］で、環境温度が設定温度２７［℃］以上、かつ、環境相対湿度が設定相対湿度７０［％］以上、かつ、環境絶対湿度が設定絶対湿度１０．１［ｋｇ／ｋｇＤ．Ａ］以上の条件の下で測定された結果である。つまり、シートＰの水分量が所定量以上の場合に測定された結果である。
【００５２】
図６より、シートＰのカールの大きさの許容範囲の上限値を５［ｃｍ］とすると、このときの定着フィルム１１８と加圧ローラ１１９との温度差は２０［℃］となる。つまり、印字率が０［％］でシートＰの水分量が多いときに、シートＰのカールの大きさを許容範囲に収めるには、定着フィルム１１８と加圧ローラ１１９との温度差を２０［℃］以下とすればよい。この場合、シートＰの印字率が０［％］であるので、定着フィルム１１８と加圧ローラ１１９との温度差は、シートＰの表面と裏面との温度差である。なお、シートＰのカールの大きさの許容範囲の下限値は０［ｃｍ］、即ちカールが生じていない状態である。
【００５３】
シートＰの印字率が０［％］の場合、シートＰのカールの大きさを許容範囲の上限値である５［ｃｍ］とするには、図５に示すように、定着フィルム１１８と加圧ローラ１１９との温度差が２０［℃］となる時刻１０［ｓ］までウォームアップを継続すればよい。
【００５４】
ところで、シートＰの印字率（トナー量）は、画像データに応じて、０［％］以上１００［％］以下の範囲で変わる。そして、定着フィルム１１８の熱は、トナーによって遮蔽されるため、シートＰの表面と裏面との温度差は、定着フィルム１１８と加圧ローラ１１９との温度差からトナーにより遮熱される温度を差し引いた値となる。
【００５５】
仮に、シートＰの印字率が１００［％］の場合に、シートＰの印字率が０［％］の場合と同じ条件、即ち定着フィルム１１８と加圧ローラ１１９との温度差が２０［℃］となるまでウォームアップ時間を延長したとする。この場合、トナーの遮熱によりシートＰの表面と裏面との温度差は２０［℃］よりも小さくなり、シートＰのカールは５［ｃｍ］よりも小さくなる。しかし、シートＰのカールの大きさは、５［ｃｍ］程度であればよいので、余計にヒートアップの時間を延長していることになる。
【００５６】
そこで、第１実施形態では、ＣＰＵ２０１は、温度センサ１３０の検出温度が目標温度に達してからシートＰがニップ部Ｎに入るまでの時間（加熱継続時間）を、画像形成部３００によりシートＰに形成するトナー量、即ち印字率に応じて調整する（Ｓ１０７）。この加熱継続時間中は、加熱開始から目標温度に達するまでのウォームアップに引き続き、ウォームアップを延長して行うことになる。したがって、加熱継続時間は、ウォームアップの延長時間ということになる。
【００５７】
図７（ａ）は、第１実施形態において、印字率が０［％］及び１００［％］の場合に、定着を開始するときの定着フィルムと加圧ローラとの温度差を説明するための模式図である。
【００５８】
シートＰの印字率が０［％］の場合には、定着フィルム１１８が２００［℃］、加圧ローラ１１９が１８０［℃］のときに、定着フィルム１１８と加圧ローラ１１９との温度差が２０［℃］となるタイミングでシートＰの定着を開始する。この場合、シートＰの表面と裏面との温度差が２０［℃］となる。
【００５９】
一方、シートＰの印字率が１００［％］の場合には、定着フィルム１１８が２００［℃］、加圧ローラ１１９が１７０［℃］のときに、定着フィルム１１８と加圧ローラ１１９との温度差が３０［℃］となるタイミングでシートＰの定着を開始する。この場合、トナーの遮熱により１０［℃］低下し、シートＰの表面と裏面との温度差が２０［℃］となる。
【００６０】
図７（ｂ）は、第１実施形態において、シートＰの印字率と、シートＰの表面と裏面との温度差が２０［℃］となるときの定着フィルム１１８と加圧ローラ１１９との温度差との関係を示すグラフである。図７（ｂ）のグラフは、予め行った実験結果である。図７（ｂ）において、横軸は印字率であり、縦軸は定着フィルム１１８と加圧ローラ１１９との温度差である。図７（ｂ）に示すように、シートＰに形成する印字率が高くなる（トナー量が多くなる）ほど、シートＰの表面と裏面との温度差が２０［℃］となるときの定着フィルム１１８と加圧ローラ１１９との温度差が直線的に大きくなる。具体的には、定着フィルム１１８の温度は、目標温度に保持されているので、シートＰのカールの大きさを許容範囲内に保持しつつ、シートＰに形成する印字率が高い（トナー量が多い）ほど、加圧ローラ１１９の温度を低くすればよい。つまり、トナー量が多いほど定着フィルム１１８と加圧ローラ１１９とがシートＰを挟持するタイミングを早めればよい。
【００６１】
図７（ｂ）に示す実験で求めたシートＰの表面と裏面との温度差が２０［℃］となるときの定着フィルム１１８と加圧ローラ１１９との温度差を、目標温度差としてＲＯＭ２０２に予め記憶させておく。即ち、ＲＯＭ２０２には、印字率（トナー量）に対応付けた目標温度差の数値データが、テーブルデータとして予め記憶されている。なお、ＲＯＭ２０２には、テーブルデータの代わりに、印字率から目標温度差を算出する数式データを記憶させておいてもよい。
【００６２】
よって、ＣＰＵ２０１は、ステップＳ１０３にて判定した印字率（画像形成部３００によりシートＰに形成されるトナー量）に応じて、温度センサ１３０の検出温度と加圧ローラ１１９の温度との目標温度差を、ＲＯＭ２０２のデータを用いて決定する。ＣＰＵ２０１は、温度センサ１３０の検出温度が目標温度に到達した場合（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０７において、温度センサ１３０の検出温度と加圧ローラ１１９の温度との温度差が、決定した目標温度差となるように、加熱継続時間を調整する。詳述するとＣＰＵ２０１は、温度センサ１３０の検出温度と加圧ローラ１１９の温度との温度差が、目標温度差に達したか否かを判断し、温度差が目標温度差に達していない場合（Ｓ１０７：Ｎｏ）、次のタイミングで再びステップＳ１０７の判断処理を行う。よって、ＣＰＵ２０１は、ステップＳ１０７の処理を温度差が目標温度差となるまでループして行う。
【００６３】
ＣＰＵ２０１は、温度差が目標温度差に達したと判断した場合（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、１枚分のシートＰの印刷を行う（Ｓ１０８）。即ち、ＣＰＵ２０１は、未定着のトナー像が形成されたシートＰをニップ部Ｎに搬送させる。具体的には、ＣＰＵ２０１は、搬送手段である転写ローラ１１６を回転駆動して、温度差が目標温度差となるタイミングでシートＰの搬送方向の先端（下流端）がニップ部Ｎに入るように、シートＰを搬送制御する。この場合、温度センサ１３０の検出温度と加圧ローラ１１９の温度との温度差が目標温度差となるまで、シートＰをニップ部Ｎの手前で待機させておけばよい。例えば、ＣＰＵ２０１は、ステップＳ１０６で温度センサ１３０の検出温度が目標温度に達した時点でシートＰの給送を開始しておき、画像形成部３００にてトナー像をシートＰに形成させておいた状態でシートＰを待機させておけばよい。このように、ＣＰＵ２０１は、定着フィルム１１８と加圧ローラ１１９とがシートＰを挟持するタイミングをシートＰに形成されたトナー量に応じて決定する（決定手段、決定工程）。
【００６４】
なお、ニップ部ＮにシートＰの先端（下流端）が到達するタイミングが遅れるが、温度センサ１３０の検出温度と加圧ローラ１１９の温度との温度差が目標温度差となったタイミングでカセット１０５からシートＰの給送を開始してもよい。
【００６５】
ここで、ＲＯＭ２０２には、図７（ｂ）に示すような印字率が高くなるほど目標温度差が大きくなる関係となるテーブルデータ（又は数式データ）が予め記憶されている。したがって、ＣＰＵ２０１は、印字率が高いほど（トナー量が多いほど）、加熱継続時間（延長時間）を短く調整する、即ち定着フィルム１１８と加圧ローラ１１９とがシートＰを挟持するタイミングを早めることになる。
【００６６】
具体的に説明すると、図７（ｂ）に示すように、第１の印字率Ａ１には、第１の目標温度差Ｂ１が対応付けられており、第１の印字率よりも高い第２の印字率Ａ２には、第１の目標温度差Ｂ１よりも大きい第２の目標温度差Ｂ２が対応付けられているものとする。例えば、第１の印字率Ａ１が０［％］のとき、第１の目標温度差Ｂ１は２０［℃］であるが、第２の印字率Ａ２が１００［％］のとき、第２の目標温度差Ｂ２は３０［℃］である。
【００６７】
図５に示すように、ヒータ１２５により加熱を開始してから温度センサ１３０の検出温度（定着フィルム１１８の温度）が目標温度である２００［℃］に達するまでの昇温時間は、いずれの印字率Ａ１，Ａ２であっても、時間Δｔ１（１［ｓ］）である。
【００６８】
第１の印字率Ａ１（０［％］）の場合、定着フィルム１１８の温度が目標温度に達した時点（時刻１［ｓ］）から、温度差が第１の目標温度差Ｂ１（２０［℃］）となる時点（時刻１０［ｓ］）までの加熱継続時間は、時間Δｔ２１（９［ｓ］）である。
【００６９】
一方、第２の印字率Ａ２（１００［％］）の場合、定着フィルム１１８の温度が目標温度に達した時点（時刻１［ｓ］）から、温度差が第２の目標温度差Ｂ２（３０［℃］）となるのは、時刻１０［ｓ］よりも早い時刻６［ｓ］である。よって、加熱継続時間は、時間Δｔ２１よりも短い時間Δｔ２２（５［ｓ］）である。以上、図５の例では、印字率０［％］に対して印字率１００［％］の場合、加熱継続時間を４［ｓ］短縮することができる。
【００７０】
ここで、第１実施形態では、ＣＰＵ２０１は、加圧ローラ１１９の温度（具体的には、表面温度）を、温度センサ１３０の検出温度が目標温度に達した時点から経過した経過時間で推定（予測）する（予測手段）。例えば、温度センサ１３０の検出温度が目標温度に達した時点から経過した経過時間に対する加圧ローラ１１９の表面温度のデータを、実験により求めておき、予めＲＯＭ２０２に経過時間に対する加圧ローラ１１９の表面温度のデータを記憶させておけばよい。そして、ＣＰＵ２０１は、温度センサ１３０の検出温度が目標温度に達した時点からタイマ２０４に計時を行わせ、タイマ２０４の計時時間から加圧ローラ１１９の表面温度を求めればよい。
【００７１】
ＣＰＵ２０１は、１枚のシートＰの印刷完了後、即ちトナー像の定着完了後、印刷対象となる次のシートＰがあるか否かを判断する（Ｓ１０９）。
【００７２】
ＣＰＵ２０１は、次のシートＰがあると判断した場合（Ｓ１０９：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０８の処理に戻り、次のシートＰの印刷を行うよう装置本体１０１の各部を制御する。なお、２枚目以降の印刷においても温度差が目標温度差となるまで加熱継続時間を調整するようにしてもよい。
【００７３】
ＣＰＵ２０１は、次のシートＰがないと判断した場合（Ｓ１０９：Ｎｏ）、ヒータ１２５への通電を停止（ヒータ１２５をＯＦＦ）し（Ｓ１１０）、モータ１３６の駆動を停止して（Ｓ１１１）、印刷ジョブを終了する。
【００７４】
以上、ＣＰＵ２０１は、印刷指令の入力を受けたとき、ステップＳ１０４〜Ｓ１０６において、１枚目のシートＰがニップ部Ｎに入る前に、温度センサ１３０の検出温度が目標温度に達するまで、ウォームアップを行う（第１ウォームアップ処理）。そして、ＣＰＵ２０１は、ステップＳ１０７において、温度センサ１３０の検出温度を目標温度に保持する制御を行いつつ、シートＰがニップ部Ｎに入るタイミングを、印字率（トナー量）に応じて調整する（第２ウォームアップ処理）。
【００７５】
次に、ステップＳ１０１において、ＣＰＵ２０１は、上述した３つの条件のうち、１つでも満たさないと判断した場合（Ｓ１０１：Ｎｏ）、つまり、シートＰの水分量が所定量未満の場合、「通常モード」に移行する（Ｓ１１２）。換言すると、ＣＰＵ２０１は、環境センサ１３７により検出される温度及び湿度が閾値よりも低い場合、「通常モード」に移行する。
【００７６】
次に、ＣＰＵ２０１は、ヒータ１２５への通電を開始（ヒータ１２５をＯＮ）することで、ウォームアップを開始する（Ｓ１１３）。その際、加圧ローラ１１９を回転駆動するモータ１３６の駆動も開始する（Ｓ１１４）。
【００７７】
ＣＰＵ２０１は、ヒータ１２５の温度、即ち温度センサ１３０の検出温度が定着に必要な目標温度（例えば２００［℃］）に到達したか否かを判断する（Ｓ１１５）。ＣＰＵ２０１は、温度センサ１３０の検出温度が目標温度（２００［℃］）に到達していなければ（Ｓ１１５：Ｎｏ）、次のタイミングで再びステップＳ１１５の処理を実行する。このステップＳ１１５のループにより、ＣＰＵ２０１は、ヒータ１２５（定着フィルム１１８）を目標温度まで昇温させる。ＣＰＵ２０１は、温度センサ１３０の検出温度が目標温度に達してからは、温度センサ１３０の検出温度が目標温度を保持するようにヒータ１２５の温度（通電）を制御する。なお、「通常モード」におけるステップＳ１１３〜Ｓ１１５の処理は、「ウォームアップ時間延長モード」におけるステップＳ１０４〜Ｓ１０６の処理と同じである。
【００７８】
ＣＰＵ２０１は、温度センサ１３０の検出温度が目標温度に達したと判断した場合（Ｓ１１５：Ｙｅｓ）、１枚分のシートＰの印刷を行うよう装置本体１０１の各部を制御する（Ｓ１１６）。即ち、図５に示すように、温度センサ１３０の検出温度が目標温度に達した時点で、印刷を開始する。このように、ＣＰＵ２０１は、温度センサ１３０により検出される定着フィルム１１８の温度に基づいてシートＰをニップ部Ｎに搬送するタイミングを決定する。そして、１枚のシートＰの印刷後、ＣＰＵ２０１は、次のシートＰがあるか否かを判断し、次のシートＰがある場合は（Ｓ１１７：Ｙｅｓ）、次のシートＰの印刷を行うよう装置本体１０１の各部を制御する（Ｓ１１６）。
【００７９】
ＣＰＵ２０１は、次のシートＰがないと判断した場合（Ｓ１１７：Ｎｏ）、ヒータ１２５への通電を停止（ヒータ１２５をＯＦＦ）し（Ｓ１１０）、モータ１３６の駆動を停止して（Ｓ１１１）、印刷ジョブを終了する。
【００８０】
以上、ＣＰＵ２０１は、「通常モード」を選択した際には、上述した昇温時間（時間Δｔ１）に亘ってウォームアップを行う。また、ＣＰＵ２０１は、「ウォームアップ時間延長モード」を選択した際には、上述した昇温時間（時間Δｔ１）と加熱継続時間（時間Δｔ２２〜Δｔ２１）に亘ってウォームアップを行う。
【００８１】
第１実施形態によれば、シートＰの水分量が多い場合には、「ウォームアップ時間延長モード」に設定され、ウォームアップの時間が加熱継続時間、延長されるので、シートＰのカールが低減される。更に、加熱継続時間、つまり定着を開始するタイミングがトナー量に応じて調整されるため、ウォームアップに要する時間を短縮することができる。また、ステップＳ１０７からステップＳ１０９までの処理を繰り返すことで、複数枚のシートＰに対する印刷ジョブについても各シートＰのカールを低減することができる。
【００８２】
また、シートＰの水分量が少ない場合には「通常モード」に設定されるので、シートＰのカールを低減しつつ「ウォームアップ時間延長モード」よりも定着を開始するタイミングを更に早くすることができ、ウォームアップに要する時間を短縮することができる。
【００８３】
以上の「ウォームアップ時間延長モード」の制御や「ウォームアップ時間延長モード」と「通常モード」の選択制御により、ユーザが印刷要求してから印刷シートＰが排出されるまでにユーザが待つ時間を短縮することができる。
【００８４】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る画像形成装置について説明する。図８は、第２実施形態に係る定着器及び定着器の近傍を示す断面模式図である。第１実施形態では、ＣＰＵ２０１が加圧ローラ１１９の温度を推定していた。第２実施形態では、加圧ローラ１１９の温度を実測する。
【００８５】
具体的には、定着器１１７に、加圧ローラ１１９の温度を検出する第２検出手段（回転体温度検出手段）としての温度センサ１４０が配置されている。温度センサ１４０の検出結果は、図２に示すインタフェース２０５を介してＣＰＵ２０１に所定のサンプリング間隔で取得される。
【００８６】
温度センサ１４０は、接触式の温度センサでもよいが、第２実施形態では、非接触式の温度センサが用いられる。温度センサ１４０は、加圧ローラ１１９の表面に対して所定距離離れた位置に設置されている。これにより、温度センサ１４０は、加圧ローラ１１９の表面温度を非接触で検出する。
【００８７】
第２実施形態によれば、第１実施形態と同様、シートのカールを低減しつつ、ウォームアップに要する時間を短縮することができる。また、温度センサ１４０により加圧ローラ１１９の温度を実測することにより、ＣＰＵ２０１は、推定する場合よりも正確な温度データを取得することができる。
【００８８】
なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。また、実施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、実施形態に記載されたものに限定されない。
【００８９】
上述の実施形態では、第１回転体が定着フィルム１１８であるフィルム定着方式の場合について説明したが、これに限定するものではなく、定着ローラを用いたローラ定着方式の場合であってもよい。
【００９０】
また、上述の実施形態では、加熱手段が、通電により発熱する発熱抵抗体を有するヒータ１２５である場合について説明したが、これに限定するものではなく、例えば加熱コイルを用いた誘導加熱により発熱するヒータであってもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１００…ＭＦＰ装置（画像形成装置）、１１８…定着フィルム（第１回転体）、１１９…加圧ローラ（第２回転体）、１３０…温度センサ（検出手段）、２０１…ＣＰＵ（判定手段、決定手段）
【図１】
2018031899.tif 000003
【図２】
2018031899.tif 000004
【図３】
2018031899.tif 000005
【図４】
2018031899.tif 000006
【図５】
2018031899.tif 000007
【図６】
2018031899.tif 000008
【図７】
2018031899.tif 000009
【図８】
2018031899.tif 000010