(57)【要約】【課題】非接触式サーミスタを用いて加熱ローラの表面温度を検出する定着装置において、定着装置の制御機構の複雑化及び装置のコストアップを招くことなく、アンダーシュートに起因する定着不良を安全且つ確実に防止できる画像形成装置を提供する。【解決手段】ウオームアップ開始後、センターサーミスタ３７の検知温度が制御温度１６０℃に到達したとき、印刷信号受信時においてローラ温度が所定温度（例えば１２０℃）よりも低く、且つ印刷出力信号に含まれる印刷データが所定枚数以上である場合には、通電のＯＮ／ＯＦＦ１サイクル中のＯＮ時間の割合（ＤＵＴＹ比）をローラ温度が下降する所定値としてハロゲンヒータ２８への通電のＯＮ／ＯＦＦを強制的に繰り返す第２の制御を実行する。【選択図】図４
2008111949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に加熱手段が配置された加熱ローラと、該加熱ローラに対向配置され用紙を挿通させるニップを形成する加圧ローラとから成る定着ローラ対を有し、用紙上の未定着トナーを定着する定着装置と、
前記加熱ローラの通紙領域に対向配置され非接触状態で前記加熱ローラの表面温度を検知する第１検知手段と、
該第１検知手段の検知結果に応じて前記加熱手段への通電を制御する制御手段と、を備え、前記第１検知手段の検知結果が所定の制御温度に到達した場合に前記加熱手段への通電のＯＮ／ＯＦＦを切り換える第１の制御を行う画像形成装置において、
前記制御手段は、ウオームアップ時に所定枚数以上の連続印刷が入力され、且つ印刷開始信号を受信した時の前記加熱ローラの表面温度が所定値以下であるときは、前記第１検知手段の検知結果が最初に前記制御温度以上に上昇した時点から、再び前記制御温度に低下するまで、若しくは連続印刷が終了するまでのうちいずれか早い時点までの間、前記加熱ローラの表面温度が下降する所定のＤＵＴＹ比により通電のＯＮ／ＯＦＦを繰り返す第２の制御を実行することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第２の制御に用いられるＤＵＴＹ比は、印刷開始信号を受信した時の前記加熱ローラの表面温度と前記制御温度との温度差に基づいて設定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】
前記加熱ローラの非通紙領域には、接触状態で前記加熱ローラの表面温度を検知する第２検知手段が配置されており、該第２検知手段を用いて印刷開始信号を受信した時の前記加熱ローラの表面温度を検知することを特徴とする請求項１又は請求項２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、加熱ローラ及び加圧ローラを有する熱ローラ定着方式の定着装置を備えた複写機、ファクシミリ及びプリンタ等の画像形成装置に関するものであり、特に、定着温度を一定に維持するための温度制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスを用いた従来の画像形成装置においては、帯電ユニットにより一様に帯電された感光体ドラム等の像担持体上に露光ユニットからレーザ照射を行うことにより、帯電を部分的に減衰させた所定の静電潜像を形成し、現像ユニットにより静電潜像にトナーを付着させてトナー像（可視像）とした後、転写手段を用いてトナー像を記録媒体上に転写し、定着装置により未定着トナーを加熱、加圧して永久像とする画像形成プロセスが実行される。また、定着装置としては、ニップを形成する定着ローラ対のうち少なくとも一方のローラに熱源を内蔵させて定着ローラ（加熱ローラ）とし、このローラ対のニップ部に未定着トナー像を担持した記録媒体を挿通することによってトナーを定着する熱ローラ定着方式が広く用いられている。
【０００３】
熱ローラ定着方式の定着装置の構成を図６に示す。定着装置１０１のハウジングは上ハウジング１０１ａ及び下ハウジング１０１ｂから構成されており、上ハウジング１０１ａ内には、図中時計回りに回転する加熱ローラ１０２ａが収納され、下ハウジング１０１ｂ内には反時計回りに回転する加圧ローラ１０２ｂが収納されている。加熱ローラ１０２ａ内にはヒータ１０３が内蔵されており、加圧ローラ１０２ｂは図示しない付勢手段により所定の圧力で加熱ローラ１０２ａに圧接されている。加熱ローラ１０２ａ及び加圧ローラ１０２ｂは、定着ニップ部Ｎを通過する用紙上の未定着トナーを定着させる定着ローラ対１０２を構成している。
【０００４】
転写ローラ（図示せず）によりトナー像が転写され、図６の右方向から搬送されてきた用紙は、上流側の導入口１０５ａより定着装置１０１内に搬入される。導入口１０５ａには定着進入ガイド１０６が設けられており、用紙の先端が定着進入ガイド１０６に沿って定着ローラ対１０２に案内されて、定着ローラ対１０２の定着ニップ部Ｎを通過する。このとき所定の温度及び圧力により加熱、加圧され、用紙上のトナー像が永久像とされる。その後、用紙は下流側の排出口１０５ｂより定着装置１０１の外部に搬送され、排出ローラ（図示せず）により画像形成装置の外部に排出される。このように構成された定着装置１０１では、加熱ローラ１０２ａの表面温度を一定に保持するため、加熱ローラ１０２ａに接触して表面温度を検知するサーミスタ１０４が設けられている。
【０００５】
従来、定着ローラ対の温度検出素子としては接触式サーミスタが広く用いられてきたが、接触式サーミスタは検知精度が高い反面、ローラ表面に接触させて使用するため、通紙領域に接触させた場合、ローラとサーミスタとの摩擦によりローラ表面に傷や削れが発生し、その部分の定着性能が低下して縦スジや定着不良等の不具合の原因となる。また、未定着トナーや紙粉の付着による誤検知の問題もあり、これを防止するためサーミスタのクリーニング手段を設ける方法もあるが、クリーニング動作により連続通紙時のウオームアップ時間が増加するとともに、装置のコストアップにも繋がる。
【０００６】
一方、接触式サーミスタを非通紙領域に接触させた場合、ローラの耐久性低下の問題は少ない反面、非通紙領域の温度から通紙領域の温度を予測して制御を行うため、用紙のサイズや厚み等に応じて制御条件を細かく設定する必要が生じ、想定外のサイズの用紙が通紙された場合におけるローラ表面温度の安定性の面で問題があった。また、ローラ中央部及び端部でのヒータの配熱特性、供給電圧の低下、機外環境等の外的要因の変化に対して制御に余裕を持たせることも困難であり、画像形成装置の機種が異なる場合、或いは同一機種であっても設計変更があった場合には再度設定を見直す必要があるという設計上の問題点もあった。
【０００７】
そこで、例えば赤外線により温度検知を行う非接触式サーミスタを通紙領域に対向配置し、ローラ表面からの輻射熱を検知する方法が用いられる。この方法によれば、連続通紙時におけるローラ表面の通紙領域の温度安定性を確保できる上、サーミスタの接触に起因する上記の諸問題が発生しない。また、接触式サーミスタと非接触式サーミスタの組み合わせによりローラ表面温度をさらに精密に制御する方法も提案されている。
【０００８】
しかし、非接触式サーミスタにより温度制御を行う場合、ローラ表面からの輻射熱を検知するため、実際のローラ表面温度の変化に遅れて検知温度が変化するというサーミスタの応答性の問題が生じる。具体的には、印刷開始時点においてローラ表面温度が定着温度よりも低い場合、ヒータを全点灯（ＯＮ）させて非接触式サーミスタの検知温度が所定の制御温度となるまでローラを加熱するが、非接触式サーミスタの検知温度は実際のローラ表面温度の上昇に遅れて追従することになる。
【０００９】
つまり、図７に示すように、検知温度が制御温度（１６０℃）に到達した時点では実際のローラ表面温度が目標温度（１８０℃）を超えて上昇する、いわゆるオーバーシュートが発生している。その時点でヒータへの通電は遮断（ＯＦＦ）され、ローラ表面温度は低下し始めるが、検知温度はしばらく上昇し続け、さらに遅れて制御温度に低下するまでヒータへの通電は遮断されたままとなる。これにより、実際のローラ表面温度が目標温度よりも低くなる、いわゆるアンダーシュート（図の破線円内）が発生する。
【００１０】
この状態で印刷が実行された場合、実際のローラ表面温度は目標温度よりも低く、且つ非接触式サーミスタの検知温度が制御温度に低下するまでヒータによる熱供給が全く行われない状態で通紙されるため、定着不良が発生する可能性が高くなる。
【００１１】
特許文献１には、非通紙領域のローラ表面温度が所定値よりも低いときは、通紙領域のローラ表面温度に係わらずヒータを強制的にＯＮすることにより、ウオームアップ直後の通紙によるローラ端部（非通紙領域）温度のアンダーシュートを防止する方法が開示されている。しかし、非通紙領域のローラ表面温度に基づいてヒータを強制的にＯＮする特許文献１の制御では、ウオームアップ直後における通紙領域と非通紙領域の温度差に起因するローラ端部温度のアンダーシュートは防止できるものの、非接触式サーミスタの応答性に起因するアンダーシュートを効果的に防止することはできなかった。
【特許文献１】特開平１０−３０１４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑み、非接触式サーミスタを用いて加熱ローラの表面温度を検出する定着装置において、定着装置の制御機構の複雑化及び装置のコストアップを招くことなく、アンダーシュートに起因する定着不良を安全且つ確実に防止でき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】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明は、内部に加熱手段が配置された加熱ローラと、該加熱ローラに対向配置され用紙を挿通させるニップを形成する加圧ローラとから成る定着ローラ対を有し、用紙上の未定着トナーを定着する定着装置と、前記加熱ローラの通紙領域に対向配置され非接触状態で前記加熱ローラの表面温度を検知する第１検知手段と、該第１検知手段の検知結果に応じて前記加熱手段への通電を制御する制御手段と、を備え、前記第１検知手段の検知結果が所定の制御温度に到達した場合に前記加熱手段への通電のＯＮ／ＯＦＦを切り換える第１の制御を行う画像形成装置において、前記制御手段は、ウオームアップ時に所定枚数以上の連続印刷が入力され、且つ印刷開始信号を受信した時の前記加熱ローラの表面温度が所定値以下であるときは、前記第１検知手段の検知結果が最初に前記制御温度以上に上昇した時点から、再び前記制御温度に低下するまで、若しくは連続印刷が終了するまでのうちいずれか早い時点までの間、前記加熱ローラの表面温度が下降する所定のＤＵＴＹ比により通電のＯＮ／ＯＦＦを繰り返す第２の制御を実行することを特徴としている。
【００１４】
なお、本明細書中においては、通電のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う場合のＯＮ／ＯＦＦ１サイクルにおけるＯＮ時間の割合をＤＵＴＹ比という。
【００１５】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記第２の制御に用いられるＤＵＴＹ比は、印刷開始信号を受信した時の前記加熱ローラの表面温度と前記制御温度との温度差に基づいて設定されることを特徴としている。
【００１６】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記加熱ローラの非通紙領域には、接触状態で前記加熱ローラの表面温度を検知する第２検知手段が配置されており、該第２検知手段を用いて印刷開始信号を受信した時の前記加熱ローラの表面温度を検知することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の第１の構成によれば、第１検知手段の検知結果が所定の制御温度まで上昇した後も、加熱ローラの表面温度が下降するような所定のＤＵＴＹ比で通電のＯＮ／ＯＦＦを強制的に繰り返す第２の制御を実行することにより、加熱手段への通電を完全にＯＦＦとする従来の制御に比べてローラ表面温度が緩やかに下降する。従って、ウオームアップ直後のローラ温度のアンダーシュートによる定着不良の発生を効果的に防止可能となる。また、第１検知手段の検知結果が再び制御温度に低下したとき、若しくは連続印刷が終了したときは第２の制御を終了することにより、強制的に通電を行う第２の制御が必要最低限となり、装置の安全性も確保できる。
【００１８】
本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、印刷開始信号を受信した時の加熱ローラの表面温度と制御温度との温度差に基づいて第２の制御に用いられるＤＵＴＹ比を設定することにより、アンダーシュートの防止効果と温度上昇に対する安全性の両方を考慮した最適なＤＵＴＹ比を設定することができる。
【００１９】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の画像形成装置において、加熱ローラの非通紙領域に配置される接触式の第２検知手段を用いて印刷開始信号を受信した時の加熱ローラの表面温度を高精度に検知することにより、装置の動作状態や使用環境に係わらず安定した温度制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の給紙機構を備えた画像形成装置の概略構成図である。画像形成装置（ここではカラープリンタ）１００では、コピー動作を行う場合、装置本体内において、図中の反時計回りに回転する感光体ドラム１が帯電ユニット２により一様に帯電される。そして、パーソナルコンピュータ等から画像入力部（図示せず）に入力された原稿画像データに基づいて露光ユニット３から感光体ドラム１上にレーザビームが照射され、感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。
【００２１】
感光体ドラム１は、例えばアルミドラムに感光層が積層されたものであり、帯電ユニット２により表面を帯電させるようになっている。そして、露光ユニット３からのレーザビームを受けた表面に帯電を減衰させた静電潜像を形成する。感光層を形成する感光材料としては、アモルファスシリコン感光体や正帯電有機感光体（正ＯＰＣ感光体）が用いられる。感光層として正ＯＰＣを用いた場合、オゾン等の発生が少なく帯電が安定しており、特に単層構造の正ＯＰＣは長期間使用して膜厚が変化した場合においても感光特性に変化が少なく、画質も安定するため長寿命のシステムには好適に用いられる。
【００２２】
４はトナーを感光体ドラム１上に供給するロータリー式の現像ユニットである。現像ユニット４は、現像装置とトナー容器が一体化されたカートリッジ式のイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色の現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄを備えており、現像装置４ａ〜４ｄを感光体ドラム１に対向する位置に順次回転移動させることにより、感光体ドラム１上の静電潜像に正極性トナーが付着されて各色のトナー像が形成される。
【００２３】
５はトナー像が転写される中間転写ベルトであり、中間転写ローラ６ａ、６ｂ、ベルト駆動ローラ８及び従動ローラ９に掛け渡され、感光体ドラム１に当接しながら図示しない駆動手段により図中の時計回りに回転する。中間転写ベルト５には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。
【００２４】
ユーザにより画像形成開始が入力されると、所定のタイミングにより感光体ドラム１上にイエローのトナー像の形成を行う。そして、負極性の転写バイアスが印加された中間転写ローラ６ａ、６ｂにより感光体ドラム１上のイエローのトナー像が中間転写ベルト５上に転写される（一次転写）。その後、感光体ドラム１の表面に残留したトナーがクリーニングローラ７ａ及びクリーニングブレード７ｂにより除去され、現像ユニット４は所定量（ここでは９０°）回転して、上記と同様に今度はマゼンタのトナー像が感光体ドラム１上に形成され、中間転写ベルト５上に転写される。
【００２５】
以下、上述と同様の方法により、感光体ドラム１からシアン及びブラックのトナー像が中間転写ベルト５上に転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。１５は中間転写ベルト５の下部に位置する転写ローラであり、１６は中間転写ベルト５表面の残留トナーを除去するベルトクリーニングブレードである。
【００２６】
上記のようにトナー像が形成された中間転写ベルト５に向けて、用紙Ｐが給紙機構（給紙カセット）１０からピックアップローラ１１、給紙ローラ対１２、搬送ローラ１３ａ、１３ｂ及びレジストローラ対１４を経由して搬送され、中間転写ベルト５の表面に順次形成されたフルカラーのトナー像が負極性の転写バイアスが印加された転写ローラ１５により用紙Ｐ上に一度に転写される（二次転写）。そして、トナー像が転写された用紙Ｐは加熱ローラ１７ａ及び加圧ローラ１７ｂから成る定着ローラ対１７を備えた定着装置１８に搬送されてトナー像が定着される。定着装置１８を通過した用紙Ｐは、用紙搬送路１９及び排出ローラ対２０を介して排出トレイ２１に排出される。
【００２７】
図２は、図１における定着装置の概略構成を示す側面断面図であり、矢印Ａは用紙の搬送方向を示している。図２に示すように、定着装置１８は、加熱ローラ１７ａ、加圧ローラ１７ｂ及びこれらのローラを回転自在に支持するハウジング２５から構成されている。ハウジング２５は、加熱ローラ用ハウジング２５ａと加圧ローラ用ハウジング２５ｂとから成り、ハウジング２５ａが加熱ローラ１７ａを、ハウジング２５ｂが加圧ローラ１７ｂをそれぞれ覆うよう構成されている。また、ハウジング２５の用紙搬送方向上流側には、用紙Ｐを定着装置１８内に導入するための導入口２６が設けられ、ハウジング２５の用紙搬送方向下流側には、導入口２６から導入された用紙を排出するための排出口２７が設けられている。
【００２８】
加熱ローラ１７ａとしては、例えば熱伝導性に優れたアルミや鉄等の金属から成る円筒形状の芯金上に、フッ素樹脂のコーティングやチューブを被覆しただけの、いわゆるハードローラが用いられる。また、加熱ローラ１７ａの芯金内部には熱源であるハロゲンヒータ２８が設けられている。加圧ローラ１７ｂとしては、合成樹脂、金属その他材料から構成される円筒形状の基材上にシリコンゴム等の弾性層が形成され、この弾性層の表面がフッ素樹脂等の離形性に優れた樹脂で覆われたものが用いられる。
【００２９】
これらの加熱ローラ１７ａ及び加圧ローラ１７ｂは、用紙Ｐの搬送方向（矢印Ａ方向）に対して直交するように、それぞれの両端部に設けられた軸受（図示せず）によってハウジング２５ａ、２５ｂにそれぞれ回転自在に支持されている。加圧ローラ１７ｂは、加熱ローラ１７ａに所定の圧力で圧接されて加熱ローラ１７ａに従動回転する。そして、加熱ローラ１７ａと加圧ローラ１７ｂとの圧接部分（定着ニップ部）へと搬送される用紙Ｐを加熱及び加圧することにより、粉体状態の未定着トナーを溶融定着させるよう構成されている。
【００３０】
次に、加熱ローラ１７ａの表面温度を検知する温度検知手段について説明する。温度検知手段としては、幅方向略中央領域（通紙領域）の表面温度を検知するセンターサーミスタ３７と、幅方向端部領域（非通紙領域）の表面温度を検知するエッジサーミスタ３８とが配設されている。センターサーミスタ３７は、加熱ローラ１７ａの通紙領域上に配置されるため、加熱ローラ１７ａに接触配置すると、センターサーミスタ３７との摩擦により加熱ローラ１７ａ表面に傷や削れが発生し、その部分の定着性能が低下して縦スジや定着不良等を生じるおそれがある。そのため、加熱ローラ１７ａ表面との間に所定の間隔を隔てて配置される赤外線感温式サーミスタ等の非接触式サーミスタが用いられる。
【００３１】
一方、エッジサーミスタ３８は加熱ローラ１７ａの非通紙領域に配置されるため、加熱ローラ１７ａの表面に接触してその表面温度を高精度に検知することができる接触式サーミスタが用いられる。
【００３２】
図３は、本発明の画像形成装置の制御経路を示すブロック図である。図１及び図２と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。画像形成装置１００は、画像入力部３０、ＡＤ変換部３１、画像形成部３２、制御部３３、記憶部３４、操作パネル３５、センターサーミスタ３７、エッジサーミスタ３８、給紙機構１０及び定着装置１８を含む構成である。
【００３３】
画像入力部３０は、画像形成装置１００が複写機である場合、複写時に原稿を照明するスキャナランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するＣＣＤ等から構成される画像読取部であり、画像形成装置１００が図１のようなプリンタである場合、パーソナルコンピュータ等から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部３０より入力された画像信号はＡＤ変換部３１においてデジタル信号に変換された後、後述する記憶部３４内の画像メモリ６０に送出される。
【００３４】
画像形成部３２は、感光体ドラム１、帯電ユニット２、露光ユニット３、現像ユニット４、中間転写ベルト５、転写ローラ１５等を含み、例えばフルカラー画像を形成する場合、ＡＤ変換部３１において変換されたデジタル信号に基づいて感光体ドラム１上に静電潜像を形成し、現像ユニット４により各色のトナー像に現像する。これを中間転写ベルト５上の所定位置に順次転写し、フルカラー画像を形成した後、転写ローラ１５により給紙機構１０から搬送されてくる用紙上に一括して転写する。画像形成プロセスの詳細については既に図１を用いて説明したのでここでは省略する。
【００３５】
記憶部３４は、画像メモリ６０、ＲＡＭ６１、及びＲＯＭ６２を備えており、画像メモリ６０は、画像入力部３０で読み取られ、ＡＤ変換部３１においてデジタル変換された画像信号を記憶し、制御部３３に送出する。ＲＡＭ６１及びＲＯＭ６２は、制御部３３の処理プログラムや処理内容等を記憶する。
【００３６】
また、ＲＡＭ６１（或いはＲＯＭ６２）には、加熱ローラ１７ａ内のハロゲンヒータ２８（図２参照）の温度制御に用いられる電流のＯＮ／ＯＦＦサイクルが、ウオームアップ開始時のローラ表面温度に対応して記憶されている。このＯＮ／ＯＦＦサイクルは、後述する第２の制御を実行する場合に読み出されて制御部３３に送出される。
【００３７】
操作パネル３５は、複数の操作キーから成る操作部と、設定条件や装置の状態等を表示する表示部（いずれも図示せず）とから構成されており、ユーザが印刷条件等の設定や印刷開始命令を入力する他、画像形成装置１００がファクシミリ機能を有する場合は記憶部３４にファクシミリ送信先を登録し、さらに登録された送信先の読み出しや書き換えを行う等の種々の設定にも使用される。
【００３８】
制御部３３は、設定されたプログラムに従って画像入力部３０、画像形成部３２、給紙機構１０、定着装置１８やそれらを駆動するモータ及びクラッチ（図示せず）を全般的に制御するとともに、画像入力部３０から入力された画像信号を、必要に応じて変倍処理或いは階調処理して画像データに変換する。露光ユニット３は、処理後の画像データに基づいてレーザ光を照射し、感光体ドラム１上に潜像を形成する。さらに制御部３３は、センターサーミスタ３７及びエッジサーミスタ３８により検知された加熱ローラ１７ａの表面温度の検知結果に基づいて、加熱ローラ１７ａの表面温度を制御する機能も有している。      
【００３９】
図４は、本発明の定着温度制御を実行した場合の加熱ローラの表面温度変化及びセンターサーミスタの検知温度変化を示すグラフである。図１〜図３を参照しながら、図４を用いて画像形成装置のウオームアップ時における加熱ローラ１７ａの表面温度（以下、単にローラ温度という）の制御動作について説明する。制御部３３に印刷出力信号が送信されると、制御部３３から定着装置１８に駆動信号が送信され、同時にハロゲンヒータ２８への通電をＯＮとしてローラ温度を目標温度（ここでは１８０℃）まで上昇させる。そして、センターサーミスタ３７の検知温度が制御温度（ここでは１６０℃）に到達するまでは従来（図７参照）と同様である。
【００４０】
次に、印刷開始時点においてローラ温度が所定温度（例えば１２０℃）よりも低く、且つ印刷出力信号に含まれる印刷データが所定枚数以上であることを条件（トリガー）として、センターサーミスタ３７の検知温度が制御温度である１６０℃に到達した時点、即ち図７では通常のＯＮ／ＯＦＦ制御（以下、第１の制御という）を実行するためハロゲンヒータ２８への通電をＯＦＦとする時点より、通電のＯＮ／ＯＦＦ１サイクル中のＯＮ時間の割合（ＤＵＴＹ比）をローラ温度が下降する所定値に設定してハロゲンヒータ２８への通電のＯＮ／ＯＦＦを強制的に繰り返す制御（以下、第２の制御という）を実行する。
【００４１】
具体的には、例えばＤＵＴＹ比を６０％と設定することにより、ハロゲンヒータ２８への通電をＯＦＦ（ＤＵＴＹ比０％）とする従来の制御（図の破線）に比べてローラ温度は緩やかに下降する。従って、センターサーミスタ３７の温度検知が比較的小さなタイムラグでローラ温度の下降に追従可能となるため、センターサーミスタ３７の検知遅れに起因する通紙領域の表面温度の大幅な低下（アンダーシュート）が抑制され、ウオームアップ時の定着不良の発生を防止可能となる。
【００４２】
なお、第２の制御の継続時間は予め設定された所定時間とするのではなく、センターサーミスタ３７の検知温度が制御温度に低下した時点までとし、その後は第１の制御に移行する。これにより、第１の制御への切り換えは常に制御温度で行われることとなり、制御の切り換わり時におけるアンダーシュートの問題も発生しなくなる。また、検知温度が制御温度に低下するまでに印刷が終了した時は、その時点で第２の制御も終了する。
【００４３】
ここで、第２の制御におけるＤＵＴＹ比が小さすぎる場合、従来のように初めから第１の制御を行いハロゲンヒータ２８への通電をＯＦＦとする場合と同様に、ローラ温度の急激な低下が発生する。一方、第２の制御におけるＤＵＴＹ比が大きすぎる場合、ローラ温度が逆に上昇してしまいセンターサーミスタ３７の検知温度が制御温度まで低下しないため、本発明の温度制御は成立しなくなる。
【００４４】
従って、第２の制御におけるＤＵＴＹ比は、センターサーミスタ３７の検知温度が必ず低下し、且つローラ温度が急激に低下しない範囲に設定する必要がある。このＤＵＴＹ比の適正な範囲は、画像形成装置の仕様、特に加熱ローラ１７ａやハロゲンヒータ２８の仕様によって変化するため、使用する加熱ローラ１７ａやハロゲンヒータ２８に応じて適宜設定すれば良い。
【００４５】
また、第２の制御における通電のＯＮ／ＯＦＦサイクルを短くするほどローラ温度の下降が緩やかとなる反面、制御部３３の負荷も大きくなる。そのため、ＯＮ／ＯＦＦサイクル１回当たりの時間についてもローラ温度の下降が急激にならず、且つ制御部３３に過度の負荷とならない程度に設定するのが望ましい。
【００４６】
なお、単発印刷を繰り返し行う場合、或いは連続印刷であっても所定枚数以下である場合は、センターサーミスタ３７の検知温度が制御温度に到達した後、再び検知温度が制御温度に低下するまでハロゲンヒータ２８への通電をＯＦＦとする第１の制御のみでも、ローラ温度のアンダーシュートが発生する前に用紙が定着ローラ対１７を通過し終えるので定着不良は発生しない。
【００４７】
また、印刷開始信号の受信時においてローラ温度がある程度高く、目標温度との温度差が小さい場合はローラ温度を急激に上昇させる必要はないため、ローラ温度の下降時にアンダーシュートは発生しない。さらに、装置の安全性を考慮すると、強制的な通電を行う第２の制御は必要最小限に抑えた方が無難である。そのため、印刷開始信号を受信した時のローラ温度が所定値以下であり、且つ連続印刷が所定枚数以上であるという条件付きで第２の制御を行うことが望ましい。
【００４８】
図５は、本発明の定着温度制御手順を示すフローチャートである。図１〜図４を参照しながら、図５のステップに従い画像形成時のローラ温度制御について説明する。先ず、操作パネル３５の操作により送信された印刷出力信号を制御部３３が受信し（ステップＳ１）画像形成が開始されると、センターサーミスタ３７及びエッジサーミスタ３８による通紙領域のローラ温度（以下、検知温度Ｔ１）及び非通紙領域のローラ温度（以下、検知温度Ｔ２）の検知が開始され（ステップＳ２）、同時にハロゲンヒータ２８への通電によりウオームアップが開始される（ステップＳ３）。
【００４９】
次に、センターサーミスタ３７の検知温度Ｔ１が制御温度１６０℃以上であるか否かが判断される（ステップＳ４）。Ｔ１が１６０℃以上である場合は実際のローラ温度も目標温度１８０℃に到達している。そして、所定枚数以上の連続印刷であるか否かが判断され（ステップＳ５）、単発印刷の場合、或いは印刷枚数が所定枚数以下である場合はアンダーシュートが発生する前に全ての印刷が終了するため、温度制御は行わずに通電をＯＦＦとし（ステップＳ６）、そのまま印刷を実行して処理を終了する。
【００５０】
ステップＳ５で連続印刷枚数が所定枚数以上である場合、次にウオームアップ開始時であるステップＳ１においてエッジサーミスタ３８の検知温度Ｔ２が所定温度（例えば１２０℃）以下であったか否かが判断される（ステップＳ７）。Ｔ２が１２０℃以上であった場合は、初めから第１の制御を行ってもアンダーシュートは発生しないため（１）に進み、ハロゲンヒータ２８への通電をＯＦＦとする（ステップＳ８）。そして、印刷が終了したか否かが判断され（ステップＳ９）、終了している場合は（３）に進み処理を終了する。印刷継続中の場合は検知温度Ｔ１が１６０℃以下に低下したか否かが判断され（ステップＳ１０）、１６０℃以下に低下した場合はハロゲンヒータ２８への通電を再開する（ステップＳ１１）。
【００５１】
そして、印刷が終了したか否かが判断され（ステップＳ１２）、ハロゲンヒータ２８への通電中に印刷が終了した場合は（４）に進み、通電をＯＦＦとして（ステップＳ６）処理を終了する。また、印刷継続中の場合は検知温度Ｔ１が１６０℃以上に上昇したか否かが判断され（ステップＳ１３）、１６０℃以上に上昇した場合は再び（１）に戻ってハロゲンヒータ２８への通電をＯＦＦとし（ステップＳ８）、以後印刷が終了するまで第１の制御を繰り返す（ステップＳ９〜Ｓ１３）。
【００５２】
一方、ステップＳ７でＴ２が１２０℃以下であった場合は、連続印刷中のアンダーシュートの発生を防止する必要がある。そこで、ウオームアップ時の検知温度Ｔ２に基づいて通電時のＤＵＴＹ比を決定する（ステップＳ１４）。具体的には、Ｔ２が８０℃未満の場合は６０％、８０℃以上１２０℃未満の場合は３０％というように検知温度Ｔ２に対応させてＤＵＴＹ比を設定し、テーブル化したものを記憶部３４に記憶しておく。そして、実際の検知温度Ｔ２に対応するＤＵＴＹ比を読み出して制御部３３に送信する。制御部３３は決定されたＤＵＴＹ比にてハロゲンヒータ２８への通電のＯＮ／ＯＦＦを繰り返す（ステップＳ１５）。
【００５３】
その後、Ｔ１が１６０℃以下に低下したか否かが判断され（ステップＳ１６）、Ｔ１が１６０℃まで低下していない場合は印刷が終了しかた否かが判断され（ステップＳ１７）、終了している場合は通電をＯＦＦとして（ステップＳ６）処理を終了する。印刷継続中の場合はステップＳ１５に戻り、第２の制御を継続する（ステップＳ１５〜Ｓ１７）。
【００５４】
ステップＳ１６においてＴ１が１６０℃以下になった場合は（２）に進み、第２の制御から第１の制御に切り換えて通電を継続する（ステップＳ１１）。以下、印刷が終了するまで第１の制御を繰り返す（ステップＳ１２〜Ｓ１１）。
【００５５】
図５の制御では、ウオームアップ開始時のローラ温度としてエッジサーミスタ３８の検知温度Ｔ２を用いているが、例えばエッジサーミスタ３８を設けずに、センターサーミスタ３７の検知温度Ｔ１のみを用いて制御を行うこともできる。しかし、センターサーミスタ３７は非接触式サーミスタであるため、装置の動作状態や周囲の環境温度により検知精度にばらつきが生じるおそれがある。従って、高精度な温度検知が可能な接触式のエッジサーミスタ３８を設け、エッジサーミスタ３８の検知温度Ｔ２を用いて第２の制御の要否及びＤＵＴＹ比を決定することが好ましい。これにより、装置の使用条件や使用環境に係わらず安定した温度制御が可能となる。
【００５６】
なお、ジャム等により用紙が正常に通紙されなかった場合等、第２の制御による強制通電中に何らかの原因により予期しないローラ温度上昇が発生することも考えられる。そこで、第２の制御中であっても、センターサーミスタ３７の検知温度が所定温度（例えば１８０℃）に到達したときは制御を終了するように設定しておき、不測の温度上昇に対する安全性を確保しておくことが好ましい。
【００５７】
その他本発明は、上記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態においては第２の制御におけるＤＵＴＹ比をローラ温度の初期値に応じて２段階に設定したが、１段階としても良いし、３段階以上に設定しても良い。また、ローラ温度の初期値とＤＵＴＹ比との関係をテーブル化して予め記憶させておく代わりに、ローラ温度の初期値と制御温度との温度差に基づいて最適なＤＵＴＹ比をその都度算出するようにしても良い。
【００５８】
また、本発明は図１に示したようなカラープリンタに限らず、モノクロプリンタ、モノクロ及びカラー複写機、ファクシミリ等の、熱ローラ定着方式の定着装置を備えた他の画像形成装置にも適用できるのはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、内部に加熱手段が配置された加熱ローラと、該加熱ローラに対向配置され用紙を挿通させるニップを形成する加圧ローラとから成る定着ローラ対を有し、用紙上の未定着トナーを定着する定着装置と、加熱ローラの通紙領域に対向配置され非接触状態で前記加熱ローラの表面温度を検知する第１検知手段と、該第１検知手段の検知結果に応じて加熱手段への通電を制御する制御手段と、を備え、第１検知手段の検知結果が所定の制御温度に到達した場合に加熱手段への通電のＯＮ／ＯＦＦを切り換える第１の制御を行う画像形成装置において、制御手段は、ウオームアップ時に所定枚数以上の連続印刷が入力され、且つ印刷開始信号を受信した時の加熱ローラの表面温度が所定値以下であるときは、第１検知手段の検知結果が最初に制御温度以上に上昇した時点から、再び制御温度に低下するまで、若しくは連続印刷が終了するまでのうちいずれか早い時点までの間、加熱ローラの表面温度が下降する所定のＤＵＴＹ比により通電のＯＮ／ＯＦＦを繰り返す第２の制御を実行する。
【００６０】
これにより、ウオームアップ直後の通電ＯＦＦによる通紙領域の加熱ローラ温度のアンダーシュートが抑制され、連続印刷時における定着不良の発生を効果的に防止できる、優れた画像形成装置を提供することができる。また、強制的に通電を行う第２の制御は遅くとも第１検知手段の検知結果が制御温度に低下するまでに終了するため、装置の安全性も確保される。
【００６１】
また、印刷開始信号を受信した時の加熱ローラの表面温度と制御温度との温度差に基づいて最適なＤＵＴＹ比が設定されるので、アンダーシュートの防止効果と温度上昇に対する安全性とを兼備した画像形成装置となる。
【００６２】
また、接触式の第２検知手段を設け、第２検知手段を用いて印刷開始信号を受信した時の加熱ローラの表面温度を高精度に検知する構成とすれば、装置の動作状態や使用環境に係わらず安定した定着温度制御が可能な画像形成装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】は、本発明の画像形成装置の概略構成図である。
【図２】は、本発明の画像形成装置に用いられる定着装置の構成例を示す側面断面図である。
【図３】は、本発明の画像形成装置の制御経路を示すブロック図である。
【図４】は、本発明の定着温度制御を実行した場合の加熱ローラの表面温度変化及びセンターサーミスタの検知温度変化を示すグラフである。
【図５】は、本発明の画像形成装置における定着温度制御手順を示すフローチャートである。
【図６】は、従来の定着装置の概略構成を示す側面断面図である。
【図７】は、従来の定着温度制御を実行した場合の加熱ローラの表面温度変化及び非接触式サーミスタの検知温度変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６４】
１７      定着ローラ対
１７ａ    加熱ローラ
１７ｂ    加圧ローラ
１８      定着装置
２５      ハウジング
２６      導入口
２７      排出口
２８      ハロゲンヒータ（加熱手段）
３２      画像形成部
３３      制御部（制御手段）
３４      記憶部
３７      センターサーミスタ（第１検知手段）
３８      エッジサーミスタ（第２検知手段）
１００    画像形成装置
【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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