(57)【要約】【課題】画像を形成したシートを加熱することにより画像をシートに定着させる画像形成装置における定着部の温度のオーバーシュートを抑える。【解決手段】定着ローラ（１７ａ）の温度をセンサ（１９）によって検出し、設定すべき目標温度よりも検出温度が低いか高いかに応じて、定着ローラに備えたヒータ（１８）をオン／オフする。目標温度よりも所定温度だけ低い基準温度を定めておき、検出温度が基準温度よりも低い場合、検出温度が基準温度に達するまではヒータをオンに保って発熱量を一定とし、検出温度が基準温度に達した後目標温度に達するまでは、ヒータを所定の周期でオン／オフして発熱量を減少させる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートに画像を形成し、画像とシートを加熱して画像をシートに定着させる画像形成装置であって、画像とシートを加熱する部位に熱を供給するヒータと、画像とシートを加熱する部位の温度を検出するセンサを備えて、センサにより検出された温度が所定の目標温度になるようにヒータの発熱量を制御するものにおいて、
センサによって検出された温度が目標温度よりも低い所定の基準温度に達しないときに、センサによって検出された温度が基準温度に達するまで、ヒータの発熱量を第１の量に保ち、センサによって検出された温度が基準温度に達した後目標温度に達するまで、ヒータの発熱量を第１の量と第１の量よりも少ない第２の量との間で切り替えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シートに画像を形成して加熱により画像をシートに定着させる画像形成装置に関し、特に、定着部の温度制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
感光体を露光して感光体上に潜像を形成し、これにトナーを付着させて現像し、そのトナーをシートに転写する画像形成装置が、複写機、プリンタ等として広く普及している。このような画像形成装置では、画像つまりトナーをシートに定着させるために、画像とシートとを加熱する、あるいは加熱しながら押圧するのが一般的である。
【０００３】
画像をシートに適切に定着させるには加熱を行う定着部の温度を一定にする必要があり、定着部にヒータと共に温度センサを備えて、検出温度が目標温度（一定とすべき温度）よりも低いか高いかに応じて、ヒータの発熱をオン／オフするようにしている。従来の画像形成装置におけるヒータの発熱の制御を図４に模式的に示す。図４において、（ｂ）はヒータの発熱のオン／オフの変化を表しており、（ａ）はヒータの発熱のオン／オフに伴う検出温度の変化を表している。
【０００４】
画像形成装置の使用開始時ｔ０にヒータへの電力供給が開始され、ヒータは発熱する。これにより温度が上昇し、検出温度が目標温度Ｔｃに達した時点ｔ１でヒータへの電力供給は停止される。ヒータからの熱の伝導の遅延により、ヒータへの電力供給を停止した後も、温度の上昇はしばらく続き、その後、温度は降下して目標温度Ｔｃに戻る。検出温度が目標温度Ｔｃに戻った時点ｔ２で再度ヒータへの電力供給が開始される。このときも熱伝導の遅延により、温度の降下は少し続き、その後、温度は上昇して目標温度Ｔｃに戻る。検出温度が目標温度Ｔｃに戻った時点ｔ３で再度ヒータへの電力供給は停止される。以下、この制御を繰り返すことにより、定着部の温度は画像をシートに適切に定着させ得る温度範囲Ｔｆ内に保たれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の制御では、最初に目標温度に達したときのオーバーシュートＯＳが大きく、温度が画像をシートに適切に定着させ得る温度範囲Ｔｆから外れている期間ｔｏｕｔが長い。このため、装置を使用できるようになるまでの待ち時間ｔｗが長くなる。期間ｔｏｕｔの前には、温度が温度範囲Ｔｆ内となる期間ｔｉｎも存在するが、たとえこの期間ｔｉｎに画像の形成を開始しても、これに続く期間ｔｏｕｔには画像の形成を休止しなければならなくなる。また、大きなオーバーシュートＯＳが生じることは、電力を無駄に消費していることにもなる。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、定着のための温度のオーバーシュートを抑えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、シートに画像を形成し、画像とシートを加熱して画像をシートに定着させる画像形成装置であって、画像とシートを加熱する部位に熱を供給するヒータと、画像とシートを加熱する部位の温度を検出するセンサを備えて、センサにより検出された温度が所定の目標温度になるようにヒータの発熱量を制御するものにおいて、センサによって検出された温度が目標温度よりも低い所定の基準温度に達しないときに、センサによって検出された温度が基準温度に達するまで、ヒータの発熱量を第１の量に保ち、センサによって検出された温度が基準温度に達した後目標温度に達するまで、ヒータの発熱量を第１の量と第１の量よりも少ない第２の量との間で切り替えるようにする。
【０００８】
この画像形成装置では、検出温度が目標温度よりも低いときに、常にヒータの発熱量を一定にするのではなく、検出温度と目標温度との差が大きく、目標温度よりも低く定めた基準温度よりも検出温度が低いときには、検出温度が目標温度に達するまでヒータの発熱量を一定とし、その後は検出温度が目標温度に達するまで、ヒータの発熱量を切り替えることにより低くする。したがって、基準温度に達した後は、基準温度に達する前よりも温度上昇が緩やかになり、目標温度に達したときのオーバーシュートが抑えられる。ここで第２の量を０とすれば、基準温度に達した後は、ヒータは断続的に発熱することになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に、本実施形態の画像形成装置１の要部の構成を模式的に示す。画像形成装置１は、感光体ドラム１１、帯電部１２、露光部１３、現像部１４、転写ローラ１５より成る転写部、除電部１６、１対の定着ローラ１７ａ、１７ｂより成る定着部、温度センサ１９、および１対のレジストローラ２０ａ、２０ｂを備える
【００１０】
感光体ドラム１１は表面に感光層を有し、回転する。帯電部１２は、感光体ドラム１１の表面を均一に帯電させる。露光部１３は、感光体ドラム１１にレーザ光を照射することにより部分的に除電して、感光体ドラム１１の表面に潜像を形成する。現像部は１４は、部分的に除電された感光体ドラム１１の表面にトナーを付着させ、形成されている潜像を現像してトナー像とする。転写ローラ１５は、感光体ドラム１１の表面に形成されているトナー像を、移送路Ｐに沿って移動するシートに転写する。除電部１６は、感光体ドラム１１を除電するとともに、表面に残存しているトナーを除去する。
【００１１】
定着ローラ１７ａ、１７ｂは、画像（トナー像）が転写されたシートを挟んで押圧するとともに、一方の定着ローラ１７ａにより画像とシートを加熱して、画像を成すトナーをシートに固着させる。加熱のために、定着ローラ１７ａにはヒータ１８が内蔵されている。温度センサ１９は、定着ローラ１７ａの温度を検出する。温度センサ１９は、定着ローラ１７ａの表面に接して配置することも、やや離間して配置することもできる。レジストローラ２０ａ、２０ｂは、図外より移送されて来るシートを挟んで、移送路Ｐに沿って移動させる。
【００１２】
上記のように構成された画像形成装置は、原稿の画像を読み取る手段を設けることにより複写機となり、さらに外部の機器と通信する手段を設けることによりファクシミリともなる。通信手段を設けた場合、パーソナルコンピュータから与えられる情報を画像として出力するプリンタともなる。
【００１３】
定着ローラ１７ａの温度の制御に関する構成を図２に模式的に示す。画像形成装置１は、感光体ドラム１１の回転をはじめ、各部の動作を制御する制御部３０を備えており、定着ローラ１７ａの温度制御もこの制御部３０が行う。制御部３０は、ＣＰＵ３１、メモリ３２、およびクロック３３を有する。ＣＰＵ３１は、温度センサ１９の出力を監視し、センサ１９によって検出された温度に応じて、電源４０からヒータ１８への電力供給を制御してヒータ１８の発熱を制御する。
【００１４】
メモリ３２は、ＣＰＵ３１が行う処理を記したプログラムと、その制御に用いるパラメータを記憶している。記憶しているパラメータには、定着ローラ１７ａの目標温度（設定すべき温度）と、目標温度よりも低い値に定められた基準温度が含まれている。クロック３３はクロック信号を発生し、ＣＰＵ３１は、そのクロック信号をヒータ１８の発熱の制御に利用する。
【００１５】
制御部３０が行うヒータ１８の発熱の制御を図３に模式的に示す。図３において、（ｂ）はヒータ１８の発熱のオン／オフの変化を表しており、（ａ）はヒータ１８の発熱のオン／オフに伴うセンサ１９による検出温度の変化を表している。
【００１６】
画像形成装置１の使用開始時ｔ０にヒータ１８への電力供給が開始され、ヒータ１８は一定量で発熱し、これにより温度が上昇する。検出温度が目標温度Ｔｃよりも低い基準温度Ｔｒに達した時点ｔ１’で、ヒータ１８への電力の供給は連続的な供給から断続的な供給に切り替えられる。基準温度Ｔｒは、例えば、目標温度Ｔｃよりも１５℃低く設定しておく。ヒータ１８への断続的な電力供給は検出温度が目標温度Ｔｃに達するまで、所定の周期で行う。例えば、８秒間の供給と２秒間の停止を繰り返す。
【００１７】
検出温度が目標温度Ｔｃに達した時点ｔ１でヒータ１８への電力供給は停止される。ヒータ１８からの熱の伝導の遅延により、ヒータ１８への電力供給を停止した後も、温度の上昇は少し続き、その後、温度は降下して目標温度Ｔｃに戻る。検出温度が目標温度Ｔｃに戻った時点ｔ２で再度ヒータ１８への電力供給が開始される。このときも熱伝導の遅延により、温度の降下は少し続き、その後、温度は上昇して目標温度Ｔｃに戻る。検出温度が目標温度Ｔｃに戻った時点ｔ３で再度ヒータ１８への電力供給は停止される。以下、この制御を繰り返すことにより、定着ローラ１７ａの温度は画像をシートに適切に定着させ得る温度範囲Ｔｆ内に保たれる。
【００１８】
検出温度が基準温度Ｔｒに達した段階で、ヒータ１８の発熱を断続的に行わせて、発熱量を低下させるようにしたことにより、基準温度Ｔｒから目標温度Ｔｃまでの温度変化は基準温度Ｔｒ未満のときの温度変化より緩やかになる。このため、検出温度が最初に目標温度Ｔｃに達するまでの時間は、目標温度に達するまでヒータ１８の発熱を連続的に行わせる場合よりも長くなる。
【００１９】
しかし、発熱量を低下させることで、検出温度が最初に目標温度に達したときのオーバーシュートＯＳを抑えて、その後のオーバーシュートと同程度にすることができる。その結果、最初のオーバーシュートＯＳにおける温度も画像をシートに適切に定着させ得る温度範囲Ｔｆ内に収まって、オーバーシュートＯＳが生じている期間（ｔ１−ｔ２）にも画像を形成することが可能になる。この期間は目標温度に達するのに要する時間の延びに比べて数倍以上長く、その分、画像形成装置１を使用できるようになるまでの待ち時間は短い。さらに、温度が温度範囲Ｔｆに最初に入った時から画像形成を行うことが可能であり、画像形成装置１においては待ち時間ｔｗはこの時点までとなる。オーバーシュートＯＳを抑えたことで、無駄な電力消費もなくなる。
【００２０】
なお、本実施形態においては、基準温度Ｔｒから目標温度Ｔｃまでの間、ヒータ１８を発熱する状態（オン）と発熱しない状態（オフ）とに設定するようにしているが、継続して発熱させながら、発熱量を変化させるようにしてもよい。これは、ヒータ１８に供給する電力を変化させることで容易に実現することができる。また、ヒータ１８を２つ備えて、そのうちの一方を一定に発熱する状態とし、他方を発熱する状態と発熱しない状態とに設定するようにすることでも、実現することができる。
【００２１】
定着ローラ１７ａの温度が安定した後、画像形成装置１が一定時間使用されないときは、電力消費節減のために、ヒータ１８への電力供給を休止する節電モードを設けるようにしてもよい。この節電モードの時間が長く、その解除時に定着ローラ１７ａの温度が大きく低下して基準温度Ｔｒ未満になっているときは、上記の制御を行う。節電モードを解除するのは、使用者が画像形成を直ちに行いたいときであり、この場合、上記の制御による待ち時間短縮の効果が顕著になる。
【００２２】
【発明の効果】
シートに画像を形成し、画像とシートを加熱して画像をシートに定着させる画像形成装置であって、画像とシートを加熱する部位に熱を供給するヒータと、画像とシートを加熱する部位の温度を検出するセンサを備えて、センサにより検出された温度が所定の目標温度になるようにヒータの発熱量を制御するものにおいて、本発明のように、センサによって検出された温度が目標温度よりも低い所定の基準温度に達しないときに、センサによって検出された温度が基準温度に達するまで、ヒータの発熱量を第１の量に保ち、センサによって検出された温度が基準温度に達した後目標温度に達するまで、ヒータの発熱量を第１の量と第１の量よりも少ない第２の量との間で切り替えるようにすると、目標温度に近づいたときの温度上昇が緩やかになり、オーバーシュートが抑えられる。その結果、温度が定着に適する温度範囲から外れることが避けられ、また、温度が定着に適する温度範囲から外れた場合でもその期間が短くなり、画像の形成ができるようになるまでの待ち時間を短縮することができる。無駄な電力消費も防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の画像形成装置の要部の構成を模式的に示す図。
【図２】上記画像形成装置の定着ローラの温度の制御に関する構成を模式的に示すブロック図。
【図３】上記画像形成装置のヒータの発熱の制御と温度の関係を模式的に示す図。
【図４】従来の画像形成装置のヒータの発熱の制御と温度の関係を模式的に示す図。
【符号の説明】
１　　画像形成装置
１１　　感光体ドラム
１２　　帯電部
１３　　露光部
１４　　現像部
１５　　転写ローラ
１６　　除電部
１７ａ、１７ｂ　定着ローラ
１８　　ヒータ
１９　　温度センサ
２０ａ、２０ｂ　レジストローラ
３０　　制御部
３１　　ＣＰＵ
３２　　メモリ
３３　　クロック
４０　　電源
【図１】
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【図２】
2004012733.tif 000004
【図３】
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【図４】
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