(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材に画像を形成する画像形成部と、内部にヒータを有する定着ローラと、内部にヒータを有し前記定着ローラと共に記録材を挟持搬送する定着ニップ部を形成する加圧ローラと、前記定着ローラの温度を検知する第１温度検知素子と、前記加圧ローラの温度を検知する第２温度検知素子と、前記第１温度検知素子の検知温度が定着ローラ目標温度を維持するように前記定着ローラの内部のヒータを制御し、前記第２温度検知素子の検知温度が加圧ローラ目標温度を維持するように前記加圧ローラの内部のヒータを制御する制御手段と、を有する定着手段と、を有し、プリントリクエスト待ちの状態であるスタンバイ中、前記定着ローラ及び前記加圧ローラは回転停止しており、前記制御手段は、前記定着ローラ目標温度及び前記加圧ローラ目標温度をそれぞれスタンバイ中の目標温度に設定して前記定着ローラの内部のヒータ及び前記加圧ローラの内部のヒータを制御し、プリントリクエストが入ると前記定着ローラ及び前記加圧ローラを回転させつつ前記定着ローラ目標温度及び前記加圧ローラ目標温度をそれぞれプリント中の目標温度に設定して前記定着ローラの内部のヒータ及び前記加圧ローラの内部のヒータを制御し、前記プリントリクエストが入ってから所定時間経過時点でプリントを開始する画像形成装置において、
前記所定時間が、前記プリントリクエストが入力して前記定着ローラ及び前記加圧ローラが回転開始する時の前記第１及び第２温度検知素子の検知温度の組み合せにより設定されており、前記第１及び第２温度検知素子の検知温度が低いほど前記所定時間が長く設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記所定時間は更に、記録材の種類及びサイズのうち少なくとも１つの情報に応じ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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真プロセス・静電記録プロセスなどの適宜の作像プロセスにより未定着トナー像が形成された記録材を、定着部材と加圧部材により互いに圧接してなる定着ニップ間を通過させることにより、前記未定着トナー像を記録材上に定着させる加熱定着装置を有する、複写機・レーザプリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真プロセスの複写機・レーザビームプリンタ等の画像形成装置においては、像担持体としての感光体と、該感光体にレーザ光等によって描かれた潜像を現像する現像装置と、現像されたトナー像を記録材に転写する転写手段と、転写されたトナー像を記録材上に定着する定着装置（定着器）とを備えたものが主流となっている。
【０００３】
この中で、転写されたトナー像を記録材に定着する定着装置としては、ヒータで加熱され、温度センサを含む温調系によって所定の温度に保たれながら回転する定着ローラと、前記定着ローラに所定の押圧力で当接され、従動回転する加圧ローラとを有し、この両ローラの圧接部である定着ニップ部で未定着トナー像が形成された記録材を挟持搬送させることにより、熱および圧力をもって現像剤たるトナーを溶融させ、トナー像を記録材に定着させる、熱ローラ方式の加熱定着装置が主流である。
【０００４】
図１０は熱ローラ方式の加熱定着装置の一例の概略構成模型図である。
【０００５】
５０は定着部材としての定着ローラ、６０は加圧部材としての加圧ローラであり、上記の両ローラ５０・６０は互いに圧接されて定着ニップ部を形成している。この両ローラ５０・６０がそれぞれ所定の温度に加熱温調されて矢印の方向に回転駆動されている状態において、定着ニップ部に未定着トナー像ｔが形成された記録材Ｐが導入され、それが定着ニップ部で挟持搬送されることにより定着ニップ部の熱および圧力にてトナー像ｔが記録材Ｐに定着される。
【０００６】
定着ローラ５０は、一例として、アルミニウムや鉄などの芯金５１上にＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の離型性樹脂層５３を設け、また、内部は定着メインヒータ５４と定着サブヒータ５５によって加熱されるようになっている。定着メインヒータ５４は中央部の配光分布が大きく、定着サブヒータ５５は端部の配光分布が大きくなっており、幅が狭い小サイズ紙を通紙するときには、定着メインヒータ５４のみを点灯することで、定着ローラの非通紙域端部昇温を防止している。
【０００７】
定着ローラ５０の表面温度は、定着ローラ５０に当接される温度検知素子（以下、サーミスタと記す）５６によって、定着ローラ５０の表面温度として検出され、その検出温度情報を不図示の温度制御回路に入力する。温度制御回路はその入力する検出温度情報に基づいて定着メインヒータ５４，定着サブヒータ５５を断続的に作動させることで定着ローラ温度を所定の温度に制御する。
【０００８】
加圧ローラ６０は、一例として、アルミニウムや鉄等の金属芯金６１上に、耐熱性を有しかつ硬度の低いシリコンゴムやシリコンスポンジ等の弾性層６２を設け、その表面にＰＦＡ樹脂による被覆層６３を有した構造をなしている。また、内部は加圧ヒータ６４によって加熱されるようになっている。加圧ヒータ６４は長手方向に均一な配光分布になっている。
【０００９】
加圧ローラ６０の表面温度は、加圧ローラ６０に当接される温度検知素子（以下、サーミスタと記す）６５によって、加圧ローラ６０の表面温度として検出され、その検出温度情報を不図示の温度制御回路に入力する。温度制御回路はその入力する検出温度情報に基づいて加圧ヒータ６４を断続的に作動させることで加圧ローラ温度を所定の温度に制御する。
【００１０】
本従来例における加熱定着装置の温度制御について詳しく説明する。画像形成装置の電源が投入されると、定着メインヒータ５４と定着サブヒータ５５が全点灯して、定着ローラ５０の表面温度は上昇していく。定着ローラ５０の温度が所定温度になると、不図示の制御回路は不図示の定着ローラ駆動モータを回転させて定着ローラ５０を回転駆動状態にする。加圧ローラ６０は定着ローラ５０の回転に従動回転する。以後、この画像形成装置の動作期間を「前多回転」とよぶ。
【００１１】
この前多回転中は、定着サブヒータ５５は全点灯のままであるが、定着ローラ中央部のオーバーシュートを防止するために、定着メインヒータ５４は間欠点灯となる。定着ローラ温度が所定温度になると前多回転が終了して、画像形成装置は「プリントレディ状態（スタンバイ状態）」となる。この後、プリントリクエストがなければ加熱定着装置はスタンバイ制御となる。
【００１２】
加熱定着装置のスタンバイ制御は、定着ローラ５０の回転駆動は停止され、定着ローラ温度を所定の一定温度に保つように定着メインヒータ５４と定着サブヒータ５５の同時点灯、消灯を繰り返す。一方、定着サブヒータ５５が消灯している間は、加圧ヒータ６４を間欠点灯して、加圧ローラ６０が所定の一定温度となるように制御している。
【００１３】
画像形成装置のプリントレディ状態からプリントリクエストがあれば、加熱定着装置について定着ローラ５０の回転駆動を再開始させて所定時間の定着ローラと加圧ローラの回転を実行させる。この画像形成装置の動作期間を「前回転」とよぶ。この所定時間の前回転後にプリント開始となる。
【００１４】
定着ローラ５０の回転駆動が行われないスタンバイ状態において、加圧ローラ６０も回転を停止しており、定着ローラ５０からの熱が伝わる定着ニップ部以外は熱が供給されないため、プリント開始前に前回転を行うことで、加熱ローラ６０を予備加熱して定着性が確保できるようにしている。特に、ゴム層が厚い加圧ローラ６０を用いる場合には、プリント開始前に前回転を行うことで定着ローラ５０がもっている熱を供給して加圧ローラ６０全体を温めることで定着性の向上に大きな効果がある。
【００１５】
定着性を確保するためには、プリント開始前の前回転時間はできるだけ長い方が良い。しかし、前回転時間が長過ぎる場合には、定着ローラ・加圧ローラの過昇温が起こりローラの寿命を短くしてしまう可能性がある。最悪の場合には、ローラのゴム層破壊などに至ることがある。したがって、前回転時間は定着性の向上とローラの過昇温防止を両立させる最適の時間に設定する必要がある。
【００１６】
そこで、適切な前回転時間の決定には次の方法が用いられている。
【００１７】
（１）プリント開始前の定着ローラ温度によって前回転時間を決定する。
【００１８】
通常、定着ローラ５０の表面温度は定着メインヒータ５４、定着サブヒータ５５のＯＮ／ＯＦＦによって、一定温度となるように制御されている。すなわち、サーミスタ５６の検知温度が目標温度よりも小さければヒータの通電をＯＮ、目標温度以上になればヒータの通電をＯＦＦにするように制御している。しかし、実際にはオーバーシュートやアンダーシュートによって、定着ローラ表面温度は数℃の幅をもって変化している。本従来例においては、定着ローラ端部の非通紙域にサーミスタ５６を当接して温度制御を行っている。中央の配光分布が大きい定着メインヒータ５４によって温められる定着ローラ中央部の温度は、定着ローラ端部よりもオーバーシュートやアンダーシュートが顕著であり、定着ローラ中央部の温度は端部よりもさらに大きな幅をもって変化している。
【００１９】
プリント１枚目の定着性には、このプリント開始直前の定着ローラ中央部の表面温度が大きな影響を及ぼすため、定着ローラ中央部の温度が最下点であるタイミングでプリント開始した場合でも定着性を満足できるような前回転時間を設定しなければならない。しかしながら、定着性の満足を優先して一律で前回転時間を設定すると、定着ローラ中央部の温度が最高点であるタイミングでプリント開始した場合にローラの過昇温が発生するという問題がある。
【００２０】
そこで、定着ローラ端部の非通紙域に設置したサーミスタ検知温度から、定着ローラ中央部の温度を予測して、前回転時間を変更する方法が従来行われている。スタンバイ中は、定着メインヒータ５４と定着サブヒータ５５の同時点灯、消灯であるため、定着ローラ中央部と端部の温度の変化の仕方はほぼ同じであることを利用している。すなわち、サーミスタ５６が検知した定着ローラ端部の表面温度が高い場合は前回転時間を短く設定、定着ローラ端部の表面温度が低い場合は前回転時間を長く設定することで、定着性の向上とローラの過昇温防止を両立している。
【００２１】
（２）加圧ローラ温度が所定の温度になるまで前回転を行う。
【００２２】
スタンバイ中は、定着ローラ５０の回転駆動は行われないため、加圧ローラも回転を停止しており定着ローラ５０との圧接部である定着ニップ部位置からしか熱が供給されない。したがって、前多回転終了後のスタンバイ中は、定着ニップ部位置以外の加圧ローラ表面温度は急激に低下していく。本従来例のように、加圧ローラ内部に加圧ヒータ６４を配置している場合においても、ゴム層が厚い場合には、内部の加圧ヒータ６４からの熱が加圧ローラ表面に達するまでには時間がかかる。
【００２３】
複数枚プリントを行う場合には、ローラの通紙域は記録材に熱を奪われるため、定着ローラ５０・加圧ローラ６０ともに表面温度は徐々に低下していく。プリント開始前に加圧ローラ６０が内部まで十分に温まっていなければ、紙間において加圧ローラ６０が定着ローラ５０表面の熱を吸収してしまう。定着ローラ５０は記録材だけでなく加圧ローラ６０からも表面の熱を奪われるため、定着ローラ中央部の温度低下がさらに急激になり、定着性が満足できなくなる。
【００２４】
したがって、特に複数枚のプリントを行う場合には、前回転時に加圧ローラ６０を十分に温めておくことが重要である。
【００２５】
そこで、加圧ローラ６０の非通紙域に設置したサーミスタ６５の検知温度が所定の温度になるまで、前回転を行うという制御が行われている。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例においては、以下の問題点がある。
【００２７】
前記（１）のプリント開始前の定着ローラ温度によって前回転時間を決定するものにおいては、加圧ローラ６０には、定着ローラ５０の表面の熱によってゴム層の表面だけ温まっている状態（以後、状態１とよぶ）と、内部の熱源によりゴム層の内部まで温まっている状態（以後、状態２とよぶ）がある。この加圧ローラ６０の「状態１」と「状態２」の温度状態によって前回転中の定着ローラ５０の温度上昇率も影響を受ける。特に、加圧ローラ６０のゴム厚が大きい場合には顕著である。
【００２８】
図１１は加圧ローラ６０の状態１と状態２による前回転中の定着ローラおよび加圧ローラの表面温度変化を示している。
【００２９】
状態１では、加圧ローラゴム層の表面だけ温まっている状態であり、ローラ回転中に加圧ローラ表面が定着ローラ表面の熱を奪いやすい。したがって、前回転中の定着ローラ５０の温度上昇は緩やかになり、加圧ローラ６０の温度上昇は急激になる。定着ローラ５０の表面温度が最も低いときにプリントを開始した場合には、前回転終了後の定着ローラ５０の表面温度はかなり低く、定着性を満足しない。
【００３０】
状態２では、加圧ローラゴム層の内部まで温まっている状態であり、ローラ回転中に加圧ローラ表面は定着ローラ表面の熱をあまり奪わない。したがって、前回転中の定着ローラ５０の温度上昇は急激になり、加圧ローラ６０の温度上昇は緩やかになる。定着ローラ５０の表面温度が最も高いときにプリントを開始した場合には、前回転中に定着ローラ５０の表面温度はＮＧ領域に達してしまう。
【００３１】
また、前記（２）の加圧ローラ温度が所定の温度になるまで前回転を行うものにおいては、前回転開始直後に定着ローラ表面から加圧ローラ表面に熱が供給されるため、加圧ローラ６０の表面温度はすぐに定着ローラ表面温度と同じになる。したがって、定着ローラ５０の熱による加圧ローラ表面の温度上昇は瞬時であるため、加圧ローラ表面に接触したサーミスタ６５の検知温度では、すぐに目標温度に到達して、前回転は終了してしまう。
【００３２】
しかし、実際には、加圧ローラ６０は内部にまで熱が達していない場合もあり、この状態でプリントを開始すると、加圧ローラ表面温度の低下がはやく、数枚のプリントで定着性が悪化する。
【００３３】
そこで、本発明の目的は、定着ローラと加圧ローラのいかなる温度状態においても前回転時間の最適化を図り、定着性の向上および定着ローラと加圧ローラの過昇温防止を両立させることを目的とする。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を特徴とする画像形成装置である。
【００３５】
（１）  記録材に画像を形成する画像形成部と、内部にヒータを有する定着ローラと、内部にヒータを有し前記定着ローラと共に記録材を挟持搬送する定着ニップ部を形成する加圧ローラと、前記定着ローラの温度を検知する第１温度検知素子と、前記加圧ローラの温度を検知する第２温度検知素子と、前記第１温度検知素子の検知温度が定着ローラ目標温度を維持するように前記定着ローラ内部のヒータを制御し、前記第２温度検知素子の検知温度が加圧ローラ目標温度を維持するように前記加圧ローラ内部のヒータを制御する制御手段と、を有する定着手段と、を有し、プリントリクエスト待ちの状態であるスタンバイ中、前記定着ローラ及び前記加圧ローラは回転停止しており、前記制御手段は、前記定着ローラ目標温度及び前記加圧ローラ目標温度をそれぞれスタンバイ中の目標温度に設定して前記定着ローラの内部のヒータ及び前記加圧ローラの内部のヒータを制御し、プリントリクエストが入ると前記定着ローラ及び前記加圧ローラを回転させつつ前記定着ローラ目標温度及び前記加圧ローラ目標温度をそれぞれプリント中の目標温度に設定して前記定着ローラの内部のヒータ及び前記加圧ローラの内部のヒータを制御し、前記プリントリクエストが入ってから所定時間経過時点でプリントを開始する画像形成装置において、
前記所定時間が、前記プリントリクエストが入力して前記定着ローラ及び前記加圧ローラが回転開始する時の前記第１及び第２温度検知素子の検知温度の組合せにより設定されており、前記第１及び第２温度検知素子の検知温度が低いほど前記所定時間が長く設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【００３６】
（２）前記所定時間は更に、記録材の種類及びサイズのうち少なくとも１つの情報に応じて設定されることを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。
【００４３】
【発明の実施の形態】
〈第１の実施例〉
（１）画像形成装置例
図１は本実施例における画像形成装置の概略構成模型図である。本実施例の画像形成装置は、電子写真プロセス利用のレーザビームプリンタである。
【００４４】
１１は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、矢印の時計方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動される。
【００４５】
感光ドラム１１はその回転過程で、一次帯電器１２による所定の極性・電位の一様帯電処理を受け、次いでその一様帯電処理面にレーザスキャナ１０によるレーザ走査露光Ｌを受ける。レーザ走査露光Ｌは画像情報パターンの書き込み露光であり、走査露光パターンに対応した静電潜像が感光ドラム１１に順次に形成される。その静電潜像が現像器１３によりトナー像として現像される。そしてそのトナー像が感光ドラム１１と転写ローラ１６との圧接部である転写ニップ部に給紙部から所定の制御タイミングにて給送された記録材（転写材：以後、紙と記す）Ｐに順次に転写される。以上が、記録材に画像を形成する画像形成部である。紙Ｐは転写ニップ部を出て、感光ドラム１１面から分離されて加熱定着装置３０へ導入されて、紙Ｐ上の未定着トナー像が加熱・加圧により定着される。トナー像の定着された紙Ｐは定着排紙搬送ローラ対７０から排紙ローラ対８１の経路を通ってプリンタ本体上面の排紙トレイ８０に画像形成物として排紙される。
【００４６】
また、紙分離後の感光ドラム１１の面はクリーニング装置１４により転写残りトナー等の残留付着物の除去を受けて清掃され、繰り返して作像に供される。
【００４７】
２０は上下２段の給紙カセットであり、選択指定された側の給紙カセットの給紙ローラ（ピックアップローラを含む）２１の駆動によりその給紙カセット内に積載収容の紙Ｐが一枚分離給送され搬送ガイド板金２２に導かれて搬送ローラ対（レジストローラ対）１８のニップ部へ送られる。搬送ローラ対１８はその紙を所定の制御タイミングにて転写ニップ部に給送する。
【００４８】
１５はプリンタ本体に対して着脱交換自在のプロセスカートリッジ（印字プロセスユニット）である。本実施例のプリンタにおいては、感光ドラム１１、一次帯電器１２、現像器１３、クリーニング装置１４の４つのプロセス機器をカートリッジ筐体に組み込んで一括してプリンタ本体に対して着脱交換自在のユニットにしてある。
【００４９】
（２）プリンタの動作行程
図２はこのプリンタの動作行程図である。
【００５０】
ａ．前多回転行程
プリンタの電源投入後所定時間、プリンタモータを駆動させて、感光ドラム１１を回転駆動させるとともに、所要のプロセス機器に準備動作を実行させる、プリンタ起動動作期間（プリンタウォーミング期間）である。
【００５１】
加熱定着装置３０については、プリンタの電源投入時点から定着ローラのヒータへの通電が開始され、定着ローラ温度が所定温度になると、プリンタモータ・定着ローラ駆動モータの駆動が開始されて前多回転が開始される。この前多回転で定着ローラと加圧ローラの所定温度への立上げがなされる。
【００５２】
ｂ．プリントレディ状態（スタンバイ制御）
加熱定着装置３０の定着ローラ温度が所定温度に立ち上がり、所定の前多回転行程が終了すると、プリントリクエストがなければ、プリンタモータの駆動が停止され、プリンタはプリントリクエストがあるまで待機するプリントレディ状態となる。
【００５３】
このプリントレディ状態において、加熱定着装置３０についてはスタンバイ制御となり、定着ローラの回転駆動は停止され、定着ヒータと加圧ヒータに対する通電制御は所定になされて定着ローラと加圧ローラが所定温度に維持される。即ち、プリントリクエスト待ちの状態であるスタンバイ中、定着ローラ及び加圧ローラは回転停止しており、制御手段は、定着ローラ目標温度及び加圧ローラ目標温度をそれぞれスタンバイ中の目標温度に設定して定着ローラの内部のヒータ及び加圧ローラの内部のヒータを制御する。
【００５４】
ｃ．前回転行程
プリントレディ状態からプリントリクエストがあると、プリンタモータを再起動させて感光ドラム１１を回転駆動させるとともに、プリント開始までの間、所要のプロセス機器にプリント前動作を実行させる動作期間である。
【００５５】
この前回転行程において、加熱定着装置３０については定着ローラの回転駆動が再開され、定着ヒータと加圧ヒータに対する所定の通電制御がなされて定着ローラと加圧ローラが定着実行可能な所定温度に加熱される。
【００５６】
本実施例においてはこの前回転行程の時間が（５）項で詳述するように適切に制御される。
【００５７】
ｄ．プリント行程
前回転行程が終了すると、引き続きプリンタモータの駆動が続行され、加熱定着装置３０については定着ローラの駆動、定着ローラ・加圧ローラの温調がなされて、一枚目のプリント動作が実行される。
【００５８】
連続プリントモードの場合は、プリント動作が繰り返されて所定の設定枚数ｎ分のプリント行程が順次に実行される。
【００５９】
ｅ．紙間行程
連続プリントモードにおいて、一の記録材Ｐの後端が転写部を通過した後、次の記録材Ｐの先端が転写部に到達するまでの間の、転写部における非通紙状態期間である。
【００６０】
ｆ．後回転行程
最後のｎ枚目のプリント行程が終了した後もしばらくの間プリンタモータの駆動を継続させて感光ドラム１１を回転駆動させ、プリンタの所定の後動作を実行させる期間である。
【００６１】
ｂ．プリントレディ状態（スタンバイ制御）
所定の後回転行程が終了すると、プリンタモータの駆動が停止されて感光ドラム１１の回転駆動が停止され、プリンタは次のプリントリクエストがあるまで待機状態になる。
【００６２】
加熱定着装置３０については、このプリントレディ状態においてスタンバイ制御となり、定着ローラの回転駆動は停止され、定着ヒータに対する所定の通電制御がなされて定着ローラが所定温度に維持される。
【００６３】
上記において、前多回転行程後直ぐにプリントリクエストがあるときは、引き続いて前回転行程を経てプリント行程が実行される。
【００６４】
１枚だけのプリントの場合は、そのプリント行程の終了後、プリンタは後回転を経てプリントレディ状態になる。
【００６５】
（３）加熱定着装置３０
図３は加熱定着装置３０の概略構成模型図である。この装置３０は前述の図１０と同様の熱ローラ方式の加熱定着装置である。
【００６６】
この加熱定着装置３０は、Ａ３（２９７ｍｍ）幅を最大通紙サイズとする記録材である紙Ｐを装置の通紙中心を基準として搬送する中央基準の装置である。
【００６７】
定着ローラ５０は、ステンレスを芯金５１とする直径５０ｍｍのローラである。厚さ２．５ｍｍの芯金５１上は、肉厚２５０μｍの絶縁シリコンゴム層５２であり、その表層にはＰＦＡの離型層５３を被覆した薄肉ローラとなっている。
【００６８】
定着ローラ５０は内部に定着メインヒータ５４と定着サブヒータ５５を有する。定着メインヒータ５４は１２０Ｖ入力時に７００Ｗの定格出力がでるものを使用し、ヒータ配光は両端部１００％に対して中央部３５０％であり、中央部の配光分布が大きくなっている。一方、定着サブヒータ５５は１２０Ｖ入力時に３００Ｗの定格出力がでるものを使用し、ヒータ配光は中央部１００％に対して両端部３５０％であり、端部の配光分布が大きくなっている。また、定着メインヒータ５４、定着サブヒータ５５はいずれも通紙基準に対して対称な配光分布になっている。
【００６９】
定着ローラ５０の温度は、定着ローラ５０の非通紙域に当接されるサーミスタ５６（第１温度検知素子）によって、定着ローラ５０の表面温度として検出され、温度制御回路（制御手段）によって定着メインヒータ５４を断続的に作動させることで、上記表面温度は所定の温度（定着ローラ目標温度）に制御される。
【００７０】
加圧ローラ６０は、厚さ４．５ｍｍのアルミニウム芯金６１上に、肉厚４．５ｍｍの導電シリコンゴムの弾性層６２、表層にＰＦＡの離型層６３を有し、直径４０ｍｍ、製品硬度６０°のものを用いており、５００Ｎの加圧力をかけることで定着ローラ５０との間に約８．０ｍｍの定着ニップ部幅をつくることができる。
【００７１】
加圧ローラ内部に配置された加圧ヒータ６４は１２０Ｖ入力時に３００Ｗの定格出力がでるものを使用し、ヒータ配光は長手方向に均一になっている。また、加圧ヒータ６４は定着サブヒータ５５と定電圧回路が同じであり、ヒータセレクト信号により点灯するヒータが選択されるため、加圧ヒータ６４と定着サブヒータ５５が同時に点灯することはない。
【００７２】
加圧ローラ６０の温度は、加圧ローラ６０の非通紙域に当接されるサーミスタ６５（第２温度検知素子）によって、加圧ローラ６０の表面温度として検出され、温度制御回路によって加圧ヒータ６４を断続的に作動させることで、上記表面温度は所定の温度（加圧ローラ目標温度）に制御される。
【００７３】
また、トナーのオフセット、尾引き対策としては、定着ローラ５０の芯金５１に定着バイアス−１．２ｋ（Ｖ）を印加している。一方、加圧ローラ６０は芯金６１からアースにすることで、表面がマイナスの電位になるのを防止している。
【００７４】
この一対の定着ローラ５０・加圧ローラ６０の定着ニップ部によって定着が完了した紙Ｐは、不図示の定着排紙ローラにより搬送される。なお、プロセススピードは２４０ｍｍ／ｓｅｃであり、この構成においてＡ４横送りで５０枚／分のプリントが可能である。
【００７５】
（４）加熱定着装置３０の温度制御
図４に、プリンタの電源を投入してからの、加熱定着装置３０のヒータ制御および定着ローラ中央部、定着ローラ端部（サーミスタ位置）、加圧ローラ端部（サーミスタ位置）のローラ表面温度変化を示した。
【００７６】
電源が投入されると、定着ローラ５０の定着メインヒータ５４と定着サブヒータ５５が全点灯して、定着ローラ５０の表面温度は上昇していく。定着ローラサーミスタ位置の温度が１６０℃になると前多回転が開始される。前多回転中は、定着サブヒータ５５は全点灯のままであるが、定着ローラ中央部のオーバーシュートを防止するために、定着メインヒータ５４は間欠点灯となる。定着ローラサーミスタ位置の温度が１８０℃になると前多回転が終了して、プリントレディ状態となる。
【００７７】
この後、プリントリクエストがなければスタンバイ制御、プリントリクエストがあれば前回転の後（所定時間経過時点）にプリント温調となる。スタンバイ制御は、定着ローラ温度を１８０℃に保つように定着メインヒータ５４と定着サブヒータ５５の同時点灯、消灯を繰り返す。一方、定着サブヒータ５５が消灯している間は、加圧ローラ６０の加圧ヒータ６４を間欠点灯して、加圧ローラサーミスタ位置の温度が１４０℃となるように制御している。
【００７８】
図５に、プリント信号が発せられてからの前回転、プリント時のヒータ制御および定着ローラ中央部、定着ローラ端部（サーミスタ位置）、加圧ローラ端部（サーミスタ位置）のローラ表面温度変化を示す。
【００７９】
前回転中は、小刻みな定着メインヒータ５４と定着サブヒータ５５の同時点灯、消灯が繰り返される。定着サブヒータ５５が消灯している間には、加圧ヒータ６４が全点灯して加圧ローラ６０を内部から温めている。
【００８０】
プリント中のプリント温調においては、ヒータ点灯の方式は前回転時と同じであるが、定着ローラサーミスタ位置の温度が１９０℃、加圧ローラサーミスタ位置の温度が１８５℃となるように制御される。
【００８１】
（５）前回転時間の決定制御
定着ローラサーミスタ５６・加圧ローラサーミスタ６５による定着ローラ５０の検知温度および加圧ローラ６０の検知温度の組み合わせにより、プリント開始前に定着ローラ５０と加圧ローラ６０の熱源５４・５５，６４に通電制御しつつプリンタの前回転時間を決定する制御を以下に説明する。
【００８２】
図６は、本実施の形態を示す図である。プリント開始前の定着ローラ温度と加圧ローラ温度の組み合わせによって５つのブロックに分かれている。
【００８３】
図４のスタンバイ状態中に示した加圧ローラ温度が１２０℃未満である「状態１」（加圧ローラゴム層の表面だけ温まっている状態）の場合には、定着ローラ温度が１８０℃より大きければ１０秒間（ａ）、１８０℃以下であれば２０秒間（ｂ）の前回転を行う。
【００８４】
図４のスタンバイ状態中に示した加圧ローラ温度が１２０〜１５０℃である「状態２」（加圧ローラゴム層の内部まで温まっている状態）の場合には、定着ローラ温度が１８０℃より大きければ５秒間（ｃ）、１８０℃以下であれば１０秒間（ｄ）の前回転を行う。加圧ローラ温度が１５０℃より大きい状態（プリント直後である状態）であれば、前回転を行わない（ｅ）。
【００８５】
定着性の確保のためには、前回転終了後の定着ローラ中央部温度が２００℃を越えていることが望ましい。一方、定着ローラ５０の過昇温を防止するためには、ＰＦＡ樹脂やゴムの耐熱温度を考慮して定着ローラ中央部の温度が２３０℃以下になるように抑えなければならない。例えば、前回転時間を一律１５秒と設定した場合には、以下の問題が発生した。プリントを開始したタイミングが、加圧ローラ状態１であり、かつ定着ローラ中央部の温度が最下点である場合には、定着ローラ５０の温度があまり上がらず２００℃をきってしまうために、定着性を満足することができない。一方で、プリントを開始したタイミングが、加圧ローラ状態２であり、かつ定着ローラ中央部が最高点である場合には、定着ローラ５０の温度が急激に上昇して２３０℃を越えてしまうため、ローラ過昇温を防止できない。
【００８６】
そこで、本実施例では、
（ａ）加圧ローラ６０が状態１であり、定着ローラ５０の温度が高い場合には、１０秒間の前回転を行う。
【００８７】
（ｂ）加圧ローラ６０が状態１であり、定着ローラ５０の温度が低い場合には、２０秒間の前回転を行う。
【００８８】
（ｃ）加圧ローラ６０が状態２であり、定着ローラ５０の温度が高い場合には、５秒間の前回転を行う。
【００８９】
（ｄ）加圧ローラ６０が状態２であり、定着ローラ５０の温度が低い場合には、１０秒間の前回転を行う。
【００９０】
この（ａ）〜（ｄ）の場合の定着ローラ５０、加圧ローラ６０の温度状態は、図７のスタンバイ状態中に示している。
【００９１】
以上のような前回転時間に設定することで、図７に示したように、いずれの場合も前回転終了後には定着ローラ中央部温度は２１０℃程度となっており、定着性の向上とローラ過昇温防止を両立できる温度領域となっている。
【００９２】
また、（ｅ）加圧ローラ温度が１５０℃以上である場合は、プリント直後であるため、前回転でローラを温める必要はない。プリント直後も毎回前回転を行うと、間欠プリント時のローラ過昇温の危険性がある。したがって、前回転は実施しない。
【００９３】
このように、サーミスタによって検知された定着ローラ温度および加圧ローラ温度の組み合わせにより、最適な前回転時間を設定することで、定着性の向上およびローラの過昇温防止が可能となる。
【００９４】
このように、定着ローラサーミスタ５６・加圧ローラサーミスタ６５による定着ローラ５０の検知温度および加圧ローラ６０の検知温度の組み合わせにより、プリンタの最適な前回転時間を設定することで、定着性の向上およびローラの過昇温防止が可能となる。
【００９５】
〈第２の実施例〉
この第２の実施例では、プリンタに通紙使用する記録材である紙Ｐの紙種即ちサイズや種類に応じて前回転時間を変更する場合の例を示す。
【００９６】
本実施例における加熱定着装置３０の構成で、先に述べた第１の実施例と同様である箇所については説明を省略する。
【００９７】
第１の実施例ではプリンタに通紙使用する紙Ｐの紙種にかかわらず前回転時間の制御を行ったが、本実施例ではプリンタに通紙使用される紙Ｐの紙種の情報によって必要に応じて前回転を延長する。特に、記録材Ｐに定着性が悪い厚紙や封筒を通紙する場合にのみ前回転を延長することにより、必要以上の前回転を行わずにローラ寿命を延命させる効果がある。
【００９８】
本実施例のプリンタは、プリンタに通紙使用される紙Ｐのサイズ、紙Ｐの種類に応じて、定着のプロセス条件を一部変更するモードを有している。例えば、厚紙、ラフ紙、封筒などの定着性が悪い紙を通紙する場合に、オフセットの軽減や定着性の向上のために定着温度を上げ、スループットを落としている。このモードに切り替える方法としては、プリンタの不図示のオペレータ操作パネルに特殊紙設定を行うスイッチが設けられており、ユーザーがプリントする紙に応じてモードを選択することにより、定着のプロセス条件が一部変更されるようになっている。また、ユーザーがプリンタに接続されたパソコンなどの端末からプリントするメディアを設定した場合にも、モードが切り替わるようになっている。
【００９９】
さらに、給紙カセット２０で紙Ｐのサイズを検知する紙幅検知センサや紙の種類を検知するメディア検知センサによって、自動的にモードが変更される場合もある。例えば、幅が小さい紙をプリントする場合には、定着、加圧ローラ非通紙域の昇温を防止するために、定着ヒータの制御を変更している。また、記録材Ｐの透過率によりプリントするメディアがＯＨＴであると判別した場合には、排紙されたＯＨＴ同士がトナーによって貼り付くのを防止するために、定着温度を下げて、スループットを落とすようにしている。
【０１００】
このように本実施例のプリンタは紙種に応じて種々のモードを有しているが、本実施例では、封筒プリント時の前回転制御について述べる。
【０１０１】
封筒は２枚重ねとなっているため、厚紙と同じく定着性が悪い。したがって、封筒プリント時には、定着温度を上げ、スループットを落として定着性を向上させるための封筒モードを設けている。
【０１０２】
この封筒モードの場合、定着温度、スループットの変更以外に前回転の延長も同時に行う。これは、封筒モードに設定された場合には、通常プリント時の前回転時間よりもさらに長い時間の前回転を行うことで、定着性が悪い封筒のプリントに備えるものである。
【０１０３】
また、封筒モード時のみ前回転時間を長くして、通常プリント時には前回転時間を短く設定することができるため、必要以上の前回転を行わずにローラ寿命を延命させるメリットがある。
【０１０４】
本実施例においても、封筒モードの設定の場合には通常プリント時の前回転を延長しているが、定着ローラ５０に設置したサーミスタ５６の検知温度および加圧ローラ６０に設置したサーミスタ６４の検知温度によって、前回転延長時間を変更している。
【０１０５】
普通紙のみのプリントであれば、前回転終了時の定着ローラ中央部温度が１９０℃を越えていれば、プリント中も同じ温度を維持できるため、定着性は問題ないレベルである。
【０１０６】
しかし、普通紙と比較して定着性が悪い封筒をプリントする場合は、定着性の確保のために、前回転終了後の定着ローラ中央部温度が２１０℃を越えていることが望ましい。一方、ローラの過昇温を防止するためには、第１の実施例の場合と同じく定着ローラ中央部の温度が２３０℃以下になるように抑えなければならない。
【０１０７】
図８に本実施例における前回転延長時間を示した。通常プリント時には、一律５秒間の前回転を行うが、封筒モードの設定である場合には、図８のように前回転延長を行う。これは、プリント開始前の定着ローラ温度と加圧ローラ温度の組み合わせによって５つのブロックに分かれている。
【０１０８】
加圧ローラ温度が１２０℃未満である「状態１」（加圧ローラゴム層の表面だけ温まっている状態）であり、定着ローラ温度が１８０℃より大きければ１０秒間（ａ）、１８０℃以下であれば２０秒間（ｂ）の前回転延長を行う。
【０１０９】
加圧ローラ温度が１２０〜１５０℃である「状態２」（加圧ローラゴム層の内部まで温まっている状態）であり、定着ローラ温度が１８０℃より大きければ５秒間（ｃ）、１８０℃以下であれば１０秒間（ｄ）の前回転延長を行う。
【０１１０】
加圧ローラ温度が１５０℃より大きい状態（プリント直後である状態）であれば、前回転延長を行わない。
【０１１１】
すなわち、本実施例では、図８の（  ）内に示したように、
（ａ）加圧ローラ６０が状態１であり、定着ローラ５０の温度が高い場合には１５秒間の前回転を行う。
【０１１２】
（ｂ）加圧ローラ６０が状態１であり、定着ローラ５０の温度が低い場合には２５秒間の前回転を行う。
【０１１３】
（ｃ）加圧ローラ６０が状態２であり、定着ローラ５０の温度が高い場合には１０秒間の前回転を行う。
【０１１４】
（ｄ）加圧ローラ６０が状態２であり、定着ローラ５０の温度が低い場合には１５秒間の前回転を行う。
【０１１５】
封筒モードの場合には以上のような前回転時間に設定することで、図９に示したように、いずれの場合も前回転終了後の定着ローラ中央部温度は２２０℃程度となっており、定着性の向上とローラの過昇温防止を両立できる温度領域となっている。また、通常プリント時は、５秒間の前回転を行うが、図９からもわかるように５秒間の前回転終了時点では、いずれの場合も定着ローラ中央部温度は１９０℃を越えており、普通紙の定着性には影響を及ぼさない温度領域となっている。
【０１１６】
また、（ｅ）加圧ローラ温度が１５０℃以上である場合は、プリント直後であるため、前回転でローラを温める必要はない。プリント直後も毎回前回転を行うと、間欠プリント時のローラ過昇温の危険性がある。したがって、前回転は実施しない。
【０１１７】
このように、記録材のサイズや種類に応じて前回転時間を変更するプリンタにおいて、定着ローラ５０および加圧ローラ６０の温度状態によって前回転時間を決定することで、定着性の向上およびローラの過昇温防止が可能となる。また、定着性が悪い紙のみ前回転延長を行い、通常プリント時には前回転を短く設定しているため、ローラ寿命を長くすることができる。
【０１１８】
また、例えばＯＨＴをプリントするときには、ＯＨＴの過昇温や排紙されたＯＨＴ同士がトナーによって貼り付くのを防止するために、逆にプリント開始前の前回転時間を短く設定する場合もある。この場合も、本発明により、ＯＨＴが検知されたときには、定着ローラおよび加圧ローラの温度状態によって前回転時間を決定することが可能である。
【０１１９】
〈その他〉
１）本発明の画像形成装置において、加熱定着装置は実施例の熱ローラ方式の装置に限られるものではなく、フィルム加熱方式等の他のタイプの装置であってもよいし、加熱方式も例えば電磁誘導加熱方式など任意である。内側加熱方式でも、外側加熱方式でもよい。
【０１２０】
２）記録材に対するトナー像の形成方式・プロセス機構は電子写真プロセスに限られず、静電記録方式、磁気記録方式など任意である。また転写方式でも、直接方式でもよい。
【０１２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、定着ローラの検知温度と加圧ローラの検知温度の組み合わせによって最適な前回転時間を決定することにより、定着性の向上および定着ローラ・加圧ローラの過昇温防止を両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１の実施例の画像形成装置の概略構成模型図
【図２】  画像形成装置の動作行程図
【図３】  加熱定着装置の概略構成模型図
【図４】  電源投入からスタンバイ時のローラ表面温度変化およびヒータ制御を示す図
【図５】  前回転からプリント時のローラ表面温度変化およびヒータ制御を示す図
【図６】  第１の実施例における前回転時間を示す図
【図７】  第１の実施例における前回転時間とローラ表面温度の関係
【図８】  第２の実施例における前回転延長時間を示す図
【図９】  第２の実施例における前回転時間とローラ表面温度の関係
【図１０】  熱ローラ方式の加熱定着装置の概略構成模型図
【図１１】  加圧ローラ温度状態の違いによる前回転中のローラ表面温度変化を示す図
【符号の説明】
５０……定着ローラ、５４……定着メインヒータ、５５……定着サブヒータ、５６……定着サーミスタ、６０……加圧ローラ、６４……加圧ヒータ、６５……加圧サーミスタ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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