(57)【要約】【課題】  紙サイズ等が変わった場合でも定着不良のない画像を得る。【解決手段】  転写材上に未定着画像を形成する画像形成手段と、前記未定着画像を前記転写材上に定着する定着装置とを備え、前記定着装置は、弾性層を有する定着フィルムと、前記定着フィルムの非定着面に作用するように設けられた発熱手段と、前記定着フィルムの温度を検出する第１の温度検出手段と、前記発熱手段の温度を検出する第２の温度検出手段とを有する画像形成装置において、プリント開始時の前記発熱手段の制御モードとして、前記第１の温度検出手段の検出温度に基づいて前記発熱手段の制御を行う第１の制御モードと、前記第２の温度検出手段の検出温度に基づいて前記発熱手段の制御を行う第２の制御モードのいずれかを動作状況に応じて選択する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写材上に未定着画像を形成する画像形成手段と、前記未定着画像を前記転写材上に定着する定着装置とを備えた画像形成装置において、
前記定着装置は、弾性層を有する定着フィルムと、前記定着フィルムの非定着面に作用するように設けられた発熱手段と、前記定着フィルムの温度を検出する第１の温度検出手段と、前記発熱手段の温度を検出する第２の温度検出手段と、を有し、
プリント開始時の前記発熱手段の制御モードとして、前記第１の温度検出手段の検出温度に基づいて前記発熱手段の制御を行う第１の制御モードと、前記第２の温度検出手段の検出温度に基づいて前記発熱手段の制御を行う第２の制御モードと、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記プリント開始時の発熱手段の制御モードは、直前のプリントの転写材の幅に応じて選択されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像形成装置において、
直前のプリントの転写材の幅が、前記第２の温度検出手段にかからない場合には、第１の制御モードでプリント開始時の前記発熱体の制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記プリント開始時の発熱手段の制御モードは、プリント開始時の前記第１の温度検出手段の検出温度と、前記第２の温度検出手段の検出温度との差分温度に応じて選択されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像形成装置において、
前記差分温度が所定値を越える場合は、前記第１の制御モードでプリント開始時の前記発熱体の制御を行い、それ以外の場合は、前記第２の制御モードでプリント開始時の前記発熱体の制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
転写材上に未定着画像を形成する画像形成手段と、前記未定着画像を前記転写材上に定着する定着装置とを備え、前記定着装置は、弾性層を有する定着フィルムと、前記定着フィルムの非定着面に作用するように設けられた発熱手段と、前記定着フィルムの温度を検出する第１の温度検出手段と、前記発熱手段の温度を検出する第２の温度検出手段とを有する画像形成装置における制御方法であって、
プリント開始時の前記発熱手段の制御モードとして、前記第１の温度検出手段の検出温度に基づいて前記発熱手段の制御を行う第１の制御モードと、前記第２の温度検出手段の検出温度に基づいて前記発熱手段の制御を行う第２の制御モードのいずれかを動作状況に応じて選択することを特徴とする画像形成装置の制御方法。
【請求項７】
請求項６記載の制御方法を実現するためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機，レーザービームプリンター（以下、ＬＢＰと称す），プリンター，ファクシミリ，マイクロフィルムリーダプリンター，記録機等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
さらに詳しくは、電子写真，静電記録，磁気記録等の適宜の画像形成プロセス手段により加熱溶融性の樹脂等よりなるトナーを用いて、転写材（紙，印刷紙，転写材シート，エレクトロファックスシート，静電記録シート，ＯＨＴシート，光沢紙，光沢フィルムなど）の面に直接転写方式もしくは間接転写方式で目的の画像情報に対応した未定着トナー画像を形成担持させ、該未定着トナー画像を、該画像を担持している転写材面上に永久固着画像として加熱定着処理する方式の定着装置に関するものである。
【０００３】
本発明は、特にカラー画像形成装置に使用される、低コストで立ち上がり時間（いわゆるウォームアップタイム）の短い、カラーオンデマンド定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００４】
従来のカラー画像形成装置に用いられる定着装置には、弾性層を有する定着フィルム（下記特許文献１参照）と定着フィルムの非定着面に作用するように設けた発熱手段とを用いたものがある（例えば、特願２００２−２８８４７８号）。
【０００５】
以下、図４，５により従来のカラー画像形成装置及び定着装置について説明する。
【０００６】
本従来例では中間転写体方式のインラインカラー画像形成装置を用いている。また、定着装置後に公知の自動両面搬送手段である自動両面機構（不図示）を備えており、一度定着した転写材を自動的に表裏を反転させ再給紙搬送させることができる。
【０００７】
図４において、実線矢印で示した部分は、自動両面時の一面目の定着動作を行う転写材の搬送経路であり、点線矢印で示した部分は、前述した自動両面機構による２面目定着時の転写材の反転搬送経路である。
【０００８】
以下、本従来例のカラー画像形成装置の構成について説明する。
本従来例では、感光体ドラム、帯電手段（不図示）、トナー現像器（不図示）、感光体ドラムのクリーニング手段（不図示）等をひとつの容器にまとめた、いわゆるオールインワンＣＲＧ（カートリッジ）２を使用している。イエロー（Ｙ）トナーを使用しているイエローＣＲＧ  ２Ｙ，マゼンタ（Ｍ）トナーを使用しているマゼンタＣＲＧ  ２Ｍ，シアン（Ｃ）トナーを使用しているシアンＣＲＧ  ２Ｃ、ブラック（ＣＫ）トナーを使用しているブラックＣＲＧ  ２ＣＫ、の４個のＣＲＧを使用している。
【０００９】
前記４色のトナーＣＲＧに対応した、４個の光学系１が設けられており、光学系１より画像データに基づいた走査光が、帯電手段により一様に帯電された感光体ドラム上を露光することにより、感光体ドラム表面に画像に対応する静電潜像が形成される。現像剤であるトナー（非磁性１成分トナーを本従来例では使用）が静電潜像の形成された感光体ドラム表面に供給される。現像ローラに印加される現像バイアスを、帯電電位と潜像（露光部）電位の間の適切な値に設定することで、負の極性に帯電されたトナーが、感光体ドラム上の静電潜像に選択的に付着される、現像が行われる。
【００１０】
感光体ドラム上に現像された単色トナー画像は、駆動ローラ５，テンションローラ６，２次転写対向ローラ７間に懸回され、感光体ドラムと同期して略等速で回転する中間転写体３（中間転写ベルトを本従来例では使用）上へ、一次転写ローラ９に印加されるトナーと逆極性である正極性のバイアスにより１次転写される。
【００１１】
一次転写後、感光体上に転写残として残ったトナーは、不図示のクリーニング手段により除去される。
【００１２】
前記工程を中間転写体３の回転に同期して、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（ＣＫ）の各色のＣＲＧ２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２ＣＫに対して順次行い、中間転写体３上に各色の１次転写トナー画像を順次重ねて形成していく。単色のみの画像形成時（単色モード）には前記行程は目的の色（例えば黒色）の現像器についてのみ行なわれる。
【００１３】
また、転写材供給部となる転写材カセット１３或いは転写材トレイ（ＭＰトレイ）１４にセットされた転写材Ｐは、給送ローラ１２，１２′により夫々選択的に給送され、レジストローラ対８により中間転写体３と２次転写手段１０との２次転写部であるニップ部に所定のタイミングで搬送される。
【００１４】
中間転写体３上に形成された一次転写トナー画像は、２次転写手段１０に印加される、トナーと逆極性である正極性のバイアスにより転写材Ｐ上に一括転写される。２次転写後、中間転写体３上に残った２次転写残トナーは、クリーニングブレード等の中間転写体のクリーニング手段４により除去される。
【００１５】
転写材Ｐ上に２次転写されたトナー画像は、定着手段となる定着装置１１を通過することで転写材Ｐ上に溶融定着され、画像形成装置の出力画像となる。
【００１６】
図５は図４のカラー画像形成装置に適用された定着装置の概略図である。定着部材である定着フィルムユニット２５は、定着フィルム２７，フィルムガイド３０，セラミックヒータ，サーミスタ２９、サーミスタ２９１で構成される。定着フィルム２７は、円筒状エンドレスフィルムである基層の上に弾性層を設け、更に離形層としてフッ素樹脂チューブが被覆されている。そして、定着フィルム２７の内面には発熱手段であるセラミックヒータが当接している。一般に、セラミックヒータは、アルミナ，窒化アルミなどのセラミック基板２８上に抵抗発熱体３４を設け、その上にガラスコートを設けたものが用いられる。
【００１７】
また、定着フィルム２７はフィルムガイド３０により回転自在に支持されている。また、フィルムガイド３０に一体的に設けられたセラミックヒータは図示しない加圧機構により加圧ローラ２６の方向へ押圧されており、これによりフィルムガイド３０に回転自在に支持された定着フィルム２７が加圧ローラ２６に圧接されている。ここで、加圧ローラ２６は、芯金３１の上に弾性層３２、更にその上に離型層３３が設けられている。
【００１８】
そして、加圧ローラ２６には不図示の駆動手段により回転駆動がかけられ、定着フィルム２５は従動回転している。
【００１９】
セラミックヒータの定着フィルム２７との非当接面側の端部には、発熱手段の温度検出手段としてサーミスタ２９が当接されており、該サーミスタ２９により発熱手段の温度を検知している。更には、定着フィルム２７の温度検出手段としてサーミスタ２９１が、定着ニップ出口付近の定着フィルム２７の内面に当接するように設けられている。そして、通紙中にはサーミスタ２９１により定着フィルム２７の温度が検出され、所望の温度になるように発熱手段への通電が制御され定着フィルム２７の温調動作が行われる。また、サーミスタ２９は、発熱手段自体の温度を検出しており、プリント開始時の発熱体の制御に用いられる他、過高温になった場合には、発熱手段への通電を緊急停止するなど、検出温度結果により必要な動作を行う。
【００２０】
発熱体の通電制御を詳しく説明すると、例えば、サーミスタ２９１で発熱体の制御が行われる場合には、サーミスタ２９１の検出値を基準値と比較回路３０１で比較し、この比較回路３０１の出力値によって通電量制御手段３０２を制御して、交流電源３０３から発熱手段としての抵抗発熱体３４へ供給される交流電力の位相制御を行い、定着フィルム２７の温度を適正温度に保持する。一方、サーミスタ２９の検出値を基準値と比較回路３０４で比較し、何らかの原因によって過高温になった場合は、比較回路３０４の出力によって、通電制御手段３０５を制御し、抵抗発熱体３４への通電を緊急停止する。
【００２１】
ここで、プリント開始時の発熱体への通電制御について、図６を用いて説明する。図６は、プリント開始からのサーミスタ２９１の温度（Ｔ１）と、サーミスタ２９の温度（Ｔ２）の温度の推移を表した図である。
【００２２】
本従来例のような、定着フィルムとして弾性層を設けた構成では、定着フィルムの熱容量が大きくなるため、図６に示すように、立ち上げ時の定着フィルムの温度上昇は発熱体の温度上昇に比べ緩やかになってしまう。このため、プリント開始時に定着フィルムの温度、すなわちサーミスタ２９１で発熱体の制御を行うと、定着フィルムが所定の温度に達したときには、発熱体は過昇温を起こしてしまう。そのため、本従来例のような構成を用いる場合には、プリント開始時には、発熱体自体の温度、すなわちサーミスタ２９で発熱体を制御している。
【００２３】
詳しくは、まずプリントが開始されると、発熱体は、サーミスタ２９１の検知温度が目標温度１に達するまでの間（区間Ａ）は、サーミスタ２９の検知温度に基づいて目標温度２に制御される。その後、サーミスタ２９１の検知温度が目標温度１に達すると、発熱体はサーミスタ２９１の検知温度に基づいて目標温度１に制御される（区間Ｂ）。これにより、発熱体は立ち上げ時の過昇温を防止しつつ、紙の突入時（ｃ点）までに定着フィルムを所定温度にまで昇温させている。
【特許文献１】特許第３０５１０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
しかしながら、前記従来例の画像形成装置においては、小サイズ通紙後のプリント時に定着不良になるという問題が生じた。
【００２５】
図７，８，９を用いて詳しく説明する。図８，９は、プリント直後の発熱体の温度を長手方向に渡って表した図である。ここで、点ｘの位置は発熱体中央位置を表し、点ｙは発熱体のサーミスタ２９の位置を表している。前記従来例では、サーミスタ２９はセラミックヒータの長手方向の端部に設けられている。このため、図８に示すようにサーミスタ２９の位置まで紙がくるような大サイズの紙を通紙した場合には、発熱体の中央部と端部であるサーミスタ２９部では、発熱量に対し紙に奪われる熱量が同じであるためほぼ同じ温度であるのに対し、図９に示すようにサーミスタ２９の位置まで紙がこないような小サイズの紙を通紙した場合には、発熱体の端部であるサーミスタ２９部では紙に奪われる熱量がないため、中央部の温度とは温度差ΔＴが生じてしまう。
【００２６】
この状態で次のプリントを開始すると、図７に示すようにプリント開始時にはサーミスタ２９により発熱体の制御が行われるため、端部であるサーミスタ２９位置では発熱体は適正な温度に制御されているのに対し（Ｔ２ｙ）、発熱体の中央部では所望の温度に制御できない（Ｔ２ｘ）。このため、定着フィルム温度であるサーミスタ２９１の温度が紙の突入時（ｃ点）までに所望の目標温度にまで達することができず（Ｔ１）、定着不良を引き起こしてしまっていた。
【００２７】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、紙サイズ等が変わった場合でも定着不良のない画像を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
前記課題を解決するため、本発明では、画像形成装置を次ぎの（１）ないし（５）のとおりに構成し、画像形成装置の制御方法を次ぎの（６）のとおりに構成し、プログラムを次ぎの（７）のとおりに構成する。
【００２９】
（１）転写材上に未定着画像を形成する画像形成手段と、前記未定着画像を前記転写材上に定着する定着装置とを備えた画像形成装置において、
前記定着装置は、弾性層を有する定着フィルムと、前記定着フィルムの非定着面に作用するように設けられた発熱手段と、前記定着フィルムの温度を検出する第１の温度検出手段と、前記発熱手段の温度を検出する第２の温度検出手段と、を有し、
プリント開始時の前記発熱手段の制御モードとして、前記第１の温度検出手段の検出温度に基づいて前記発熱手段の制御を行う第１の制御モードと、前記第２の温度検出手段の検出温度に基づいて前記発熱手段の制御を行う第２の制御モードと、を有する画像形成装置。
【００３０】
（２）前記（１）に記載の画像形成装置において、
前記プリント開始時の発熱手段の制御モードは、直前のプリントの転写材の幅に応じて選択される画像形成装置。
【００３１】
（３）前記（２）に記載の画像形成装置において、
直前のプリントの転写材の幅が、前記第２の温度検出手段にかからない場合には、第１の制御モードでプリント開始時の前記発熱体の制御を行う画像形成装置。
【００３２】
（４）前記（１）に記載の画像形成装置において、
前記プリント開始時の発熱手段の制御モードは、プリント開始時の前記第１の温度検出手段の検出温度と、前記第２の温度検出手段の検出温度との差分温度に応じて選択される画像形成装置。
【００３３】
（５）前記（４）に記載の画像形成装置において、
前記差分温度が所定値を越える場合は、前記第１の制御モードでプリント開始時の前記発熱体の制御を行い、それ以外の場合は、前記第２の制御モードでプリント開始時の前記発熱体の制御を行う画像形成装置。
【００３４】
（６）転写材上に未定着画像を形成する画像形成手段と、前記未定着画像を前記転写材上に定着する定着装置とを備え、前記定着装置は、弾性層を有する定着フィルムと、前記定着フィルムの非定着面に作用するように設けられた発熱手段と、前記定着フィルムの温度を検出する第１の温度検出手段と、前記発熱手段の温度を検出する第２の温度検出手段とを有する画像形成装置における制御方法であって、
プリント開始時の前記発熱手段の制御モードとして、前記第１の温度検出手段の検出温度に基づいて前記発熱手段の制御を行う第１の制御モードと、前記第２の温度検出手段の検出温度に基づいて前記発熱手段の制御を行う第２の制御モードのいずれかを動作状況に応じて選択する画像形成装置の制御方法。
【００３５】
（７）前記（６）記載の制御方法を実現するためのプログラム。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、紙サイズ等が変わった場合でも所定時間内に定着フィルムの温度を所望の温度にまで上昇させることができ、定着不良を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００３８】
実施例１である“カラー画像形成装置”について説明する。本実施例のカラー画像形成装置の全体的構成，機能は、前述の従来例（図４，５参照）と同様なので、その説明を援用して、ここでの詳しい説明を省略し、本実施例の特徴部分について説明する。
【００３９】
本実施例では、定着フィルムの温度を検出する第１の検出手段の検出温度に基づいて発熱体を制御する第１の制御モードと、発熱体の温度を検出する第２の検出手段の検出結果に基づいて発熱体を制御する第２の制御モードを有し、プリント開始時の発熱体の制御モードを直前のプリントの紙サイズに応じて、切り替えることを特徴とする。
【００４０】
詳しく説明すると、前述したように従来例では、サーミスタ２９の位置まで紙がこないような小サイズの紙を通紙した場合には、発熱体の中央部とサーミスタ２９部の温度に温度差ΔＴが生じてしまうため（図９参照）、この状態でサーミスタ２９により発熱体の制御が行われると、端部であるサーミスタ２９位置では発熱体は適正な温度に制御されているのに対し、発熱体の中央部では所望の温度に制御できない。このため、定着フィルム温度であるサーミスタ２９１の温度が紙の突入時までに所望の目標温度にまで達することができず、定着不良を引き起こしてしまう。
【００４１】
そこで、本実施例では、図１のフローチャートに示すように、直前のプリントの紙サイズが小サイズ（サーミスタ２９の位置にかからない幅の紙）の場合には、定着フィルムの温度を検出するサーミスタ２９１（第１の検出手段）により発熱体の制御を行う第１の制御モードで立ちあげ温調を行い、それ以外の大サイズの場合には、従来同様の発熱体の温度を検出するサーミスタ２９（第２の検出手段）により発熱体の制御を行う第２の制御モードで立ちあげ温調を行う。
【００４２】
また、本実施例では、定着フィルムには、長さ２３０ｍｍ、厚み５０μｍ、外径φ２４ｍｍの円筒状のステンレスフィルムを基層とし、その上に厚み２５０μｍのシリコンゴムの弾性層を設け、更に離型層として３０μｍのフッ素樹脂チューブを被覆したものを用いた。
【００４３】
これにより、直前の紙が小サイズの場合でも、図２に示すようにサーミスタ２９１の温度で示される定着フィルムの温度が紙突入時までには所定の温度にまで達することができ、定着不良を防止できた。また、直前が大サイズの場合には図６で示された従来と同様であるため定着不良は発生しない。ここで、第１の制御モードで立ちあげた場合には、発熱体の過昇温が懸念されるが、通紙により定着フィルムの温度が既に高くなっているため、所定の目標温度に達するまでの時間が短く、従って発熱体のオーバーシュート量も少なくなっている。
【実施例２】
【００４４】
実施例２である“カラー画像形成装置”について説明する。本実施例のカラー画像形成装置の全体的構成，機能は、前述の従来例（図４，５参照）と同様なので、その説明を援用して、ここでの詳しい説明を省略し、本実施例の特徴部分について説明する。
【００４５】
本実施例では、定着フィルムの温度を検出する第１の検出手段の検出温度に基づいて発熱体を制御する第１の制御モードと、発熱体の温度を検出する第２の検出手段の検出結果に基づいて発熱体を制御する第２の制御モードを有し、プリント開始時の前記第１の温度検出手段の検出温度と、前記第２の温度検出手段の検出温度との差分温度に応じて、切り替えることを特徴とする。
【００４６】
前記実施例１では、直前のプリントの紙幅に応じて制御モードを切り替えた。これは、直前のプリントが終了した後、比較的早い時間で次のプリントを開始した場合には問題ないが、次のプリントまでの間が長くなると発熱体の過昇温を起こす場合があった。これは、プリントが終了した時点では、発熱体の中央部と端部で温度差が生じていても、時間がたつにつれて中央部と端部の差が無くなってくる。このため、次のプリント迄の間が長いと小サイズを通紙した履歴が全くなくなってしまい、この状態で定着フィルムの温度を検知しているサーミスタ２９１で発熱体を制御すると、前述した発熱体の過昇温を引き起こしてしまう。また、ＪＡＭ等で電源をＯＦＦされた場合には、直前の紙幅がわからなくなってしまうという不具合も生じてしまった。
【００４７】
そこで、本実施例では、図３のフローチャートに示すように、プリント開始時にサーミスタ２９１（第１の検出手段）とサーミスタ２９（第２の検出手段）の温度をそれぞれ検知し（Ｔ１０，Ｔ２０）、その差分値Ｔ２０−Ｔ１０が１０℃より大きかった場合、すなわち発熱体の長手方向の中央部と端部の温度に差があると見られた場合には、定着フィルムの温度を検出するサーミスタ２９１により発熱体の制御をおこなう第１の制御モードで立ちあげ温調を行い、それ以外の場合、すなわち発熱体の中央部と端部の温度に差がないと見られた場合には、発熱体の温度を検出するサーミスタ２９により発熱体の制御を行う第２の制御モードで立ちあげ温調を行う。
【００４８】
これによれば、実際の発熱体の中央部と端部の温度差により制御モードを切り替えているため、小サイズ通紙後の次のプリントまでの時間が短くても長くても適正な制御モードで立ちあげ温調を行えるほか、電源をＯＦＦされる等があっても常に適正な立ちあげ温調が実施され、常に発熱体の過昇温や小サイズ後の定着不良を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】実施例１の制御フローを示す図
【図２】実施例１の動作説明図
【図３】実施例２の制御フローを示す図
【図４】カラー画像形成装置の概略図
【図５】定着装置の概略図
【図６】従来例におけるプリント開始時のサーミスタの温度推移を示す図
【図７】従来例における小サイズ通紙後のプリント開始時のサーミスタの温度推移を示す図
【図８】従来例における大サイズ通紙後の発熱体の温度分布を示す図
【図９】従来例における小サイズ通紙後の発熱体の温度分布を示す図
【符号の説明】
【００５０】
２５    定着フィルムユニット
２７    定着フィルム
２９    サーミスタ２
２９１    サーミスタ
【図１】
2005227546.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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