(57)【要約】【課題】  本発明は、印刷用紙間または一枚の印刷用紙に対して、定着器の温度を均一に保つことにより、印刷時トナーの均一な定着性を保つことができ、且つ印刷品質を向上できる。【解決手段】  本発明の画像形成装置は、用紙にトナーを熱によって定着するための発熱体１３５を内部に備える定着器１３２と、発熱体への電源の供給を断続するスイッチ１２５と、定着器の温度を検知するサーミスタ１４０と、定着器に対する用紙の位置を検知する用紙センサ１５０と、スイッチのオン／オフ比であるデュティ比を算出するデュティ比算出部１６０と、サーミスタから検知される定着器の温度が、予め設定した目標温度に達したか否か、および用紙センサから検知される用紙の位置に応じてデュティ比算出部により算出される所定のデュティ比でスイッチのオン／オフを制御する制御部１１０とを含む。【選択図】    図３
2007004157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙にトナーを熱によって定着するための発熱体を内部に備える定着器と；
前記発熱体への電源の供給を断続するスイッチと；
前記定着器の温度を検知するサーミスタと；
前記定着器に対する前記用紙の位置を検知する用紙センサと；
前記スイッチのオン／オフ比であるデュティ比を算出するデュティ比算出部と；
前記サーミスタによって検知される前記定着器の温度が、予め設定した目標温度に達したか否か、および前記用紙センサによって検知される前記定着器に対する前記用紙の位置に応じて前記デュティ比算出部により算出される所定のデュティ比で、前記スイッチのオン／オフを制御する制御部と；
を含むことを特徴とする、画像形成装置。
【請求項２】
前記サーミスタによって検知された前記定着器の温度が、前記制御部によって予め設定された前記目標温度より高く、前記用紙センサからの検知結果より、前記用紙が前記定着器に到達する前である場合、
前記デュティ比算出部は、前記目標温度に応じて設定されたデュティ比より低いデュティ比を算出し、
前記制御部は、前記デュティ比算出部により算出された低い前記デュティ比で、前記スイッチをオン／オフにす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】
前記サーミスタによって検知された前記定着器の温度が、前記制御部によって予め設定された前記目標温度より高く、前記用紙センサからの検知結果より、前記定着器に到達する前記用紙が検知されない場合、
前記制御部は、前記スイッチをオフにすることを特徴とする、請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記用紙センサは、前記定着器に隣接して配置され、前記定着器から前記用紙が排出されたか否かを検知する排紙センサであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記用紙センサは、前記用紙の移動経路上において、両側のうちのいずれか一側に設けられ、前記用紙の位置を検知する給紙センサであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
用紙にトナーを熱によって定着するための発熱体を内部に備える定着器と；
前記発熱体への電源の供給を断続するスイッチと；
前記定着器の温度を検知するサーミスタと；
前記用紙の種類を検知する用紙センサと；
前記スイッチのオン／オフ比であるデュティ比を算出するデュティ比算出部と；
前記サーミスタから検知される前記定着器の温度が、予め設定した目標温度に達したか否か、および前記用紙センサから検知される前記用紙の種類に応じて前記デュティ比算出部により算出される所定のデュティ比で、前記スイッチのオン／オフを制御する制御部と；
を含むことを特徴とする、画像形成装置。
【請求項７】
前記サーミスタによって検知された前記定着器の温度が、前記制御部によって予め設定された前記目標温度より高く、前記用紙センサからの検知結果より、前記用紙の厚さが所定以上である場合、
前記デュティ比算出部は、前記目標温度に応じて設定されたデュティ比より低いデュティ比を算出し、
前記制御部は、前記デュティ比算出部により算出された低い前記デュティ比で、前記スイッチをオン／オフにして、前記定着器の前記発熱体に前記電源を供給することを特徴とする、請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
用紙にトナーを熱によって定着するための発熱体を内部に備える定着器を備える画像形成装置の定着器の温度制御方法において、
前記定着器の温度が検知される段階と；
前記定着器に対する前記用紙の位置が検知される段階と；
検知された前記定着器の温度が、予め設定された目標温度に達したか否か、および前記定着器に対する前記用紙の位置に応じて、デュティ比が算出される段階と；
算出された所定の前記デュティ比で、前記発熱体に対する電源の供給が制御される段階と；
を含むことを特徴とする、画像形成装置の定着器の温度制御方法。
【請求項９】
検知された前記定着器の温度が、予め設定された前記目標温度より高く、前記用紙が前記定着器に到達する前である場合、
前記デュティ比が算出される段階は、
前記目標温度に応じて設定されたデュティ比より低いデュティ比を算出する段階であることを特徴とする、請求項８に記載の画像形成装置の定着器の温度制御方法。
【請求項１０】
検知された前記定着器の温度が、予め設定された前記目標温度より高く、前記用紙が前記定着器に到達する前である場合、
前記発熱体に対する前記電源の供給が制御される段階は、
前記デュティ比が算出される段階で算出された前記低いデュティ比で、前記発熱体に前記電源を供給する段階であることを特徴とする、請求項９に記載の画像形成装置の定着器の温度制御方法。
【請求項１１】
検知された前記定着器の温度が、予め設定された前記目標温度より高く、前記定着器に到達する前記用紙が検知されない場合、
前記発熱体に対する前記電源の供給が制御される段階は、
前記発熱体に対する前記電源の供給を遮断する段階であることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれかに記載の画像形成装置の定着器の温度制御方法。
【請求項１２】
用紙にトナーを熱によって定着するための発熱体を内部に備える定着器を備える画像形成装置の定着器の温度制御方法において、
前記定着器の温度が検知される段階と；
前記定着器に到達する前記用紙の種類が検知される段階と；
検知された前記定着器の温度が、予め設定された目標温度に達したか否か、および前記用紙の種類に応じて、デュティ比が算出される段階と；
算出された所定の前記デュティ比で、前記発熱体に対する電源の供給が制御される段階と；
を含むことを特徴とする、画像形成装置の定着器の温度制御方法。
【請求項１３】
前記用紙の種類が検知される段階は、
前記用紙の厚さおよび材質のうち、少なくとも１つを検知する段階であることを特徴とする、請求項１２に記載の画像形成装置の定着器の温度制御方法。
【請求項１４】
検知された前記定着器の温度が、予め設定された前記目標温度より高く、前記用紙が所定の厚さ以上である場合、
前記デュティ比が算出される段階は、
前記目標温度に応じて設定されたデュティ比より低いデュティ比を算出する段階であることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の画像形成装置の定着器の温度制御方法。
【請求項１５】
用紙にトナーを熱によって定着するための発熱体を内部に備える定着器を備える画像形成装置において、
前記発熱体への電源の供給を断続するスイッチと；
前記定着器の温度を検知するサーミスタと；
前記定着器に対する前記用紙の位置および／または前記用紙の種類を検知する用紙センサと；
前記スイッチのオン／オフ比であるデュティ比を算出するデュティ比算出部と；
前記サーミスタから検知される前記定着器の温度が、予め設定した目標温度に達したか否か、および前記用紙センサから検知される前記定着器に対する前記用紙の位置および／または前記用紙の種類に応じて前記デュティ比算出部により算出される所定のデュティ比で、前記スイッチのオン／オフを制御する制御部と；
を含むことを特徴とする、画像形成装置。
【請求項１６】
用紙にトナーを熱によって定着するための発熱体を内部に備える定着器を備える画像形成装置の定着器の温度制御方法において、
前記定着器の温度が検知される段階と；
前記定着器に対する前記用紙の位置および／または前記用紙の種類が検知される段階と；
検知された前記定着器の温度が、予め設定された目標温度に達したか否か、および前記定着器に対する前記用紙の位置および／または前記用紙の種類に応じて、デュティ比が算出される段階と；
算出された所定の前記デュティ比で、前記発熱体に対する電源の供給が制御される段階と；
を含むことを特徴とする、画像形成装置の定着器の温度制御方法。
【請求項１７】
検知された前記定着器の温度が、予め設定された前記目標温度に達し、前記用紙が前記定着器に到達する前である場合、
前記デュティ比が算出される段階は、
前記デュティ比を前記目標温度に応じて設定されたデュティ比より減少させる段階であることを特徴とする、請求項１６に記載の画像形成装置の定着器の温度制御方法。
【請求項１８】
前記定着器に対する前記用紙の位置および／または前記用紙の種類を検知する段階で、前記用紙の種類が相対的に熱に敏感であると判断される場合、
前記発熱体に対する前記電源の供給が制御される段階において、前記発熱体に対する前記電源の供給が遮断されることを特徴とする、請求項１６または１７に記載の画像形成装置の定着器の温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置、および画像形成装置の定着器の温度制御方法に係り、より詳しくは、均一な温度制御が可能な画像形成装置、および画像形成装置の定着器の温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、レーザビームプリンターや複写機などの画像形成装置には、用紙上に転写されたトナーを定着させるための定着器が設けられている。
【０００３】
図１は、従来の画像形成装置の概略的な構成ブロック図である。定着器３０は、トナーの定着のために一定の温度を保つ。このため、画像形成装置は、図１に示すように、定着器３０、電源部２０、発熱体３５、サーミスタ４０、スイッチ２５および制御部１０を備える。電源部２０は、定着器３０にＡＣ電源を供給する。発熱体３５は、定着器３０内部に設けられ、発熱する。サーミスタ４０は、定着器３０の温度を検知する。スイッチ２５は、電源部２０から発熱体３５に提供されるＡＣ電源をオン／オフする。制御部１０は、サーミスタ４０から検知された定着器３０の温度に応じて、スイッチ２５をオン／オフして制御する。
【０００４】
このような定着器３０は、ウォーミングアップ、待機状態、印刷状態によってそれぞれ相異した目標温度が設定されている。制御部１０は、サーミスタ４０から検知された定着器３０の温度と予め設定された目標温度とが相異している場合、定着器３０の温度が目標温度を保つように、スイッチ２５をオン／オフして制御する。
【０００５】
一般に、制御部１０が定着器３０の温度を制御する方法は、次のようである。まず、制御部１０は、画像形成装置が現在ウォーミングアップ、待機状態、印刷状態のうち、どの状態であるかを判断し、判断の結果による状態に応じて定着器３０の目標温度をセットする。もし、画像形成装置が印刷状態であれば、制御部１０は、印刷状態における定着器３０の目標温度をセットし、定着器３０の温度が当該目標温度になるまで、スイッチ２５をターンオンして発熱体３５を発熱させる。定着器３０の温度が目標温度に達すると、制御部１０は、スイッチ２５をターンオフして、定着器３０の温度を下降させ、目標温度から予め設定された所定の温度範囲以下に下がると、再びスイッチ２５をターンオンして発熱体３５にＡＣ電源を供給して発熱させる。
【０００６】
図２（ａ）は、従来の定着器の温度変化を示すグラフである。図２（ｂ）は、サーミスタから検知した定着器の温度変化を示すグラフである。図２（ｃ）は、定着器にＡＣ電源の供給を断続するスイッチのオン／オフ状態を示すグラフである。これにより、図２（ａ）に示すように、定着器３０の温度は、目標温度を中心にして所定範囲内でリップル波形（ｒｉｐｐｌｅ）を形成しながら変わる。ところで、サーミスタ４０から検知された温度を制御部１０に提供する際、サーミスタ４０の応答速度の特性によって、実際の定着器３０の温度を検知するまでに所定の遅延時間が生ずる。遅延時間は、数百ミリ秒から数秒に至る。これにより、図２（ｂ）に示すように、サーミスタ４０が定着器３０の温度を認識する時点は、定着器３０の実際の温度の時点より、所定の期間後、つまり、サーミスタ４０の認識遅延時間分遅れることになる。
【０００７】
一方、スイッチ２５のオン／オフによって発熱体３５にＡＣ電源が供給される周期は、図２（ｃ）に示すように、図２（ｂ）に示すサーミスタ４０によって認識される定着器３０の温度の周期に連動される。つまり、サーミスタ４０によって認識される定着器３０の温度が、目標温度から上昇して、最も高い温度に達した後、下降して目標温度になると制御部１０に伝達されると、その後の定着器３０の温度は目標温度以下になると制御部１０は認識する。従って、制御部１０によってスイッチ２５がオンされる。スイッチ２５がオンされる期間は、サーミスタ４０によって認識される定着器３０の温度が、目標温度より下降し、目標温度より低い温度から上昇して目標温度に達するまでとなり、この期間を第１期間とする。また、制御部１０には、サーミスタ４０によって認識される定着器３０の温度が上昇して目標温度に達したと伝達されるので、その後の定着器３０の温度は目標温度以上になると制御部１０は認識する。従って、制御部１０は、スイッチ２５をオフする。スイッチ２５がオフされる期間は、サーミスタ４０によって認識される定着器３０の温度が、目標温度より上昇し、目標温度より高い温度から下降して目標温度に達するまでとなり、この期間を第２期間とする。この第１期間および第２期間が、スイッチ２５のオン／オフによって発熱体３５にＡＣ電源を供給する周期となる。そして、上記で説明したように、サーミスタ４０の定着器３０の温度を認識する時点は、定着器３０の実際の温度の時点より遅れる。
【０００８】
これにより、Ａ時点において、定着器３０の温度が目標温度より低い状態で、制御部１０は、第２期間における定着器３０の温度変化を認識することにより、スイッチ２５をオンして、発熱体３５が加熱される（第１期間）。Ｂ時点では、定着器３０の温度が目標温度より高い状態で、制御部１０は、第１期間における定着器３０の温度変化を認識することにより、スイッチ２５をオフして、発熱体３５への電源供給が遮断される（第２期間）。したがって、Ａ時点からＢ時点までは、定着器３０の温度が上昇しているにもかかわらず、スイッチ２５がターンオンされ、発熱体３５が加熱されるので、目標温度より低い状態から高い状態に変化しながら温度が過度に高くなるオーバーシュート（ｏｖｅｒｓｈｏｏｔ）が発生する。逆に、Ｂ時点からＣ時点までは、定着器３０の温度が下降しているにもかかわらず、スイッチ２５がターンオフされるので、目標温度より高い状態から低い状態に変化しながら、過度に温度が低くなるアンダーシュート（ｕｎｄｅｒｓｈｏｏｔ）が発生する。つまり、Ａ時点とＢ時点との間で、定着器３０の温度が上昇して目標温度に達していても、スイッチ２５はオンされているので、発熱体３５にＡＣ電源が供給されるため、定着器３０の温度が過度に高くなるオーバーシュートが起こる。一方で、Ｂ時点とＣ時点との間で、定着器３０の温度が下降して目標温度に達していても、スイッチ２５はオフされているので、発熱体３５にＡＣ電源が遮断されるため、定着器３０の温度が過度に低くなるアンダーシュートが起こる。
【０００９】
【特許文献１】大韓民国特許公開第２００３−０３９１６６号明細書
【特許文献２】大韓民国特許公開第２００４−０００００５５号明細書
【特許文献３】大韓民国特許公開第２００３−０３９１６６号明細書
【特許文献４】大韓民国特許公開第２００４−０３５９０８号明細書
【特許文献５】大韓民国特許公開第２００５−００６９８９号明細書
【特許文献６】特開２０００−０９２４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、従来の画像形成装置において、このような動作の繰り返しは、印刷中の定着器３０の温度にリップル波形（ｒｉｐｐｌｅ）を生じさせ、特に、高容量の定着器３０であるほど、時間当たりの温度の上昇率がさらに大きくなるので、オーバーシュートやアンダーシュートの影響がさらに大きくなる。このため、印刷中の用紙間に同一の定着温度を保つことが困難である。なお、一枚の用紙を印刷する間にも、定着温度を均一に保つことが困難である。
【００１１】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、定着器の温度を均一に保つことができる画像形成装置、および画像形成装置の定着器の温度制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によれば、用紙にトナーを熱によって定着するための発熱体を内部に備える定着器と、発熱体への電源の供給を断続するスイッチと、定着器の温度を検知するサーミスタと、定着器に対する用紙の位置を検知する用紙センサと、スイッチのオン／オフ比であるデュティ比を算出するデュティ比算出部と、サーミスタから検知される定着器の温度が、予め設定した目標温度に達したか否か、および用紙センサから検知される定着器に対する用紙の位置に応じてデュティ比算出部により算出される所定のデュティ比で、スイッチのオン／オフを制御する制御部とを含む画像形成装置が提供される。
【００１３】
本発明によれば、用紙センサによって検知される定着器（定着ローラ）に対する用紙の位置、およびサーミスタによって検知される定着器（定着ローラ）の温度に応じて、デュティ比算出部により算出されるデュティ比に基づいて定着ローラの温度を制御することができる。よって、印刷用紙間および一枚の印刷紙に対して、定着ローラの温度を、制御部によって設定された印刷に最適な目標温度に均一に保つことができる。従って、印刷時トナーの均一な定着性を保つことができ、且つ印刷品質を向上することができる。
【００１４】
サーミスタによって検知された定着器の温度が、制御部によって予め設定された上記目標温度より高く、用紙センサからの検知結果より、用紙が定着器に到達する前である場合、デュティ比算出部は、上記目標温度に応じて設定されたデュティ比より低いデュティ比を算出し、制御部は、デュティ比算出部により算出された上記低いデュティ比で、スイッチをオン／オフにすることができる。
【００１５】
サーミスタによって検知された定着器の温度が、制御部によって予め設定された目標温度より高く、用紙センサからの検知結果より、定着器に到達する用紙が検知されない場合、制御部は、スイッチをオフにすることができる。
【００１６】
用紙センサは、定着器に隣接して配置され、定着器から用紙が排出されたか否かを検知する排紙センサ、および／または、用紙の移動経路上において、両側のうちのいずれか一側に設けられ、用紙の位置を検知する給紙センサを含んで構成されてもよい。
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明の第２の観点によれば、用紙にトナーを熱によって定着するための発熱体を内部に備える定着器と、発熱体への電源の供給を断続するスイッチと、定着器の温度を検知するサーミスタと、用紙の種類を検知する用紙センサと、スイッチのオン／オフ比であるデュティ比を算出するデュティ比算出部と、サーミスタから検知される定着器の温度が、予め設定した目標温度に達したか否か、および用紙センサから検知される用紙の種類に応じてデュティ比算出部により算出される所定のデュティ比で、スイッチのオン／オフを制御する制御部とを含む画像形成装置が提供される。
【００１８】
本発明によれば、用紙センサによって検知される用紙の種類、およびサーミスタによって検知される定着器（定着ローラ）の温度に応じて、デュティ比算出部により算出されるデュティ比に基づいて定着ローラの温度を制御することができる。よって、印刷用紙間および一枚の印刷紙に対して、定着ローラの温度を、制御部によって設定された印刷に最適な目標温度に均一に保つことができる。従って、印刷時トナーの均一な定着性を保つことができ、且つ印刷品質を向上することができる。
【００１９】
サーミスタによって検知された定着器の温度が、制御部によって予め設定された上記目標温度より高く、用紙センサからの検知結果より、用紙の厚さが所定以上である場合、デュティ比算出部は、上記目標温度に応じて設定されたデュティ比より低いデュティ比を算出し、制御部は、デュティ比算出部により算出された上記低いデュティ比で、スイッチをオン／オフにして、定着器の発熱体に電源を供給することができる。
【００２０】
上記課題を解決するために、本発明の第３の観点によれば、用紙にトナーを熱によって定着するための発熱体を内部に備える定着器を備える画像形成装置の定着器の温度制御方法において、定着器の温度が検知される段階と、定着器に対する用紙の位置が検知される段階と、検知された定着器の温度が、予め設定された目標温度に達したか否か、および定着器に対する用紙の位置に応じて、デュティ比が算出される段階と、算出された所定の上記デュティ比で、発熱体に対する電源の供給が制御される段階とを含む画像形成装置の定着器の温度制御方法が提供される。
【００２１】
検知された定着器の温度が、予め設定された上記目標温度より高く、用紙が定着器に到達する前である場合、デュティ比が算出される段階は、上記目標温度に応じて設定されたデュティ比より低いデュティ比を算出する段階であってよい。
【００２２】
検知された定着器の温度が、予め設定された上記目標温度より高く、用紙が定着器に到達する前である場合、発熱体に対する電源の供給が制御される段階は、デュティ比が算出される段階で算出された上記低いデュティ比で、発熱体に電源を供給する段階であってよい。
【００２３】
検知された定着器の温度が、予め設定された上記目標温度より高く、定着器に到達する用紙が検知されない場合、発熱体に対する電源の供給が制御される段階は、発熱体に対する電源の供給を遮断する段階であってよい。
【００２４】
上記課題を解決するために、本発明の第４の観点によれば、用紙にトナーを熱によって定着するための発熱体を内部に備える定着器を備える画像形成装置の定着器の温度制御方法において、定着器の温度が検知される段階と、定着器に到達する用紙の種類が検知される段階と、検知された定着器の温度が、予め設定された目標温度に達したか否か、および用紙の種類に応じて、デュティ比が算出される段階と、算出された所定の上記デュティ比で、発熱体に対する電源の供給が制御される段階とを含む画像形成装置の定着器の温度制御方法が提供される。
【００２５】
用紙の種類が検知される段階は、用紙の厚さおよび材質のうち、少なくとも１つを検知する段階であってよい。
【００２６】
検知された定着器の温度が、予め設定された上記目標温度より高く、用紙が所定の厚さ以上である場合、デュティ比が算出される段階は、上記目標温度に応じて設定されたデュティ比より低いデュティ比を算出する段階であってよい。
【００２７】
上記課題を解決するために、本発明の第５の観点によれば、用紙にトナーを熱によって定着するための発熱体を内部に備える定着器を備える画像形成装置において、発熱体への電源の供給を断続するスイッチと、定着器の温度を検知するサーミスタと、定着器に対する用紙の位置および／または用紙の種類を検知する用紙センサと、スイッチのオン／オフ比であるデュティ比を算出するデュティ比算出部と、サーミスタから検知される定着器の温度が、予め設定した目標温度に達したか否か、および用紙センサから検知される定着器に対する用紙の位置および／または用紙の種類に応じてデュティ比算出部により算出される所定のデュティ比で、スイッチのオン／オフを制御する制御部とを含む画像形成装置が提供される。
【００２８】
上記課題を解決するために、本発明の第６の観点によれば、用紙にトナーを熱によって定着するための発熱体を内部に備える定着器を備える画像形成装置の定着器の温度制御方法において、定着器の温度が検知される段階と、定着器に対する用紙の位置および／または用紙の種類が検知される段階と、検知された定着器の温度が、予め設定された目標温度に達したか否か、および定着器に対する用紙の位置および／または用紙の種類に応じて、デュティ比が算出される段階と、算出された所定の上記デュティ比で、発熱体に対する電源の供給が制御される段階とを含む画像形成装置の定着器の温度制御方法が提供される。
【００２９】
検知された定着器の温度が、予め設定された上記目標温度に達し、用紙が定着器に到達する前である場合、デュティ比が算出される段階は、デュティ比を上記目標温度に応じて設定されたデュティ比より減少させる段階であってよい。
【００３０】
定着器に対する用紙の位置および／または用紙の種類を検知する段階で、用紙の種類が相対的に熱に敏感であると判断される場合、発熱体に対する電源の供給が制御される段階において、発熱体に対する電源の供給を遮断することができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明したように本発明によれば、印刷用紙間または一枚の印刷用紙に対して、定着ローラに加わる温度を均一に保つことで、印刷時トナーの均一な定着性を保つことができ、且つ印刷品質を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３３】
図３は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略的な構成図である。図３に示すように、本発明の実施形態に係る画像形成装置は、定着器１３２、電源部１２０、発熱体１３５、スイッチ１２５、サーミスタ１４０、用紙センサ１５０、デュティ比算出部１６０、制御部１１０を含む。
【００３４】
定着器１３２は、印刷用紙に転写されたトナーを熱によって当該印刷用紙に定着させるための装置である。定着器１３２は、印刷用紙を挟んで相互対向するよう配置される定着ローラ１３０および加圧ローラ１３１を備える。このうち、定着ローラ１３０の内部には、発熱体１３５が取り付けられる。
【００３５】
電源部１２０は、定着ローラ１３０の内部に取り付けられる発熱体１３５にＡＣ電源を供給する。スイッチ１２５は、制御部１１０によってオン／オフ制御され、電源部１２０から発熱体１３５に提供されるＡＣ電源を供給または遮断する。
【００３６】
一方、定着器１３２の一側、例えば、定着器１３２（定着ローラ１３０）の制御部１１０に対向する一側には、定着ローラ１３０の温度を検知するサーミスタ１４０が取り付けられる。サーミスタ１４０から検知される定着ローラ１３０の温度は、制御部１１０に提供され、スイッチ１２５のオン／オフを制御する基準として用いられる。
【００３７】
このような画像形成装置の一側には、印刷用紙の検知のための少なくとも１つの用紙センサ１５０が取り付けられる。用紙センサ１５０としては、用紙の移動経路上において、両側のうちのいずれか一側に、例えば、感光ドラム（図示せず）に隣接して取り付けられる給紙センサと、定着ローラ１３０に隣接して配置される排紙センサとが挙げられる。ここで、給紙センサは、印刷用紙が感光ドラムを通過したか否か、つまり印刷用紙が定着器１３２に到達するか否かを検知する。排紙センサは、印刷用紙が定着ローラ１３０を通過したか否かを検知する。給紙センサおよび排紙センサによる印刷用紙の検知可否は、制御部１１０に提供される。制御部１１０は、各センサからの印刷用紙の検知可否によって、どの時間に印刷用紙が定着ローラ１３０に到達するか否かを判断する。例えば、給紙センサから印刷用紙が検知されたとの情報が、制御部１１０に提供されると、制御部１１０は、印刷用紙を検知した給紙センサと定着ローラ１３０との間の距離と、印刷速度を考慮して、どの時間に印刷用紙が定着ローラ１３０に達するかを算出する。また、給紙センサから印刷用紙が検知されないとの情報があり、また排紙センサから印刷用紙が定着ローラ１３０を通過したとの情報があると、制御部１１０は、印刷用紙が定着ローラ１３０に到達しないと判断する。
【００３８】
デュティ比算出部１６０は、サーミスタ１４０から検知された定着ローラ１３０の温度と、用紙センサ１５０から検知された定着ローラ１３０に対する印刷用紙の位置とによって、デュティ比を算出する。このデュティ比は、スイッチ１２５をオフする期間に対してスイッチ１２５をオンする期間を示す。例えば、デュティ比が０．３であると、スイッチ１２５をオンする期間は、０．３となり、スイッチ１２５をオフする期間は０．７となる。そして、デュティ比は、制御部１１０によって設定された目標温度に応じて、予め制御部１１０により所定の値で設定される。よって、例えば、デュティ比が予め設定された所定の値のデュティ比より大きいと、スイッチ１２５をオンする期間がより長くなる。逆に、デュティ比が予め設定された所定の値のデュティ比より小さいと、スイッチ１２５をオンする期間がより短くなる。デュティ比算出部１６０は、サーミスタ１４０から検知された定着ローラ１３０の温度が予め設定された目標温度より低い場合、目標温度に応じて設定された所定の値のデュティ比よりデュティ比を増加させて、定着ローラ１３０の温度が目標温度に速く達するようにする。
【００３９】
逆に、サーミスタ１４０から検知された定着ローラ１３０の温度が予め設定された目標温度に達する場合、デュティ比算出部１６０は、印刷用紙が定着ローラ１３０に到達する前か否かによって、デュティ比を調節する。この時、デュティ比算出部１６０は、サーミスタ１４０から検知された定着ローラ１３０の温度が目標温度に近いが、印刷用紙が定着ローラ１３０に到達する前である場合は、目標温度に応じて設定された所定の値のデュティ比よりデュティ比を減少させることで、定着ローラ１３０が所定時間の間、目標温度を保つようにする。これにより、印刷用紙は、目標温度に保持された定着ローラ１３０で定着される。つまり、サーミスタ１４０による定着ローラ１３０の温度を認識する時点と、定着ローラ１３０の実際の温度の時点とは、所定の時間間隔があり、サーミスタ１４０による定着ローラ１３０の認識温度が目標温度に近くなると、その所定の時間間隔前において、定着ローラ１３０の実際の温度も目標温度の近傍となる。よって、デュティ比を予め設定された値より小さくすることで、定着ローラ１３０を過度に加熱することがなくなり、定着ローラ１３０の実際の温度を目標温度に均一に保持することができる。そして、印刷用紙が定着ローラ１３０に到達しない場合、デュティ比は変更されない。当該デュティ比は、画像形成装置の容量に応じて相異に算出されるので、本発明の実施形態では、具体的な数値に限定されるものではない。
【００４０】
制御部１１０は、画像形成装置を構成する各構成要素の作動を制御し、画像形成装置の作動状態、すなわち、ウォーミングアップ、待機状態、印刷状態によって、それぞれ相異した定着ローラ１３０の目標温度を設定し、定着ローラ１３０が目標温度を保つように、スイッチ１２５、デュティ比算出部１６０の動作を制御する。画像形成装置が印刷状態の場合、制御部１１０は、印刷に適した定着ローラ１３０の目標温度を設定する。
【００４１】
このような制御部１１０は、サーミスタ１４０から定着ローラ１３０の温度の情報が供給され、用紙センサ１５０から印刷用紙の定着ローラ１３０に対する位置に関する情報が供給され、各々情報を判断する。制御部１１０は、サーミスタ１４０により検知された定着ローラ１３０の温度が予め設定された目標温度より低い場合では、スイッチ１２５をオンにして発熱体１３５にＡＣ電源を供給し、サーミスタ１４０による定着ローラ１３０の認識温度情報より、定着ローラ１３０の温度を速く増加させる必要がある場合では、デュティ比算出部１６０を作動させて、目標温度に応じて設定された所定の値のデュティ比よりデュティ比を増加させる。逆に、サーミスタ１４０から検知された定着ローラ１３０の温度が予め設定された目標温度より高い場合では、制御部１１０は、用紙センサ１５０からの印刷用紙の定着ローラ１３０に対する位置の検知結果、印刷用紙が定着ローラ１３０に到達する前であれば、スイッチ１２５をオンにした状態で、目標温度に応じて設定された所定の値のデュティ比よりデュティ比を減少させる。印刷用紙が定着ローラ１３０に到達される予定がない場合、例えば、印刷用紙が定着ローラ１３０から排出された場合では、制御部１１０は、スイッチ１２５をオフにする。
【００４２】
以下、かかる構成による画像形成装置で、定着器１３２の温度を制御する過程を図４に基づいて説明する。
【００４３】
まず、制御部１１０は、画像形成装置が印刷状態であるか否かを判断し（Ｓ２００）、印刷状態に入ると、制御部１１０は、定着ローラ１３０の目標温度を印刷状態に対応するように設定する（Ｓ２１０）。そして、制御部１１０は、設定した目標温度に応じてデュティ比も所定の値になるようにデュティ比算出部１６０に算出させることによって、予めデュティ比を設定する。サーミスタ１４０は、定着ローラ１３０の温度を検知し、検知した認識温度に対する情報を制御部１１０に提供する。用紙センサ１５０は、用紙の給紙または排紙を検知して制御部１１０に提供する。この時、用紙センサ１５０は、給紙センサと排紙センサ両方とも使うことができ、あるいは給紙センサと排紙センサのうち、いずれかを使うこともできる。用紙センサ１５０として排紙センサを用いる場合、定着ローラ１３０を印刷用紙が通過しないと排紙センサが認識する時、給紙センサと同様に、排紙センサは、印刷用紙の定着ローラに対する位置および印刷速度を確認する。排紙センサは、その結果を制御部１１０に伝達することにより、制御部１１０は、デュティ比の変更を行うことができる。
【００４４】
制御部１１０は、サーミスタ１４０から提供された認識温度が、予め設定された定着ローラ１３０の目標温度より低いか否かを判断し（Ｓ２２０）、認識温度が目標温度より低い場合、スイッチ１２５をオンにして発熱体１３５にＡＣ電源を提供する（Ｓ２３０）。この時、制御部１１０は、認識温度と目標温度との差分、印刷速度など所定の条件に応じてデュティ比を変更する必要がある場合、デュティ比算出部１６０を作動させてデュティ比を変更する。例えば、認識温度が目標温度より低く、その差が大きい場合、制御部１１０は、目標温度に応じて予め設定されたデュティ比より大きい値を備えるデュティ比を算出させて、定着ローラ１３０の温度が速やかに目標温度に達するようにする。また、認識温度が目標温度より低く、その差が小さい場合、制御部１１０は、用紙センサ１５０により印刷用紙の搬送速度（印刷速度）および定着ローラ１３０に対する位置を検知して、印刷用紙が定着ローラ１３０に到達する時点を算出する。そして、印刷用紙が定着ローラ１３０に到達する時点で、定着ローラ１３０が目標温度に均一になるように、目標温度に応じて予め設定されたデュティ比を変更することもできる。
【００４５】
一方、認識温度が目標温度より高い場合、制御部１１０は、用紙センサ１５０から提供された用紙検知情報を利用して、印刷用紙が現在定着ローラ１３０に対してどの位置に存在しているのかを検知して、印刷用紙が定着ローラ１３０に到達する前か否かを判断する（Ｓ２４０）。もし、印刷用紙が現在定着ローラ１３０に到達する前か、あるいは供給される予定の場合、制御部１１０は、デュティ比算出部１６０を作動させて、目標温度に応じて予め設定された所定の値のデュティ比を変更し（Ｓ２５０）、新たに算出されたデュティ比でスイッチ１２５をオンにする（Ｓ２６０）。この時、印刷用紙が定着ローラ１３０を通過すると、定着ローラ１３０の温度が下降するので、認識温度が目標温度より高いにもかかわらず、スイッチ１２５をオンにするものである。しかし、予め目標温度に応じて設定されたデュティ比で発熱体１３５にＡＣ電源を供給する場合、定着ローラ１３０の温度が過度に高くなる可能性があるので、予め設定されたデュティ比よりデュティ比を小さく調節してＡＣ電源を供給する必要がある。
【００４６】
一方、認識温度が目標温度より高く、用紙センサ１５０からの検知結果、印刷用紙が現在定着ローラ１３０に到達する予定がないか、印刷用紙が定着ローラ１３０に供給される予定がない場合、制御部１１０は、スイッチ１２５をオフにして定着ローラ１３０の温度を下げる（Ｓ２７０）。
【００４７】
このように、本発明の実施形態に係る画像形成装置では、サーミスタ１４０から認識される定着ローラ１３０の温度が予め設定された目標温度より高い場合も、定着ローラ１３０で印刷を行っている間には、デュティ比を調節して発熱体１３５にＡＣ電源を供給する。したがって、印刷の進行中、定着ローラ１３０の温度が目標温度で均一に保持されるようにすることで、印刷用紙間または一枚の印刷用紙に対して定着ローラ１３０に加わる温度が均一に保たれる。これにより、印刷時トナーの均一な定着性を保つことにより、印刷品質を向上することができる。これは、印刷速度が速い高容量の定着器１３２において、より効果的である。また、高精度で定着ローラ１３０の温度調節が可能なので、サーミスタ１４０によって発生する認識遅延時間の影響を最小化できる。
【００４８】
本発明の実施形態においても、サーミスタ１４０の応答速度の特性によって、定着ローラ１３０の実際の温度の時点と、サーミスタ１４０による定着ローラ１３０の温度を認識する時点とは、差が生じる。しかし、本発明の実施形態では、デュティ比算出部１６０から算出されるデュティ比で定着ローラ１３０の温度を均一にして、印刷用紙を定着することができる。以下で、デュティ比による定着ローラ１３０の温度の調節と印刷用紙の定着との関係について、より詳細に説明する。
【００４９】
サーミスタ１４０によって認識される定着ローラ１３０の温度が目標温度より高い場合、制御部１１０は、用紙センサ１５０より印刷用紙が定着器１３２に供給される予定か、印刷用紙が定着ローラ１３０に到達する前か否かを判断する。この結果、印刷用紙が定着器１３２（定着ローラ１３０）に到達する前であると制御部１１０が判断すると、制御部１１０は、目標温度に応じて予め所定の値で設定されたデュティ比より小さいデュティ比をデュティ比算出部１６０より算出させる。この理由は、次の通りである。印刷用紙が定着ローラ１３０を通過して定着されると、定着ローラ１３０自身の温度が低下するので、定着時における実際の定着ローラ１３０の温度は、目標温度に対して少し高いか低い。そこで、目標温度に応じて予め設定されたデュティ比でスイッチ１２５をオン／オフして、定着ローラ１３０の温度が目標温度より高くなったので、その目標温度に応じて予め設定されたデュティ比でスイッチ１２５をオン／オフすると、定着ローラ１３０が過度に加熱されるおそれがあるからである。従って、制御部１１０は、デュティ比算出部１６０より算出された小さいデュティ比でスイッチ１２５をオンして、定着ローラ１３０の発熱体１３５にＡＣ電源を供給する。この時のデュティ比は、小さいので短いオン期間でスイッチ１２５をオン／オフに順次切り替えて、定着ローラ１３０の温度を目標温度に均一にすることができる。
【００５０】
また、サーミスタ１４０によって定着ローラ１３０の温度が目標温度より高いと認識される時、用紙センサ１５０によって印刷用紙が定着ローラ１３０に供給予定である、または印刷用紙が定着ローラ１３０に到達する前であると検知される場合、制御部１１０は、用紙センサ１５０の給紙センサまたは排紙センサによって、印刷用紙の位置および搬送速度を確認する。これにより、制御部１１０は、定着ローラ１３０に供給もしくは到達する前の印刷用紙が、定着ローラ１３０に到達する時点を算出する。そして、制御部１１０は、印刷用紙が定着ローラ１３０に到達した際（定着開始）に起こる定着ローラ１３０の温度低下を考慮しながら、印刷用紙が定着ローラ１３０に到達する時点において、定着ローラ１３０の温度がほぼ目標温度となるようにデュティ比算出部１６０を制御する。この制御部１１０による制御を受けて、デュティ比算出部１６０は、上述の小さいデュティ比を算出する。そして、印刷用紙が定着ローラ１３０を通過している間も、制御部１１０は、この小さいデュティ比を維持する。従って、印刷用紙が定着ローラ１３０に到達する際、かつ定着ローラ１３０で定着される間、定着ローラ１３０の温度は目標温度で均一に保持されるので、目標温度に均一な温度で印刷用紙を定着することができるため、印刷時のトナーの定着性を均一に保つことができ、印刷品質を向上できる。
【００５１】
一方で、サーミスタ１４０によって認識される定着ローラ１３０の温度が目標温度より低く、その差が大きい場合、制御部１１０は、目標温度に応じて予め設定された所定の値のデュティ比より大きい値のデュティ比を、デュティ比算出部１６０より算出させる。この算出されたデュティ比に基づいて、定着ローラ１３０の温度が速やかに目標温度に到達するように、制御部１１０は、定着ローラ１３０の発熱体１３５にＡＣ電源を供給する。上記動作により、サーミスタ１４０による定着ローラ１３０の認識温度が目標温度に近いと制御部１１０が認識すると、制御部１１０は、目標温度に応じて予め設定されたデュティ比より小さいデュティ比をデュティ比算出部１６０に算出させる。上述のように、サーミスタ１４０による定着ローラ１３０の温度の認識時点と、定着ローラ１３０の実際の温度の時点には、所定の時間間隔のずれがある。そこで、サーミスタ１４０による定着ローラ１３０の認識温度が目標温度に近くなると、その所定の時間間隔前には、定着ローラ１３０の実際の温度も目標温度に近いことになる。この時、目標温度に応じて予め所定の値で設定されたデュティ比で、または上述のように算出された大きい値のデュティ比で、定着ローラ１３０の温度を制御すると、定着ローラ１３０が過度に加熱されるおそれがある。従って、制御部１１０は、目標温度に応じて予め設定された所定の値のデュティ比より小さい値のデュティ比に基づいて、短いオン期間でスイッチ１２５をオン／オフに順次切り替えて、定着ローラ１３０の温度を目標温度で均一にすることができる。この時、デュティ比算出部１６０より算出される小さい値のデュティ比は、定着工程における定着ローラ１３０の温度低下も考慮して算出される。従って、印刷用紙が定着される間でも、定着ローラ１３０の温度が過度に低下することはなくなる。
【００５２】
そして、サーミスタ１４０によって定着ローラ１３０の温度が目標温度より低いと認識される時、制御部１１０は、用紙センサ１５０の給紙センサまたは排紙センサによって、印刷用紙の位置および搬送速度を確認し、印刷用紙が定着ローラ１３０に到達する時点を算出し、その時点で定着ローラ１３０の温度がほぼ目標温度となるようにデュティ比算出部１６０を制御する。この制御部１１０による制御を受けて、デュティ比算出部１６０は、上述の大きいデュティ比および小さいデュティ比を算出する。そして、印刷用紙が定着ローラ１３０を通過している間も、制御部１１０は、この小さいデュティ比を維持する。以上により、目標温度に均一な定着ローラ１３０で印刷用紙を定着することができ、印刷時のトナーの定着性を均一に保つことができることにより、印刷品質を向上できる。
【００５３】
サーミスタ１４０によって認識される定着ローラ１３０の温度が目標温度である場合では、制御部１１０は、目標温度に応じて予め設定された所定の値のデュティ比を減少する。上述のように、この時、定着ローラ１３０の実際の温度も目標温度に近いので、減少された小さい値のデュティ比で、スイッチ１２５のオン／オフを行い、定着ローラ１３０の温度を目標温度に均一に保持できる。この時、減少された小さいデュティ比も、上述のように、定着工程における定着ローラ１３０自身の温度低下を考慮して算出される。
【００５４】
一方、上述した実施形態では、サーミスタ１４０から検知された認識温度が目標温度より高い場合は、用紙センサ１５０を通じて定着ローラ１３０に印刷用紙が到達する前か否かによってスイッチ１２５のデュティ比を下げたり、あるいはスイッチ１２５をオフにする。また、上述の実施形態とは別の他の実施形態として、用紙センサ１５０によって検知される印刷用紙の種類によって、デュティ比とスイッチ１２５のオン／オフを制御できる。例えば、カード、封筒、コットン（ｃｏｔｔｏｎ）を含む用紙などの厚い用紙を印刷する場合では、デュティ比を少し下げて電源が提供されるようにする。一方で、Ａ４用紙のような普通の厚さの用紙である場合では、デュティ比を大きく下げて電源が提供されるようにし、ＯＨＰフィルムのような熱に弱い特殊材質や薄くて熱に敏感な用紙である場合では、スイッチ１２５をオフにする。このように、定着時、熱量を多く消耗する用紙の場合は、デュティ比を少し低減してスイッチ１２５をオンにし、熱量の消耗が少ない用紙の場合は、スイッチ１２５をオフにすることで、定着器１３２の温度を目標温度に保つことができる。
【００５５】
つまり、上述のように、サーミスタ１４０から検知された認識温度が目標温度より高くて、用紙センサ１５０からの検知結果より、印刷用紙が定着ローラ１３０に到達する前の場合、制御部１１０によって設定された目標温度に対応したデュティ比を低減して、定着時における定着ローラ１３０の温度を目標温度に均一に保持する。この時の印刷用紙が厚い場合、定着ローラ１３０で定着される時、熱量を多く消耗するので、定着工程の間に、定着ローラ１３０の温度が大きく低下し、目標温度に均一な温度で印刷用紙の定着ができないおそれがある。そこで、所定の厚さ以上の用紙を印刷する場合、制御部１１０は、デュティ比を目標温度に対応して予め設定されたデュティ比の値より、小さく下げることで、定着時において、厚い用紙による熱量の消耗で起こる定着ローラ１３０の温度低下を低減することができる。ここで、所定の厚さとは、普通の用紙（例えば、上質紙からなるＡ４用紙など）の厚みを意味する。また、普通の厚みの用紙の場合、熱量の消耗もわずかであるため、制御部１１０は、目標温度に対応して予め設定されたデュティ比の値を厚い用紙の場合のデュティ比減少幅より大きく下げて、印刷用紙の定着時における定着ローラ１３０の温度を目標温度に均一に保持できる。同様に、サーミスタ１４０から検知された認識温度が目標温度より低い場合でも、制御部１１０は、用紙センサ１５０により検知された印刷用紙の厚さ程度に応じて、デュティ比を変更することができるので、印刷用紙の定着時において、目標温度に均一な定着ローラ１３０で印刷用紙を定着できる。さらに、熱に弱いまたは敏感な用紙の場合、加熱されること自体が用紙に悪影響を与えるため、制御部１１０は、スイッチ１２５をオフする。用紙センサ１５０によって検知される用紙の種類とは、上記の通り、用紙の材質および厚さのうち、どちらか一つが検知されてもよいし、両方が検知されてもよい。
【００５６】
さらに、用紙センサ１５０は、定着ローラ１３０に対する印刷用紙の位置、印刷用紙の種類の両方を検知してもよいし、どちらか一つを検知してもよい。定着ローラ１３０に対する印刷用紙の位置を検知する用紙センサ１５０が、印刷用紙の種類も検知する場合、用紙センサ１５０は、印刷用紙の位置を検知するとともに、印刷用紙の種類も検知でき、検知した情報を制御部１１０に伝達することができる。この時、用紙の種類を検知するのは、用紙センサ１５０のうち、給紙センサまたは排紙センサであってよい。
【００５７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】従来の画像形成装置の概略的な構成ブロック図である。
【図２】従来の定着器の温度変化、サーミスタから検知した定着器の温度変化、および定着器にＡＣ電源の供給を断続するスイッチのオン／オフ状態を各々示すグラフである。
【図３】本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略的な構成ブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に係る画像形成装置で定着器の温度を制御する過程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５９】
１１０      制御部
１２０      電源部
１２５      スイッチ
１３０      定着ローラ
１３１      加圧ローラ
１３２      定着器
１３５      発熱体
１４０      サーミスタ
１５０      用紙センサ
１６０      デュティ比算出部
【図１】
2007004157.tif 000003
【図２】
2007004157.tif 000004
【図３】
2007004157.tif 000005
【図４】
2007004157.tif 000006