(57)【要約】【課題】ウォームアップタイムの短縮化を図る。【解決手段】メインヒータにより定着ロールが第１の温度Ｔｂに加熱され、かつ、駆動モータによる回転駆動時間が第１の時間ｔａを経過したことを条件として定着器を定着動作が可能な状態に設定する第１のウォームアップモードと、メインヒータにより定着ロールが第２の温度Ｔｃに加熱され、かつ、駆動モータによる回転駆動時間が第２の時間ｔｂを経過したことを条件として定着器を定着動作が可能な状態に設定する第２のウォームアップモードとのいずれかにより、ウォームアップ動作を実行する。【選択図】図４
2007187833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材上にトナー像を形成するトナー像形成部と、
定着ロールと、当該定着ロールに圧接配置される加圧部材と、当該定着ロールを加熱する加熱部材とを含み、前記トナー像形成部により形成されたトナー像を記録材に定着する定着部と、
前記定着ロールと前記加圧部材とを回転駆動する駆動部と、
前記定着部のウォームアップ動作と定着動作とを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記加熱部材により前記定着ロールが第１の温度に加熱され、かつ、前記駆動部による回転駆動時間が第１の時間を経過したことを条件として前記定着部を定着動作が可能な状態に設定する第１のウォームアップモードと、当該加熱部材により当該定着ロールが第２の温度に加熱され、かつ、当該駆動部による回転駆動時間が第２の時間を経過したことを条件として当該定着部を定着動作が可能な状態に設定する第２のウォームアップモードとのいずれかにより、当該定着部のウォームアップ動作を実行することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１の時間が経過する以前に前記トナー像形成部に対するトナー像形成指示が行なわれた場合に、前記第１のウォームアップモードに連続して、定着動作を実行することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１の時間が経過する以前に前記トナー像形成部に対するトナー像形成指示が行なわれなかった場合に、前記第２のウォームアップモードによるウォームアップ動作を実行することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御部は、装置の電源がＯＮされた場合、または前記加熱部材への供給電力が定着動作時よりも低く設定された状態である節電モードが解除された場合、または前記トナー像形成部に対するトナー像形成指示が行なわれた場合のいずれかにて、前記ウォームアップ動作を実行することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御部は、記録材が前記定着部に到達する時刻に合わせて前記定着ロールの温度がトナー像を定着することが可能である温度の下限値に到達するように、前記第１の温度および前記第１の時間を設定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項６】
装置内部に電力を供給する商用電源の電圧を検知する電源電圧検知部をさらに備え、
前記制御部は、前記電源電圧検知部により検知された前記商用電源の電圧値に基づいて、前記第１の温度、前記第２の温度、前記第１の時間、および前記第２の時間のいずれか１または複数を設定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項７】
記録材に形成されたトナー像を、回動可能な定着ロールと、当該定着ロールに圧接配置される回動可能な加圧部材と、当該定着ロールを加熱する加熱部材とを含んで構成される定着装置により定着処理して、記録材上にトナー画像を形成する画像形成方法であって、
前記定着ロールの温度が第１の温度に到達し、かつ、当該定着ロールおよび前記加圧部材の回動時間が第１の時間を経過し、かつ、当該第１の時間が経過するまでにトナー像形成指示があった場合に、トナー像形成動作を開始し、
前記定着ロールの温度が前記第１の温度に到達し、かつ、当該定着ロールおよび前記加圧部材の回動時間が前記第１の時間を経過した時点にてトナー像形成指示がなかった場合に、当該定着ロールの温度が前記第１の温度よりも高い第２の温度に到達し、かつ、当該定着ロールおよび当該加圧部材の回動時間が前記第１の時間よりも長い第２の時間を経過したことを条件として、前記定着装置を待機状態に移行させることを特徴とする画像形成方法。
【請求項８】
前記第１の温度は、トナー像を定着可能な温度の下限値よりも低い温度であることを特徴とする請求項７記載の画像形成方法。
【請求項９】
前記第２の温度は、トナー像を定着可能な温度の下限値よりも高い温度であることを特徴とする請求項７記載の画像形成方法。
【請求項１０】
前記第１の時間および前記第２の時間は、前記加圧部材を所定温度以上に加熱するのに必要な時間よりも長い時間であることを特徴とする請求項７記載の画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電子写真方式を利用して形成されたトナー像を記録材に定着する定着装置を備えた画像形成装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置では、一般に、一定速度で回転する感光体ドラムの表面が帯電器によって一様に帯電された後、画像情報に基づいて制御されたレーザ光が走査露光され、静電潜像が形成される。感光体ドラム上に形成された静電潜像は、現像器により現像され、現像されたトナー像は記録紙上に静電転写される。そして、定着装置によってトナー像が記録紙に定着され、プリント画像が形成される。
【０００３】
かかる画像形成装置に用いられる定着装置としては、２ロール方式と呼ばれる構成が従来より広く利用されている。この２ロール方式の定着装置は、内部に加熱源（例えば、ハロゲンヒータ）が配設された円筒状の芯金の表面に、耐熱性離型層が積層されて形成された定着ロールと、芯金に耐熱性弾性層と耐熱性樹脂被膜等による離型層とが積層されて形成された加圧ロールとが互いに圧接されて構成されている。そして、定着ロールと加圧ロールとの圧接領域（定着ニップ部）に、未定着トナー像を担持した記録紙を通過させ、未定着トナー像に対して加熱と加圧とを行なうことにより、トナー像を定着している。
【０００４】
このような定着装置では、画像形成装置の電源がＯＮされた際に、ウォームアップ動作が実行される。ウォームアップ動作は、画像形成動作に先立ち、主として定着ロールを定着に適した所定温度（定着温度）に設定しておくための動作である。そして、定着ロールが定着温度まで加熱されるには所定の時間（ウォームアップタイム）を要することとなる。そのため、ユーザは、画像形成装置の電源をＯＮしてから直ちに、画像形成動作を行なうことはできない。そこで、画像形成装置のオンデマンド性を向上させるには、このウォームアップタイムの短縮化が不可避となってくる。ここで、定着装置におけるウォームアップタイムを短縮する技術として、例えば定着ロールの肉厚を薄く形成して、定着ロールの熱容量を低減する技術が存在する（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２４４４４８号公報(第３−４頁)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ウォームアップ動作においては、定着ロールと同時に、加圧ロールもある程度の温度に加熱しておく必要がある。そこで、ウォームアップ動作中に定着ロールと加圧ロールとを回転させる過程を含めることで、定着ロールの熱を加圧ロールに伝導させて加圧ロールを加熱している。
しかしながら、ウォームアップ動作が完了して、定着装置が待機状態に設定された場合には、通常、省エネや騒音を低く抑える等の観点から、定着ロールと加熱ロールとの回転は停止される。そのため、待機状態においては、定着ロールから加圧ロールへの熱の伝導が極めて少なくなることから、加圧ロールの温度は次第に低下していくこととなる。そして、特に加圧ロールの温度が所定の温度以下に低下している状態でプリントが開始されると、定着ロールから加圧ロールに奪われる熱量が大きくなり、定着不良が生じ易くなる。そこで、待機状態に移行した段階で加圧ロールの温度が低下しても、それが所定温度以下まで低下することを抑制するために、ウォームアップ動作での定着ロールと加圧ロールとの回転時間を充分に長く設定することが必要となる。そのために、従来の定着装置では、ウォームアップタイムを短縮化するには一定の限界があった。
【０００７】
また、特に、定着ロールの肉厚を薄く形成して、定着ロールの熱容量を低減した構成においては、定着ロールの熱が加圧ロールに伝導し易い。そのため、定着不良の発生を抑制するためには、ウォームアップ動作に充分に加圧ロールを加熱しておく必要がある。その結果、定着ロールの低熱容量化によるウォームアップタイムの短縮化効果を充分に高めることができなかった。
【０００８】
本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ウォームアップタイムに短縮化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的のもと、本発明の画像形成装置は、記録材上にトナー像を形成するトナー像形成部と、定着ロールと、定着ロールに圧接配置される加圧部材と、定着ロールを加熱する加熱部材とを含み、トナー像形成部により形成されたトナー像を記録材に定着する定着部と、定着ロールと加圧部材とを回転駆動する駆動部と、定着部のウォームアップ動作と定着動作とを制御する制御部とを備え、制御部は、加熱部材により定着ロールが第１の温度に加熱され、かつ、駆動部による回転駆動時間が第１の時間を経過したことを条件として定着部を定着動作が可能な状態に設定する第１のウォームアップモードと、加熱部材により定着ロールが第２の温度に加熱され、かつ、駆動部による回転駆動時間が第２の時間を経過したことを条件として定着部を定着動作が可能な状態に設定する第２のウォームアップモードとのいずれかにより、定着部のウォームアップ動作を実行することを特徴としている。
【００１０】
ここで、制御部は、第１の時間が経過する以前にトナー像形成部に対するトナー像形成指示が行なわれた場合に、第１のウォームアップモードに連続して、定着動作を実行することを特徴とすることができる。また、制御部は、第１の時間が経過する以前にトナー像形成部に対するトナー像形成指示が行なわれなかった場合に、第２のウォームアップモードによるウォームアップ動作を実行することを特徴とすることもできる。
さらに、制御部は、装置の電源がＯＮされた場合、または加熱部材への供給電力が定着動作時よりも低く設定された状態である節電モードが解除された場合、またはトナー像形成部に対するトナー像形成指示が行なわれた場合のいずれかにて、ウォームアップ動作を実行することを特徴とすることができる。
【００１１】
加えて、制御部は、記録材が定着部に到達する時刻に合わせて定着ロールの温度がトナー像を定着することが可能である温度の下限値に到達するように、第１の温度および第１の時間を設定することを特徴とすることもできる。
さらに、装置内部に電力を供給する商用電源の電圧を検知する電源電圧検知部をさらに備え、制御部は、電源電圧検知部により検知された商用電源の電圧値に基づいて、第１の温度、第２の温度、第１の時間、および第２の時間のいずれか１または複数を設定することを特徴とすることもできる。
【００１２】
また、本発明を画像形成方法として捉え、本発明の画像形成方法は、記録材に形成されたトナー像を、回動可能な定着ロールと、定着ロールに圧接配置される回動可能な加圧部材と、定着ロールを加熱する加熱部材とを含んで構成される定着装置により定着処理して、記録材上にトナー画像を形成する画像形成方法であって、定着ロールの温度が第１の温度に到達し、かつ、定着ロールおよび加圧部材の回動時間が第１の時間を経過し、かつ、第１の時間が経過するまでにトナー像形成指示があった場合に、トナー像形成動作を開始し、定着ロールの温度が第１の温度に到達し、かつ、定着ロールおよび加圧部材の回動時間が第１の時間を経過した時点にてトナー像形成指示がなかった場合に、定着ロールの温度が第１の温度よりも高い第２の温度に到達し、かつ、定着ロールおよび加圧部材の回動時間が第１の時間よりも長い第２の時間を経過したことを条件として、定着装置を待機状態に移行させることを特徴としている。
【００１３】
ここで、第１の温度は、トナー像を定着可能な温度の下限値よりも低い温度であることを特徴とすることができる。また、第２の温度は、トナー像を定着可能な温度の下限値よりも高い温度であることを特徴とすることもできる。さらに、第１の時間および第２の時間は、加圧部材を所定温度以上に加熱するのに必要な時間よりも長い時間であることを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ウォームアップタイムを短縮することができるので、画像形成装置のオンデマンド性を高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本実施の形態が適用される画像形成装置を示した概略構成図である。図１に示す画像形成装置１は、トナー像形成部として、矢印Ａ方向に回転するトナー像担持体としての感光体ドラム１０の周囲に、感光体ドラム１０を帯電する帯電ロール１１、感光体ドラム１０上に静電潜像を書込むレーザ露光器１２（図中、露光ビームを符号Ｂｍで示す）、感光体ドラム１０上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器１３、感光体ドラム１０上に形成されたトナー像を記録材である用紙Ｐに転写する転写ロール１４、感光体ドラム１０上の残留トナーを除去するドラムクリーナ１５等の電子写真用デバイスが配設されている。さらには、用紙Ｐに転写された未定着トナー像を定着する定着器（定着部、定着装置）６０、入力された画像データに所定の画像処理を施す画像処理部３０、各装置（各部）の動作を制御する制御部４０を備えている。
【００１６】
次に、本実施の形態に係る画像形成装置１の基本的な作像プロセスについて説明する。図１に示すような画像形成装置１では、図示しない画像読取装置（ＩＩＴ）や図示しないパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等から出力された画像データが、画像処理部３０に入力される。画像処理部３０では、入力された画像データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、ガンマ補正、枠消し編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。そして、画像処理が施された画像データは、レーザ露光器１２に出力される。
【００１７】
レーザ露光器１２では、画像処理部３０から入力された画像データに応じて、例えば半導体レーザから出射された露光ビームＢｍを感光体ドラム１０に照射する。感光体ドラム１０では、帯電ロール１１によって表面が所定の帯電電位（例えば、−５５０Ｖ）に一様に帯電された後、このレーザ露光器１２によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。
形成された静電潜像は、現像器１３によりマイナス帯電されたトナーが反転現像される。すなわち、例えば重合法により作成され、形状係数ＳＦ１が１００〜１４０のトナーと、磁性粒子からなるキャリアとが混合した現像剤を担持した現像剤担持体（現像スリーブ）１３ａに、図示しない電源から直流電圧からなる現像バイアス、または直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスが印加されて、感光体ドラム１０との間に現像電界が形成される。それによって、現像スリーブ１３ａ上のトナーが静電潜像の画像部（露光部）に転移し、静電潜像がトナー像として可視像化される。
【００１８】
感光体ドラム１０上に形成されたトナー像は、その後、感光体ドラム１０と転写ロール１４とが当接する転写ニップ部Ｃに搬送される。そうすると、用紙搬送系では、トナー像が転写ニップ部Ｃに搬送されるタイミングに合わせてピックアップロール５１が回転し、用紙トレイ５０から所定サイズの用紙Ｐが供給される。ピックアップロール５１により供給された用紙Ｐは、搬送ロール５２により搬送され、レジストロール５３に到達する。このレジストロール５３においては、用紙Ｐは一旦停止され、トナー像が担持された感光体ドラム１０の移動タイミングに合わせてレジストロール５３が回転する。それによって、用紙Ｐの位置とトナー像の位置との位置合わせがなされ、用紙Ｐはインレットシュート５４に導かれて、転写ニップ部Ｃに送り出される。
【００１９】
転写ニップ部Ｃでは、転写ロール１４が感光体ドラム１０に圧接配置されている。また、転写ロール１４には、転写電源（不図示）からトナー帯電極性（マイナス極性）とは反対極性（プラス極性）の転写バイアスが安定的に印加されるように、例えば定電流制御された電流が供給される。それにより、転写ロール１４から用紙Ｐに対し、感光体ドラム１０上のトナー帯電極性とは反対極性の電荷が付与される。
そして、タイミングを合わせて搬送された用紙Ｐが、転写ニップ部Ｃに搬送され、感光体ドラム１０と転写ロール１４との間に挟み込まれる。その際に、転写ロール１４から転写バイアスが印加されることで、感光体ドラム１０上に担持された未定着トナー像は、用紙Ｐ上に静電転写される。
【００２０】
その後、トナー像が静電転写された用紙Ｐは、転写ロール１４からの静電吸着力と用紙Ｐのコシによって感光体ドラム１０から剥離される。そして、搬送ガイド５５や定着入口ガイド８０により導かれて、転写ロール１４の用紙Ｐ搬送方向下流側に設けられた定着器６０まで送られる。
定着器６０に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着器６０において熱および圧力による定着処理を受けることによって用紙Ｐ上に定着される。そして定着画像が形成された用紙Ｐは、画像形成装置１の排出部に設けられた排紙載置部５８に搬送され、一連の画像形成動作が完了する。
【００２１】
続いて、定着器６０の構成について説明する。
図２は、定着器６０の構成を示す断面図である。図２に示すように、定着器６０は、加熱部材の一例としての定着ロール６１を回転自在に支持するとともに、定着ロール６１の一部領域を覆うように配設された第１の筺体６５と、加圧部材の一例としての加圧ロール６２を回転自在に支持する第２の筐体６６とが連結され、ユニットとして構成されている。その際に、加圧ロール６２は、コイルバネ等からなる加圧手段（不図示）により定着ロール６１に圧接され、用紙Ｐが通過する定着ニップ部Ｎが形成されている。
【００２２】
定着ロール６１は、円筒状のコア６１１と、このコア６１１の表面側に被覆された離型層６１２とから構成されている。コア６１１は、例えば鉄で形成された、外径が例えば２５ｍｍ、肉厚が例えば０．１〜０．６ｍｍの薄肉ロールで構成されている。このように、本実施の形態の定着ロール６１は、薄肉で形成され、熱容量が小さく構成されているので、定着ロール６１を定着に適した温度まで上昇させるウォームアップタイムを極力短くすることが可能となる。
離型層６１２には、例えばシリコーン樹脂、フッ素樹脂等の耐熱性樹脂が用いられるが、トナーに対する離型性や耐摩耗性の観点から、フッ素樹脂が適している。フッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）等が使用できる。離型層６１２の膜厚は、例えば５〜１００μｍに形成される。
【００２３】
また、定着ロール６１の内部には、加熱部材の一例として、配光特性の異なる２本のハロゲンヒータ、すなわちメインヒータ６７とサブヒータ６８とが配設され、定着ロール６１を加熱する。その際に、定着ロール６１の表面には温度センサ６９が接触して配置され、画像形成装置１の制御部４０は、この温度センサ６９による温度計測値に基づいてメインヒータ６７およびサブヒータ６８の点灯(通電)を制御する。そして、定着ロール６１の表面温度が所定の設定温度（例えば、１７５℃）を維持するように調整している。さらに、第１の筐体６５の内部の定着ロール６１の近傍には、サーモスタット７０が設けられ、このサーモスタット７０により定着ロール６１の過温昇による故障を防止している。
温度センサ６９は、ウォームアップ動作時の定着ロール６１表面の温度を精度良く検出するために、定着ロール６１の周方向に関して、メインヒータ６７の近傍位置に配置されている。
【００２４】
ここで、図３は、メインヒータ６７およびサブヒータ６８の配光特性を示した図である。図３（ａ）がメインヒータ６７の配光特性を示し、図３（ｂ）がサブヒータ６８の配光特性を示している。ここで、配光特性とは、メインヒータ６７、サブヒータ６８に通電した際の軸方向の発熱量分布をいう。
図３（ａ）に示したように、メインヒータ６７は、定着ロール６１の軸方向における最大幅通紙領域の略全域を加熱するように配光されている。一方、図３（ｂ）に示したように、サブヒータ６８は、定着ロール６１の軸方向においてメインヒータ６７よりも狭い中央領域（最小幅通紙領域）を主に加熱するように配光されている。すなわち、定着ロール６１の軸方向の中央部領域については、メインヒータ６７とサブヒータ６８とにより加熱される領域は重複する。また、サブヒータ６８の配光特性は、定着ロール６１の軸方向に沿って一定とされているが、メインヒータ６７の配光特性は、両端部が中央部よりも大きく設定されている。これは、メインヒータ６７を長時間ＯＮにした場合、メインヒータ６７の軸方向中央部では熱が蓄熱され、中央部よりも外側に位置する両端部領域ではメインヒータ６７の熱が放熱されることにより温度分布が不均一になることを抑制するためである。
なお、本実施の形態の定着器６０では、最小幅通紙領域が最大幅通紙領域の中央部に存在する、所謂センターレジスト方式を採用している。さらに、温度センサ６９は、定着ロール６１の最小幅通紙領域の略中央部に設けられている。
【００２５】
本実施の形態の定着器６０においては、サブヒータ６８は、Ａ４ＳＥＦ（Ａ４ショートエッジフィード）を定着する際に使用するヒータであり、定着ロール６１の軸方向におけるサブヒータ６８の発熱領域長は、Ａ４サイズのショートエッジの長さと略同じである。そして、サブヒータ６８では、Ａ４ＳＥＦおよびＢ５ＳＥＦのシート（小サイズシート）を定着する際に、小サイズシートの定着領域の温度を所定の定着温度に保持するように、通電のＯＮ／ＯＦＦ制御が行なわれる。
一方、メインヒータ６７は、Ａ４ＬＥＦ（Ａ４ロングエッジフィード）を定着する際に使用するヒータであり、定着ロール６１の軸方向におけるメインヒータ６７の発熱領域長は、Ａ４サイズのロングエッジの長さと略同じである。メインヒータ６７では、Ａ４ＬＥＦ、Ａ３ＳＥＦ（Ａ３ショートエッジフィード）、Ｂ４ＳＥＦ、Ｂ５ＬＥＦのシート（大サイズシート）を定着する際に、大サイズシートの定着領域の温度を所定の定着温度に保持するように、通電のＯＮ／ＯＦＦ制御が行なわれる。
【００２６】
次に、加圧ロール６２は、例えば円柱状のシャフト６２１と、このシャフト６２１の周囲に設けられた耐熱弾性体層６２２と、耐熱弾性体層６２２の表面を覆う離型層６２３とから構成されている。シャフト６２１は、例えば鉄またはアルミニウムからなり、中空であってもよい。耐熱弾性体層６２２は、硬度が例えば４５°（アスカーＣ）の耐熱性材料であり、例えばシリコンスポンジまたはシリコンゴムから形成されている。また、耐熱弾性体層６２２は、肉厚は例えば６ｍｍに構成され、加圧ロール６２が定着ロール６１に圧接される際に、略一定のニップ幅が得られるように形成されている。なお、耐熱弾性体層６２２の肉厚は、６〜８ｍｍの範囲が好適である。離型層６２３は、トナーに対する離型性や耐摩耗性を有する例えばＰＦＡから形成されている。また、離型層６２３の膜厚は例えば３０〜１００μｍの範囲が好適である。
【００２７】
また、定着ロール６１と加圧ロール６２とで形成される定着ニップ部Ｎを挟んで上流側方向および下流側方向には、用紙Ｐが搬送される搬送路が形成され、用紙Ｐが下方から上方へと搬送される。定着ニップ部Ｎの上流側に形成された給紙口には、用紙搬送系を構成する例えば板状の金属からなる定着入口ガイド８０が配設されている。また、定着ニップ部Ｎの下流側に形成された排紙口には、用紙搬送系を構成する排紙ガイド９０,９１がそれぞれ配置されている。排紙ガイド９０,９１は、複数のリブで形成され、第１の筐体６５側と第２の筐体６６側とにそれぞれ設けられている。そして、排紙ガイド９０と排紙ガイド９１との間を用紙Ｐが通過するように構成されている。
【００２８】
さらに、定着ニップ部Ｎの下流側近傍の第１の筐体６５には、剥離部材としての剥離爪９２が定着ロール６１の軸方向（用紙の幅方向）に複数配設されている。この剥離爪９２は、定着ロール６１の表面を傷付けない程度の弱い力で定着ロール６１側に付勢され、かかる定着ロール６１の先端が定着ロール６１の表面に圧接し、定着ロール６１に巻き付こうとする用紙を剥がすように構成されている。
【００２９】
続いて、画像形成装置１のメインスイッチがＯＮされた際、または節電モード中に節電モードが解除された際、または節電モード中や待機状態中に操作パネル（不図示）からプリント開始ボタンが押された際に、本実施の形態の定着器６０にて実行される、定着ロール６１を定着に適した所定温度（定着温度）に達するまで加熱する動作（ウォームアップ動作）について述べる。ここで、節電モードとは、画像形成装置１のメインスイッチがＯＮされてはいるが、画像形成動作が行なわれないために、定着ロール６１内のメインヒータ６７および／またはサブヒータ６８への通電が停止されているか、または電流量を減らして消費電力を低減している状態（モード）をいう。
図４は、画像形成装置１のメインスイッチがＯＮされた際に制御部４０が行なうウォームアップ動作時の処理手順を示したフローチャートである。以下、図４に従ってウォームアップ動作を順に説明する。
なお、本実施の形態の定着器６０では、ウォームアップ動作時には、メインヒータ６７のみに通電して、メインヒータ６７だけを発熱（発光）させている。これは、上述したように、メインヒータ６７は定着ロール６１の軸方向における最大幅通紙領域の略全域を加熱するように配光されていることから、定着ロール６１の軸方向に亘って均一に加熱するには、メインヒータ６７のみを発熱させることが適切だからである。
【００３０】
ウォームアップ動作時においては、まず、画像形成装置１のメインスイッチがＯＮされることで、定着ロール６１内のメインヒータ６７がＯＮされ、定着ロール６１の温度を制御温度(第２の温度)Ｔｃに制御するヒータ制御が開始される（Ｓ１）。ここでは、定着ロール６１および加圧ロール６２を駆動する駆動部の一例としての駆動モータ（不図示）はＯＦＦされており、定着ロール６１は停止した状態がしばらく維持される。これは、メインヒータ６７をＯＮするとともに、駆動モータもＯＮして、定着ロール６１を回転させるとすると、メインヒータ６７からの輻射熱により加熱された定着ロール６１の熱が加圧ロール６２側に伝達されるため、定着ロール６１に対する加熱効率が低下する等の理由によるものである。
メインヒータ６７がＯＮされた後、温度センサ６９の検出値が回転開始温度Ｔａに到達した時点（Ｓ２）で、制御部４０は駆動モータをＯＮする。そして、定着ロール６１および加圧ロール６２の回転を開始する（Ｓ３）。ここで、定着ロール６１および加圧ロール６２を回転させるのは、定着ロール６１の周方向における温度ムラを低減させるためと、定着ロール６１からの熱を加圧ロール６２に伝導させ、加圧ロール６２を加熱するためである。
【００３１】
さらに、温度センサ６９の検出値が回転開始温度Ｔａに到達した時点（Ｓ２）で、制御部４０は、内部に配置されたタイマーにより、回転開始温度Ｔａに到達した時点からの経過時間の計測（タイマーカウント）を開始する（Ｓ４）。続いて、タイマーカウントが所定の第１の時間ｔａを経過したか否かを判断する（Ｓ５）。さらに、制御部４０は、温度センサ６９の検出値が第１の温度Ｔｂに到達しているか否かを判断する（Ｓ６）。そして、第１の時間ｔａを経過し、かつ、定着ロール６１の温度が第１の温度Ｔｂに到達している場合に、例えば画像形成装置１の操作パネル（不図示）に構成されたプリント開始ボタンが押されること等による印字指示があったか否かを判断する（Ｓ７）。
ステップ７にて印字指示があった場合には、画像形成装置１は、制御部４０からの制御信号に基づいて、用紙トレイ５０から所定サイズの用紙Ｐの搬送を開始し（Ｓ８）、そして、画像形成動作を実行する。
【００３２】
ここで、ステップ７にて印字指示があった場合の定着ロール６１および加圧ロール６２に関する温度制御と駆動制御とを説明する。図５は、（ａ）がステップ７にて印字指示があった場合の定着ロール６１および加圧ロール６２の温度の経時変化を示した図であり、（ｂ）がその場合のメインヒータ６７のＯＮ／ＯＦＦ制御を示すタイミングチャートと、定着ロール６１および加圧ロール６２を回転駆動する駆動モータ（不図示）のＯＮ／ＯＦＦ制御を示すタイミングチャートとを示した図である。なお、図５（ａ）において、実線は定着ロール６１の温度の経時変化を示し、破線は加圧ロール６２の温度の経時変化を示している。また、図５（ａ）、（ｂ）においては、それぞれの時間軸は同一である。
図５に示したように、本実施の形態の定着器６０では、ステップ６にて到達したか否かが判断される第１の温度Ｔｂは、用紙Ｐ上のトナー像を定着可能な下限の温度（定着可能最低温度）よりも低い温度に設定される。また、ステップ５にて経過したか否かが判断される第１の時間ｔａは、定着ロール６１の周方向における温度ムラを低減させるために充分な時間であり、かつ、加圧ロール６２を充分に加熱させるのに充分な時間である。
【００３３】
ところで、定着可能最低温度は、上述したようにトナー像を定着可能な下限の温度であるが、上記したウォームアップ動作時に制御目標となる制御温度Ｔｃは、この定着可能最低温度よりも高い温度に設定している。これは、主として次の理由によるものである。
すなわち、ウォームアップ動作が完了して、画像形成装置１が待機状態に移行した場合には、省エネや騒音を低く抑える等の観点から駆動モータが停止されるので、定着ロール６１から加圧ロール６２への熱の伝達は殆どなくなる。そのため、通常、ウォームアップ動作によって加熱された加圧ロール６２の温度は、次第に低下していくこととなる。その状態で画像形成動作が開始されると、加圧ロール６２の温度が低下しているために、定着ロール６１から加圧ロール６２に奪われる熱量が多くなる。その結果、特に画像形成動作の開始時の加圧ロール６２が再び充分に加熱されるまでの間に、メインヒータ６７やサブヒータ６８から供給される熱量が一時的に不充分となり、画像に定着不良が生じ易くなる。
また、画像形成装置１に入力される商用電源は、通常１０％程度の変動幅を有する。そのために、メインヒータ６７の発熱量も変動する。さらに、定着器６０を構成する部材の個体差により、熱容量もバラツキを有している。そのため、定着可能温度に対するマージンを設定しておく必要もある。
【００３４】
そこで、制御温度Ｔｃを定着可能最低温度よりも高い温度に設定している。それにより、ウォームアップ動作の完了時に、充分な定着可能温度を設定することが可能となる。さらには、後段でも詳述するが（図６参照）、加圧ロール６２を充分に加熱しておくとともに、定着器６０全体を加熱しておくことが可能となる。その結果、待機状態にある場合でも、加圧ロール６２の温度が所定の温度以下に低下することを抑えることが可能となり、待機状態から画像形成動作が開始された場合でも、定着不良の発生を確実に抑えることが可能となる。
【００３５】
一方、ウォームアップ動作での回転動作が行なわれる第１の時間ｔａを経る時点においては、加圧ロール６２は充分に加熱されている。すなわち、図５（ａ）の破線で示したように、第１の時間ｔａを経ることにより、加圧ロール６２の温度を、画像形成動作が行なわれるとした場合に加圧ロール６２が定着ロール６１から奪う熱量が多くならない程度の温度（加圧ロール必要温度）以上に上昇させておくことができる。それにより、第１の時間ｔａを経た時点においては、画像形成動作を直ちに行なっても、定着ロール６１から加圧ロール６２に奪われる熱量が多くなることはない。そのため、第１の時間ｔａを経ており、かつ、定着ロール６１の温度が定着可能最低温度程度に加熱されていれば、画像形成動作を行なっても、定着ロール６１の温度を定着可能最低温度に維持しておくことが可能である。
【００３６】
すなわち、ウォームアップ動作の完了と同時に画像形成動作を行なう場合においては、加圧ロール６２が加圧ロール必要温度以上に加熱されていることから、待機状態から画像形成動作を開始する場合を想定した制御温度Ｔｃまで定着ロール６１を昇温させる必要はない。そのために、第１の時間ｔａを経ており、かつ、定着ロール６１の温度が定着可能最低温度に近い第１の温度Ｔｂに昇温した時点においては、定着不良の発生を確実に抑制しながら定着処理を行なうことが可能となる。
そのため、本実施の形態の画像形成装置１においては、第１の温度Ｔｂの到達および第１の時間ｔａの経過の双方を満たした時点で、印字指示がすでに為されている場合には、画像形成動作を実行することができるように設定している（第１のウォームアップモード）。それにより、定着ロール６１が制御温度Ｔｃに達するまで待つ必要がなくなり、ウォームアップタイムを短縮することができる。
【００３７】
ここで、ステップ５にて経過したか否かが判断される第１の時間ｔａと、ステップ６にて到達したか否かが判断される第１の温度Ｔｂとは、用紙Ｐが定着器６０に到達する時点と、定着ロール６１の温度が定着可能最低温度以上に到達する時点とが一致するように、それぞれを設定することができる。
具体例の一つを示す。例えば、ステップ３にて定着ロール６１および加圧ロール６２の回転が開始された後、定着ロール６１の温度が第１の温度Ｔｂに到達するまでの間（第１の時間ｔａ）において、定着ロール６１の温度が単位時間当たり何度上昇したかを示す温度上昇率△Ｔ（ｄｅｇ／ｓｅｃ）を求める。この場合、温度上昇率△Ｔは、次の（１）式のように表すことができる。
△Ｔ＝（Ｔｂ−Ｔａ）／ｔａ                                        …（１）
【００３８】
定着ロール６１の温度が第１の温度Ｔｂに到達した後も、同様の温度上昇率△Ｔで温度上昇を続けると想定して、用紙Ｐが用紙トレイ５０から給紙されて定着器６０に到達するまでの時間をｔ１とした場合に、次の（２）式を満たすように、第１の時間ｔａと第１の温度Ｔｂとを設定すれば、定着ロール６１の温度が定着可能最低温度以上に到達する時点に合わせて、用紙トレイ５０から所定サイズの用紙Ｐの搬送を開始することができる。なお、（２）式において、定着可能最低温度をＴｍｉｎと表している。
Ｔｍｉｎ−Ｔｂ＝ｔ１×△Ｔ
＝ｔ１×（Ｔｂ−Ｔａ）／ｔａ                        …（２）
このように、例えば（２）式を満たす定着可能最低温度Ｔｍｉｎよりも低い第１の温度Ｔｂ、および第１の時間ｔａを設定することで、用紙Ｐの搬送時間を有効に利用して、ウォームアップタイムの短縮化をさらに促進することが可能となる。
【００３９】
また、本実施の形態の画像形成装置１では、画像形成動作の開始するに際して、第１の温度Ｔｂの到達および第１の時間ｔａの経過の双方を満たすことを条件としている。これにより、第１の温度Ｔｂに到達しても第１の時間ｔａが経過していないことによって生じる、定着ロール６１の周方向における温度ムラの低減が不充分であったり、加圧ロール６２の温度が加圧ロール必要温度以下の状態であることを抑制することができる。さらに、定着ロール６１の軸方向の端部領域も充分に加熱できる。それにより、待機状態から画像形成動作を開始しても、定着不良の発生を抑制することができる。
【００４０】
また、第１の時間ｔａが経過していても第１の温度Ｔｂに到達していないことによって生じる、定着不良の発生を抑制することができる。例えば、ウォームアップ動作時に使用するメインヒータ６７の発熱量は、画像形成装置１に供給される商用電源の電圧変動により、増減する特性を有している。一般的に、電圧Ｖ１（Ｖ）でＷ１（Ｗ）の発熱量を出力するヒータを用いた場合に、商用電源の電圧がＶ２（Ｖ）に変動した際には、次の（３）式に示すように、発熱量Ｗ２（Ｗ）は増減する。すなわち、
Ｗ２＝（Ｖ２／Ｖ１）１．５４×Ｗ１                                    …（３）
具体的に、１００（Ｖ）で１０００（Ｗ）の発熱量を出力するメインヒータ６７を用いた場合に、商用電源の電圧が９０（Ｖ）に１０％だけ低下した場合には、（３）式から、
（９０／１００）１．５４×１０００≒８５０（Ｗ）
となり、メインヒータ６７の発熱量は、１５％も変動することとなる。
そのため、第１の時間ｔａが経過していても第１の温度Ｔｂに到達していない状況が発生する可能性があり、その場合には、第１の時間ｔａが経過していても第１の温度Ｔｂに到達していなければ、画像形成動作の開始を許可しないことで、定着不良の発生を抑制することができる。
【００４１】
加えて、本実施の形態の定着器６０では、画像形成装置１に商用電源から供給される電圧を検知する電源電圧検知部（不図示）を配設しておき、かかる電源電圧検知部により検知された電圧値に基づいて、制御部４０は、ウォームアップタイムが最短となる第１の時間ｔａおよび第１の温度Ｔｂの組み合わせを設定するように構成することもできる。
その場合に、上記した（２）式で示したように、用紙Ｐが定着器６０に到達する時点と、定着ロール６１の温度が定着可能最低温度以上に到達する時点とが一致することを加味して、第１の時間ｔａおよび第１の温度Ｔｂの組み合わせを設定することもできる。
【００４２】
続いて、ステップ７にて印字指示がない場合を説明する。図４に示したように、ステップ７にて印字指示がない場合には、制御部４０は、タイマーカウントが所定の第２の時間ｔｂを経過したか否かを判断する（Ｓ９）。さらに、制御部４０は、温度センサ６９の検出値が制御温度Ｔｃに到達しているか否かを判断する（Ｓ１０）。そして、第２の時間ｔｂを経過し、かつ、定着ロール６１の温度が制御温度Ｔｃに到達している場合に、駆動モータを停止して待機状態に移行する（Ｓ１１）(第２のウォームアップモード)。
【００４３】
ここで、ステップ７にて印字指示がなかった場合の定着ロール６１および加圧ロール６２に関する温度制御と駆動制御とを説明する。図６は、（ａ）がステップ７にて印字指示がなかった場合の定着ロール６１および加圧ロール６２の温度の経時変化を示した図であり、（ｂ）がその場合のメインヒータ６７のＯＮ／ＯＦＦ制御を示すタイミングチャートと、定着ロール６１および加圧ロール６２を回転駆動する駆動モータ（不図示）のＯＮ／ＯＦＦ制御を示すタイミングチャートとを示した図である。なお、図６（ａ）において、実線は定着ロール６１の温度の経時変化を示し、破線は加圧ロール６２の温度の経時変化を示している。また、図６（ａ）、（ｂ）においては、それぞれの時間軸は同一である。
図６に示したように、ステップ１０にて到達したか否かが判断される制御温度Ｔｃは、用紙Ｐ上のトナー像を定着可能な下限の温度（定着可能最低温度）よりも高い温度に設定される。また、ステップ９にて経過したか否かが判断される第２の時間ｔｂは、ステップ５にて設定された第１の時間ｔａよりも長い時間に設定されている。
【００４４】
ウォームアップ動作が完了して、画像形成装置１が待機状態に移行した場合には、省エネや騒音を低く抑える等の観点から駆動モータが停止されるので、定着ロール６１から加圧ロール６２への熱の伝達は殆どなくなる。そのため、待機状態に移行すると、通常、ウォームアップ動作によって加熱された加圧ロール６２の温度は、図６の破線で示したように、次第に低下していく。そして、待機状態に移行した時点から所定の時間（例えば、数秒後）が経過した時に、加圧ロール６２の温度は最低値を示す。その加圧ロール６２の温度が最低値を示した状態で画像形成動作が開始されると、定着ロール６１から加圧ロール６２に奪われる熱量は多くなる。特に、定着ロール６１を薄肉で形成し、熱容量を小さく構成した場合には、定着ロール６１の温度低下は大きなものとなる。その結果、加圧ロール６２が再び充分に加熱されるまで、メインヒータ６７やサブヒータ６８から供給される熱量が一時的に不充分となり、画像形成動作の開始時に画像に定着不良が生じ易くなる。
なお、加圧ロール６２の温度が最低値を示した後は、定着器６０全体が加熱されていくことから、加圧ロール６２の温度も上昇に転じる。したがって、待機状態に移行した時点から所定の時間が経過した時点にて、最も定着不良が生じ易くなる。
【００４５】
そこで、本実施の形態の定着器６０では、第２の時間ｔｂを第１の時間ｔａよりも長い時間に設定することで、加圧ロール６２を充分に加熱しておくことを可能としている。それにより、待機状態に移行した際に、加圧ロール６２の温度が最低値を示す時点においても、その最低値が、画像形成動作が行なわれるとした場合に加圧ロール６２が定着ロール６１から奪う熱量が多くならない程度の温度（加圧ロール必要温度）以上となるように設定することが可能となる。
それに加えて、第２の時間ｔｂを第１の時間ｔａよりも長い時間に設定することにより、定着器６０全体を充分に加熱しておくことも可能となる。それにより、待機状態にある場合に、定着器６０全体が充分に加熱されるので、加圧ロール６２の温度が最低値を示した後、加圧ロール６２の温度が上昇するのを促進することも可能となる。
このように、第２の時間ｔｂを第１の時間ｔａよりも長い時間に設定することにより、加圧ロール６２の温度が加圧ロール必要温度以下に低下することを抑えることが可能となり、待機状態から画像形成動作が開始された場合でも、定着不良の発生を確実に抑えることが可能となる。
【００４６】
また、本実施の形態の画像形成装置１では、待機状態に移行するに際して、制御温度Ｔｃの到達および第２の時間ｔｂの経過の双方を満たすことを条件としている。これにより、制御温度Ｔｃに到達しても第２の時間ｔｂが経過していないこと、または、第１の時間ｔａが経過していても第１の温度Ｔｂに到達していないことによって生じる、加圧ロール６２の温度が加圧ロール必要温度以下に低下することを抑えることが可能となる。
【００４７】
その場合に、メインヒータ６７の発熱量が画像形成装置１に供給される商用電源の電圧変動により増減することから、上述した場合と同様に、画像形成装置１に商用電源から供給される電圧を検知する電源電圧検知部（不図示）を配設しておき、かかる電源電圧検知部により検知された電圧値に基づいて、制御部４０は、加圧ロール６２の温度が加圧ロール必要温度以下に低下することを抑えるように、第２の時間ｔｂおよび制御温度Ｔｃの組み合わせを設定するように構成することもできる。
なお、第２の時間ｔｂを長く設定しても、この場合にはウォームアップ動作に連続して画像形成動作が行なわれないため、ウォームアップタイムの短縮化を阻害することはない。
【００４８】
さらには、本実施の形態の画像形成装置１では、第１の温度Ｔｂの到達および第１の時間ｔａの経過の双方を満たした時点で、印字指示が為されていない場合には、さらに、制御温度Ｔｃの到達および第２の時間ｔｂの経過の双方を満たすまで、ウォームアップ動作を継続する。そのため、ユーザがプリント開始ボタンの操作を遅れて行なった場合にも、メインヒータ６７への通電と、駆動モータの回転駆動とを連続させて、画像形成動作に移行させることができる。それにより、メインヒータ６７や駆動モータの再立ち上げを行なうことが減少するので、回路系や駆動系への負荷を減らすことによる故障の低減効果や寿命の延長効果を得ることもできる。
【００４９】
なお、本実施の形態の画像形成装置１においては、ウォームアップ動作の開始条件として、画像形成装置１のメインスイッチがＯＮされた場合、または節電モード中に節電モードが解除された場合、または節電モード中や待機状態中に操作パネル（不図示）からプリント開始ボタンが押された場合を想定した。このような場合に加えて、節電モード中や待機状態中に、例えばイメージスキャナの原稿台を開ける動作や用紙トレイ５０の出し入れ操作等が行なわれた場合のように、ユーザから画像形成装置１に対する何らかの操作があった場合に、ウォームアップ動作を開始するように構成することもできる。
さらには、ユーザの指定により、例えば上記した条件の中からウォームアップ動作の開始条件を選択できるように構成することも可能である。
【００５０】
以上説明したように、本実施の形態の定着器６０においては、ウォームアップ動作に連続して画像形成動作が行なわれる場合には、第１の温度Ｔｂの到達および第１の時間ｔａの経過の双方を満たすことを条件として、画像形成動作の開始するように設定している。一方、ウォームアップ動作に連続して画像形成動作が行なわれない場合には、制御温度Ｔｃの到達および第２の時間ｔｂの経過の双方を満たすことを条件として、待機状態に移行するように設定している。
それにより、定着不良の発生を抑制しながら、ウォームアップタイムの短縮化を図ることができる。また、待機状態から画像形成動作が開始された場合でも、定着不良の発生を確実に抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の画像形成装置を示した概略構成図である。
【図２】定着器の構成を示す断面図である。
【図３】メインヒータおよびサブヒータの配光特性を示した図である。
【図４】ウォームアップ動作時の処理手順を示したフローチャートである。
【図５】（ａ）がステップ７にて印字指示があった場合の定着ロールおよび加圧ロールの温度の経時変化を示した図であり、（ｂ）がメインヒータのＯＮ／ＯＦＦ制御を示すタイミングチャートと、定着ロールおよび加圧ロールを回転駆動する駆動モータのＯＮ／ＯＦＦ制御を示すタイミングチャートとを示した図である。
【図６】（ａ）がステップ７にて印字指示がなかった場合の定着ロールおよび加圧ロールの温度の経時変化を示した図であり、（ｂ）がメインヒータのＯＮ／ＯＦＦ制御を示すタイミングチャートと、定着ロールおよび加圧ロールを回転駆動する駆動モータのＯＮ／ＯＦＦ制御を示すタイミングチャートとを示した図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…画像形成装置、１０…感光体ドラム、１１…帯電ロール、１２…レーザ露光器、１３…現像器、１４…転写ロール、１５…ドラムクリーナ、４０…制御部、６０…定着器、６１…定着ロール、６２…加圧ロール、６５…第１の筺体、６６…第２の筐体、６７…メインヒータ、６８…サブヒータ、６９…温度センサ、７０…サーモスタット、８０…定着入口ガイド、９０,９１…排紙ガイド、９２…剥離爪
【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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