JP2014164183A - 定着装置、画像形成装置、定着制御方法及び定着制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、オーバーシュートを抑制しつつ安価かつ速やかに定着部材を定着温度に立ち上げる。
【解決手段】定着部５０は、その定着制御部１００の制御部１０３が、定着ローラ５１を加熱する定着ヒータ５１ｈの立ち上げ時、温度検出部１１０が検出する定着ローラ５１の検出温度に基づいて、電源供給部１０１から定着ヒータ５１ｈへ供給される電源電力のオン／オフをスイッチ部１０２を介して行うとともに、定着ヒータ５１ｈへの通電を開始すると、算出部１０８に、該検出温度に基づいて定着ヒータ５１ｈへの入力電圧値を予測させる。制御部１０３は、該電圧値と温度検出部１１０の検出する検出温度に基づいて回転駆動部１０５を介して定着ローラ５１の回転を制御する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、定着装置、画像形成装置、定着制御方法及び定着制御プログラムに関し、詳細には、オーバーシュートを抑制しつつ安価かつ速やかに定着部材を目標温度に立ち上げる定着装置、画像形成装置、定着制御方法及び定着制御プログラムに関する。

従来から、紙やフィルム等の被記録媒体上に形成されたトナー等の記録材（以下、単に、トナーという。）の画像（以下、トナー画像という。）を熱定着する方法としては、一般に、加熱・加圧してトナーを溶融して被記録媒体に熱定着させる加熱定着方式が用いられている。この加熱定着方式は、定着ヒータによって加熱されている定着ローラまたは定着ベルトと加圧ローラとのニップ部をトナー画像の転写されている被記録媒体を通過させることで、加熱定着させている。

加熱定着方式の定着装置は、利用性を向上させるために、速やかな立ち上げと定着速度の高速化が求められている。

そして、従来、定着装置は、定着ヒータの立ち上げ時に定着ヒータに流れる電流を電流検知回路で検知して、定着ヒータへの投入電力をデューティ制御する技術が提案されている（特許文献１参照）。

すなわち、定着装置や定着装置を搭載した画像形成装置は、定着ヒータの電力供給源である交流商用電源が、入力電圧において、電圧範囲８５Ｖ〜１４０Ｖの許容範囲がある。したがって、定着ヒータへの初期デューティ値が固定されていても、入力電圧の変動によって、実際に定着ヒータに供給される初期オフセット電力は大きく異なる。入力電圧が低いと、初期オフセット電力を投入後から目標温度まで到達するのに、予め設定されている予定時間よりも長時間を要することになる。また、入力電圧が高いと、定着ヒータの温度が目標温度から大きくオーバーシュートを起こし、定着画像がホットオフセット（トナーが溶け過ぎて定着ローラや定着ベルトに付着し、被記録媒体の表面を汚す現象）等の高温異常等の故障と判断される不具合が発生する。

そこで、上記公報記載の従来技術は、定着ヒータの立ち上げ時に入力電源電力が変動していても、定着ヒータに流れる電流を検知して投入電力を制御することで、オーバーシュートや電力不足の発生を抑制した温度制御を図っている。

しかしながら、上記公報記載の従来技術にあっては、定着ヒータに流れる電流を電流検知回路で検知して、該電流検知回路の検知結果に基づいて、定着ヒータへの通電を制御しているため、回路構成が大型化して、部品の実装面積が大きくなるとともに、コストが高くつくという問題があった。この問題は、定着ヒータへの通電電圧を電圧検知回路で検知して、定着ヒータへの通電制御を行う場合にも同様に発生する。

そこで、本発明は、安価かつ簡素な構成でオーバーシュートを抑制しつつ定着部材を速やかに目標温度に加熱することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１記載の定着装置は、発熱手段によって所定の目標温度に加熱されて、記録材画像の転写されている被記録媒体を加熱して該被記録媒体に該記録材画像を定着させる定着部材と、前記定着部材を回転駆動させる回転駆動手段と、
前記定着部材の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出温度に基づいて、外部から供給される外部電源電力を利用して前記発熱手段への電力供給を制御して前記定着部材の温度を制御する温度制御手段と、前記発熱手段への通電を開始すると、所定の観測期間毎に前記温度検出手段の検出する検出温度に基づいて前記外部電源電力の電圧値を予測する電圧予測手段と、前記電圧予測手段の予測する電圧値と前記温度検出手段の検出する検出温度に基づいて前記回転駆動手段による前記定着部材の回転を制御する回転制御手段と、を備えていることを特徴としている。

本発明によれば、安価かつ簡素な構成でオーバーシュートを抑制しつつ定着部材を速やかに目標温度に加熱することができる。

本発明の一実施例を適用したカラー画像形成装置の概略構成図。 定着制御部の回路構成図。 立ち上げ時の入力電圧と定着ローラの温度との関係を示す図。 定着ヒータ立ち上げ処理を示すフローチャート。

以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施例は、本発明の好適な実施例であるので、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明によって不当に限定されるものではなく、また、本実施の形態で説明される構成の全てが本発明の必須の構成要件ではない。

図１〜図４は、本発明の定着装置、画像形成装置、定着制御方法及び定着制御プログラムの一実施例を示す図であり、図１は、本発明の定着装置、画像形成装置、定着制御方法及び定着制御プログラムの一実施例を適用したカラー画像形成装置１の概略構成図である。

図１において、カラー画像形成装置１は、本体筐体２内に、給紙部１０、給紙搬送部２０、排紙搬送部３０、両面搬送部４０、定着部５０、画像形成部６０、手差し給紙部８０及び制御基板９０等が収納され、本体筐体２の上部に、排紙トレイ３が設けられているとともに、図示しない操作表示部等を備えている。

なお、以下の説明では、カラー画像形成装置１は、外部のコンピュータ等のホスト装置からＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークを介して受信した印刷ジョブの印刷データを印刷処理するものとして説明するが、スキャナ部やファクシミリ部等の画像データ入力部を備えて、これらの画像データ入力部からの画像データに基づいて印刷処理（画像形成処理）を行ってもよい。

給紙部１０は、給紙トレイ１１、給紙ローラ１２及び図示しない分離パッド等を備えており、給紙トレイ１１内には、複数枚の用紙（被記録媒体）Ｐが収納される。給紙部１０は、給紙トレイ１１内の最上段の用紙Ｐを給紙ローラ１２と分離パッドで１枚ずつ分離して、給紙搬送部２０に送り出す。

手差し給紙部８０は、本体筐体２に所定角度回動可能に取り付けられた手差しトレイ８１、手差しトレイ８１上の用紙Ｐを給紙搬送部２０に送り出す手差し給紙ローラ８２、手差し底板８３及び図示しない用紙センサ等を備えている。

手差し給紙部８０は、用紙Ｐの手差し給紙を行う場合に、本体筐体２に収納されている状態の手差しトレイ８１が、ユーザによって、所定角度開かれることで使用可能状態となり、手差し底板８３上に、ユーザによって挿入された用紙Ｐを手差し給紙ローラ８２が給紙搬送部２０へと送り込む。

給紙搬送部２０は、排紙搬送部３０に繋がっており、給紙部１０から送り出されてきた用紙Ｐを排紙搬送部３０に搬送する。給紙搬送部２０には、レジストセンサ２１とレジストローラ２２が用紙Ｐの搬送方向（副走査方向）に沿って配設されており、レジストセンサ２１は、給紙部１０及び手差し給紙部８０から給紙搬送部２０上をレジストローラ２２へ搬送される用紙Ｐを検出する。レジストローラ２２は、レジストセンサ２１による用紙Ｐの検出結果に基づいて、搬送されてきた用紙Ｐを一旦停止させた後、画像形成部６０による用紙Ｐへのトナー画像の転写タイミングを調整して、搬送を再開するように駆動制御される。

排紙搬送部３０には、定着部５０、排紙センサ３１及び排紙ローラ３２等が配設されており、定着部５０は、画像形成部６０でトナー画像（記録材画像）の転写された用紙Ｐを加熱・加圧しつつ搬送してトナー画像を用紙Ｐに定着させる。排紙搬送部３０は、定着部５０でトナー画像の定着された用紙Ｐを排紙ローラ３２へ搬送して、この定着部５０から排紙ローラ３２に搬送される用紙Ｐを排紙センサ３１が検出し、排紙ローラ３２は、トナー画像の定着の完了した用紙Ｐを排紙トレイ３上に排出する。

また、排紙搬送部３０は、定着部５０よりも下流側の排紙センサ３１の配設されている位置付近で、両面搬送部４０に繋がっており、両面搬送部４０は、給紙搬送部２０と給紙部１０付近で繋がっている。

カラー画像形成装置１は、両面印刷モードのとき、片面への印刷の完了した用紙Ｐの後端が排紙センサ３１を通過した時点で、排紙ローラ３２の駆動を停止し、その後、排紙ローラ３２を反転駆動させて、該用紙Ｐを両面搬送部４０に送り込む。

両面搬送部４０は、両面ローラ４１及び両面センサ４２等を備えており、排紙ローラ３２によって送り込まれてきた用紙Ｐを、その表裏面を反転させながら両面ローラ４１によって給紙搬送部２０に送り込むとともに、該用紙Ｐを両面センサ４２で検出する。なお、上記レジストセンサ２１、排紙センサ３１、両面センサ４２及び手差し給紙部８０の用紙センサ等としては、例えば、反射型または透過型のフォトカプラが用いられている。

給紙搬送部２０は、両面搬送部４０から送り込まれてきた用紙Ｐを、レジストローラ２２を介して画像形成部６０による画像形成に供させた後、排紙搬送部３０へと搬送する。

画像形成部６０は、いわゆるタンデムタイプの画像形成部であって、無端帯状でリング状に形成されて略水平方向に張り渡された中間転写ベルト６１、該中間転写ベルト６１に沿って、並んで配設されているＫ（ブラック）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｃ（シアン）の各色用の現像ユニット６２Ｋ、６２Ｍ、６２Ｃ、６２Ｙ、露光部６３、トナーマーク（Toner Mark:TM）センサ６４、廃トナーボックス６５、中間転写ベルトクリーナ６６及び２次転写ローラ６７等を備えており、中間転写ベルト（中間転写媒体）６１は、２次転写駆動ローラ６８とテンションローラ６９に張り渡されている。カラー画像形成装置１は、この中間転写ベルト６１を挟んで、各現像ユニット６２Ｋ、６２Ｍ、６２Ｃ、６２Ｙに対応するＣＭＹＫ各色用の１次転写ローラ７０Ｋ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｙが配設されている。

各現像ユニット６２Ｋ、６２Ｍ、６２Ｃ、６２Ｙは、それぞれ、図１において時計方向に回転駆動される感光体（像担持体）７１Ｋ、７１Ｍ、７１Ｃ、７１Ｙを中心に、帯電器７２Ｋ、７２Ｍ、７２Ｃ、７２Ｙ、現像部７３Ｋ、７３Ｍ、７３Ｃ、７３Ｙ、クリーニング部７４Ｋ、７４Ｍ、７４Ｃ、７４Ｙ及び符号を付さない現像ローラ、供給ローラ、現像ブレード、クリーナブレード等が配設された状態でユニットとして配設されていて、各現像部７３Ｋ、７３Ｍ、７３Ｃ、７３Ｙにトナーを供給するトナー収納部７５Ｋ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｙが配設されている。

各現像ユニット６２Ｋ、６２Ｍ、６２Ｃ、６２Ｙは、その感光体７１Ｋ、７１Ｍ、７１Ｃ、７１Ｙが上記中間転写ベルト６１を挟んで、各色用の１次転写ローラ７０Ｋ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｙと対向して接触が可能な状態で、カラー画像形成装置１の本体筐体２内に収納されて装着され、各現像ユニット６２Ｋ、６２Ｍ、６２Ｃ、６２Ｙの感光体７１Ｋ、７１Ｍ、７１Ｃ、７１Ｙと１次転写ローラ７０Ｋ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｙとの間を中間転写ベルト６１が搬送される。なお、１次転写ローラ７０Ｋ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｙは、感光体７１Ｋ、７１Ｍ、７１Ｃ、７１Ｙ上のトナー画像を中間転写ベルト６１に転写するのに使用されるが、転写動作タイミングの１次転写ローラ７０Ｋ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｙのみが、感光体７１Ｋ、７１Ｍ、７１Ｃ、７１Ｙと対向する位置に位置し、転写動作タイミング以外の１次転写ローラ７０Ｋ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｙは、感光体７１Ｋ、７１Ｍ、７１Ｃ、７１Ｙと対向する位置から離間した位置に退避する。

露光部６３は、各色の画像データによって変調されたＫＭＣＹ各色用の露光光Ｌｋ、Ｌｍ、Ｌｃ、Ｌｙを、対応する色の感光体７１Ｋ、７１Ｍ、７１Ｃ、７１Ｙに照射する。

画像形成部６０は、露光部６３によって静電潜像の形成された感光体７１Ｋ、７１Ｃ、７１Ｍ、７１Ｙを時計方向に回転させつつ、現像部７３Ｋ、７３Ｍ、７３Ｃ、７３Ｙによって各色のトナーを感光体７１Ｋ、７１Ｃ、７１Ｍ、７１Ｙ上に供給して静電潜像を現像して各色のトナー画像を形成し、各色のトナー画像の形成された感光体７１Ｋ、７１Ｃ、７１Ｍ、７１Ｙに１次転写ローラ７０Ｋ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｙによって中間転写ベルト６１上に順次重ね合わせて転写してカラーのトナー画像を形成する。画像形成部６０は、トナー画像の転写の完了した各感光体７１Ｋ、７１Ｃ、７１Ｍ、７１Ｙをさらに回転させてクリーニング部７４Ｋ、７４Ｍ、７４Ｃ、７４Ｙで残留トナーを除去した後、再度、帯電器７２Ｋ、７２Ｍ、７２Ｃ、７２Ｙで帯電させて、画像形成に供する。

画像形成部６０は、クリーニング部７４Ｋ、７４Ｍ、７４Ｃ、７４Ｙで除去された廃トナーを、廃トナーボックス６５に送り、カラー画像形成装置１は、廃トナーボックス６５内の廃トナーが満杯であることを、廃トナーフル検知センサ（図示略）が検知すると、新たな廃トナーボックス６５との交換を促すメッセージを操作表示部に出力する。

また、各現像ユニット６２Ｋ、６２Ｍ、６２Ｃ、６２Ｙは、内部にトナーが一定量以下になったか否かを検知するトナーセンサ（図示略）が設けられており、トナーセンサが現像ユニット６２Ｋ、６２Ｍ、６２Ｃ、６２Ｙ内のトナーが一定量以下になったことを検知すると、トナー容器７５Ｋ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｙからトナーの減少した現像ユニット６２Ｋ、６２Ｍ、６２Ｃ、６２Ｙにトナーが供給される。

中間転写ベルト６１は、図示しない駆動モータによって回転駆動される２次転写駆動ローラ６８によって、図１において反時計方向に回転駆動され、２次転写駆動ローラ６８部分で、２次転写ローラ６７との間にレジストローラ２２から搬送されてきた用紙Ｐに、２次転写ローラ６７の転写電位によって、中間転写ベルト６１上のトナー画像を転写する。

そして、上記定着部５０は、回転可能に配設されている定着ローラ５１と加圧ローラ５２等を備えており、定着ローラ（定着部材）５１は、図２に示すように、内蔵する定着ヒータ（発熱手段）５１ｈによって所定の定着温度（目標温度）に加熱される。定着部５０は、トナー画像の転写された用紙Ｐが定着ローラ５１と加圧ローラ５２との間に搬送されてくると、定着温度に加熱されている定着ローラ５１と加圧ローラ５２によって加熱・加圧しつつ用紙Ｐを搬送して、用紙Ｐ上のトナー画像を用紙Ｐに定着させる。

排紙搬送部３０は、上述のように、定着部５０でトナー画像の定着された用紙Ｐを排紙ローラ３２へ搬送して、この定着部５０から排紙ローラ３２に搬送される用紙Ｐを排紙センサ３１が検出し、片面印刷の場合や両面印刷の裏面への印刷が完了したときには、排紙ローラ３２が、トナー画像の定着の完了した用紙Ｐを排紙トレイ３上に排出する。

制御基板９０は、コントローラ等を搭載しており、コントローラには、操作表示部、レジストセンサ２１、排紙センサ３１、両面センサ４２、手差しトレイ８１の用紙センサ等の各種センサ等が接続されている。コントローラは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えて、ＲＯＭ内の基本プログラムに基づいて、カラー画像形成装置１の各部を制御して、カラー画像形成装置１としての基本処理を実行する。

定着部（定着装置）５０は、図２に示すような定着制御部１００を備えている。定着制御部１００は、電源供給部１０１、定着ヒータ５１ｈ、スイッチ部１０２、制御部１０３、ゼロクロス回路１０４、回転駆動部１０５、サーミスタ１０６、温度検出回路１０７、算出部１０８及び記憶部１０９等を備えている。

電源供給部１０１は、交流（ＡＣ）定格１００Ｖの商用電源電力が供給され、該商用電源電力をそのまま定着ヒータ５１ｈへ定着電源電力として供給する。この商用電源電力は、１００Ｖ系であれば、電圧値の変動許容範囲として、一般的に、８５Ｖから１１５Ｖの範囲である。カラー画像形成装置１に入力される商用電源電力は、商用電源電力自体の変動だけでなく、カラー画像形成装置１の設置されている地域事情や周囲の機器の環境等によって変動する。

スイッチ部１０２は、トランジスタ、サイリスタ、トライアック等の高速半導体スイッチング素子が用いられ、定着ヒータ５１ｈと電源供給部１０１との間に直列に接続されている。スイッチ部１０２は、制御部１０３の制御下で、オン／オフ動作し、電源供給部１０１から定着ヒータ５１ｈへ流れるヒータ電流を位相制御する。位相制御とは、定着ヒータ５１ｈへ電流を供給する際に定着ヒータ５１ｈに流れる電流を徐々に増やしていく制御のことをいう。この位相制御を実施することで、定着ヒータ５１ｈへ電流を供給するときの初期に生じる突入電流を抑制することができ、フリッカを抑制することができる。

ゼロクロス回路１０４は、交流電源を定着ヒータ５１ｈに供給する電源供給部１０１のゼロクロス点を検出し、検出結果を制御部１０３に出力する。

制御部１０３は、通常、ゼロクロス回路１０４の検出するゼロクロス点からヒータオンまでの時間を長く設定することで、定着ヒータ５１ｈへの通電時間を短くする。逆に、制御部１０３は、ゼロクロス点からヒータオンまでの時間を短く設定することで、定着ヒータ５１ｈへの通電時間を長くして、定着ヒータ５１ｈから定着ローラ５１へ与える熱量を多くする。

回転駆動部（回転駆動手段）１０５は、例えば、定着ローラ５１の回転軸を回転させるモータと、該モータを駆動させるモータ駆動回路等を備えている。回転駆動部１０５は、制御部１０３の制御下で、モータ駆動回路の動作が制御されることで、定着ローラ５１を適宜の回転速度で回転駆動する。

サーミスタ１０６は、定着ローラ５１の近傍に配設されており、例えば、温度に対してその抵抗値が正特性を有するサーミスタが用いられている。

温度検出回路１０７は、サーミスタ１０６の定着ローラ５１の温度、すなわち、定着ヒータ５１ｈの温度による抵抗値の変化を検出することで、定着ローラ５１の温度を検出して、算出部１０８へ検出温度信号として出力する。上記サーミスタ１０６及び温度検出回路１０７は、全体として、定着ローラ５１の温度を検出する温度検出部（温度検出手段）１１０として機能している。

記憶部（情報記憶手段、記憶手段）１０９は、ＮＶＲＡＭ（Non Volatile ＲＡＭ）等の不揮発性メモリが用いられており、所定の観測期間毎における温度検出部１１０の検出する温度差（以下、適宜、温度上昇量ともいう。）と外部である電源供給部１０１から供給される電源電力の電圧値とを関連させた温度・電圧対応情報を記憶する。

この温度・電圧対応情報は、例えば、図３に示すように、ｔ２−ｔ１の観測期間において、温度検出部１１０が検出した温度差と該観測期間での温度差に対応する入力電圧値（電源電力の電圧値）を対応させた情報（例えば、データベース）である。例えば、図３では、同じ観測期間ｔ２−ｔ１であっても、入力電圧が８０Ｖであると、温度差（温度上昇量）は、Ｔ２（８０）−Ｔ１（８０）、入力電圧が１００Ｖであると、温度差（温度上昇量）は、Ｔ２（１００）−Ｔ１（１００）、入力電圧が１２０Ｖであると、温度差（温度上昇量）は、Ｔ２（１２０）−Ｔ１（１２０）となる。記憶部１０９は、これらの観測期間と温度差（温度上昇量）及び入力電圧値（電源供給部１０１に供給される商用電源電力の電圧値）が予め測定され、初期温度・電圧対応情報として格納されている。

また、記憶部１０９は、上記観測期間における検出温度差から電源電力の電圧値を算出する電源電圧算出式が格納されている。この電源電圧算出式は、上記初期温度・電圧対応情報を求めた場合と同様に、予め観測期間における検出温度差と電源電力の電圧値を実験で求め、実験結果に基づいて、あるいは、定着ヒータ５１ｈの抵抗特性から導き出される。

算出部（電圧予測手段）１０８は、上記観測期間における検出温度の上昇量である検出温度差を、温度検出回路１０７からの検出温度信号に基づいて算出し、算出した検出温度差に基づいて、上記初期温度・電圧対応情報を参照して入力電圧を予測する。あるいは、算出部１０８は、算出した観測期間における検出温度差に基づいて、上記電源電圧算出式を用いて入力電圧を算出して予測する。以下、この算出部１０８が予測した入力電圧を、適宜、予測入力電圧という。算出部１０８は、予測した予測入力電圧を制御部１０３へ出力する。

制御部１０３は、内部メモリまたは記憶部１０９に記憶されている定着制御プログラムに基づいて、定着ヒータ５１ｈの立ち上げ時に、安価かつ簡素な構成でオーバーシュートを抑制しつつ定着部材である定着ローラ５１を速やかに目標温度に加熱する定着制御処理を実行する。

すなわち、定着制御部１００は、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory ）、ＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory ）、ＣＤ−ＲＷ（Compact Disc Rewritable ）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＳＤ（Secure Digital）カード、ＭＯ（Magneto-Optical Disc）等のコンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録されている本発明の定着制御方法を実行する定着制御プログラムを読み込んで制御部１０３の内部メモリや記憶部１０９等に導入することで、後述する安価かつ簡素な構成でオーバーシュートを抑制しつつ定着ヒータ５１ｈを速やかに目標温度に加熱する定着制御方法を実行する定着部（定着装置）５０の定着制御部として構築されている。この定着制御プログラムは、アセンブラ、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、Ｊａｖａ（登録商標）等のレガシープログラミング言語やオブジェクト指向ブログラミング言語等で記述されたコンピュータ実行可能なプログラムであり、上記記録媒体に格納して頒布することができる。

そして、制御部１０３は、定着ヒータ５１ｈの立ち上げ時には、スイッチ部１０２のオン／オフを制御して定着ヒータ５１ｈへの電流を供給する。そして、制御部１０３は、温度検出回路１０７からの検出温度信号の示す定着ローラ５１の検出温度が所定の定着温度である目標温度に達するまで、定着ヒータ５１ｈの加熱制御を実施する。

制御部１０３は、検出温度が目標温度を上回ると、スイッチ部１０２をオフさせて、定着ヒータ５１ｈへの通電を停止する。制御部１０３は、その後、温度検出回路７からの検出温度信号の示す定着ローラ５１の検出温度に基づいて、スイッチ部１０２をオン／オフして制御して、定着ローラ５１を所定の温度幅の範囲に制御する。この場合、制御部１０３は、ゼロクロス回路１０４のゼロクロス検出結果に基づいて、スイッチ部１０２のオン／オフを制御することで、定着ヒータ５１ｈへの電源供給部１０１からの電流を位相制御して、定着ローラ５１を所定の温度幅の範囲に制御する。したがって、制御部１０３及びスイッチ部１０２は、全体として、温度検出部１１０の検出温度に基づいて、外部から供給される外部電源電力である電源供給部１０１からの電源電力を利用して定着ヒータ５１ｈへの電力供給を制御して定着ローラ５１の温度を制御する温度制御手段として機能している。

また、制御部１０３は、記憶部１０９に予め設定されている定着ローラ回転制御開始温度に定着ローラ５１の温度が加熱されると、回転駆動手段である回転駆動部１０５を制御して、定着ローラ５１を所定の回転速度で回転駆動させる。そして、記憶部１０９は、予め設定されている定着ローラ回転制御開始温度を記憶するとともに、定着ローラ５１の温度に対応させて予め設定されている定着ローラ５１の回転速度を記憶している。この定着ローラ５１の回転速度としては、定着ローラ５１の温度が高いほど速い回転速度が設定されている。この定着ローラ回転制御開始温度は、通常、図３に示すように、目標温度よりも所定温度低い温度に設定されている。したがって、制御部１０３は、電圧予測手段である算出部１０８の予測する電圧値と温度検出部１１０の検出する検出温度に基づいて回転駆動部１０５による定着ローラ５１の回転を制御する回転制御手段として機能している。

次に、本実施例の作用について説明する。本実施例のカラー画像形成装置１は、その定着部５０が、安価かつ簡素な構成でオーバーシュートを抑制しつつ定着部材である定着ローラ５１を速やかに目標温度に加熱する。

カラー画像形成装置１は、給紙部１０または手差し給紙部８０からの用紙Ｐを、給紙搬送部２０によって、画像形成部６０の中間転写ベルト６１と２次転写ローラ６７との間に搬送する。画像形成部６０は、各現像ユニット６２Ｋ〜６２Ｙで各色のトナー画像を中間転写ベルト６１上に順次重ね合わせてカラートナー画像を形成し、中間転写ベルト６１と２次転写ローラ６７とのニップ部で、用紙Ｐに転写する。

カラー画像形成装置１は、トナー画像の転写された用紙Ｐを、排紙搬送部３０によって定着部５０に搬送し、定着部５０で加熱・加圧しつつ搬送して、トナー画像を用紙Ｐに定着させた後、排紙トレイ３上に排出する。

そして、カラー画像形成装置１は、上記定着部５０におけるトナー画像の用紙Ｐへの定着を行う場合に、まず、定着ローラ５１を加熱する定着ヒータ５１ｈの立ち上げを行い、その後、所定の定着温度（目標温度）に所定の温度幅で制御する。

定着制御部１００は、この定着ヒータ５１ｈの立ち上げ処理を、図４に示すように行う。すなわち、定着制御部１００は、定着ヒータ５１ｈの立ち上げタイミングになると、制御部１０３がスイッチ部１０２をオンさせて、定着ヒータ５１ｈへの通電を開始する定着ヒータ５１の立ち上げを開始する（ステップＳ１０１）。この立ち上げ開始タイミングは、図３では、時間ｔｏに該当する。

制御部１０３は、温度検出部１１０からの検出温度信号に基づいて、定着ヒータ５１ｈ（定着ローラ５１）の温度が予め設定されている安定状態になるまで待つ（ステップＳ１０２）。この安定状態になったタイミングは、図３では、時間ｔ１に該当する。

制御部１０３は、算出部１０８に、検出温度が安定すると、観測期間（図３のｔ２−ｔ１）当たりの温度差（温度上昇量）を算出させる。制御部１０３は、さらに、算出部１０８に、その温度差（温度上昇量）から入力電圧値を予測させて、予測入力電圧値と温度差（温度上昇量）を温度・電圧対応情報として記憶部１０９に格納する（ステップＳ１０４）。

算出部１０８は、観測期間当たりの温度差（温度上昇量）を、例えば、タイミングｔ１での温度検出部１１０からの検出温度信号の示す検出温度を記憶部１０９に記憶させ、次に、タイミングｔ２での温度検出部１１０からの検出温度信号の示す検出温度を、記憶部１０９に記憶させる。そして、算出部１０８は、タイミングｔ２の検出温度からタイミングｔ１の検出温度を減算することで、温度差（温度上昇量）を算出する。

算出部１０８は、上記算出した温度差（温度上昇量）と観測期間に基づいて、電源供給部１０１に供給されている商用電源電力の電圧値、すなわち、定着ヒータ５１ｈに供給されている入力電圧値を予測する。算出部１０８は、この入力電圧値の予測を、予め記憶部１０９に格納されている上記電源電圧算出式によって算出することで予測してもよいし、記憶部１０９に格納されている初期温度・電圧対応情報を参照して、予測してもよい。さらに、算出部１０８は、ステップＳ１０４で、予測した入力電圧値を温度差（温度上昇量）と観測期間に関連付けて温度・電圧対応情報として格納することで、次回以降の入力電圧値の予測に、この温度・電圧対応情報を用いてもよい。

制御部１０３は、算出部１０８が入力電圧値を予測すると、該予測入力電圧値が定格電圧（１００Ｖ）以下であるかチェックする（ステップＳ１０５）。

ステップＳ１０５で、予測入力電圧値が定格電圧以下であると（ステップＳ１０５で、ＹＥＳのとき）、制御部１０３は、予め設定されて記憶部１０９に格納されている定着ローラ回転制御開始温度になるまで待つ。制御部１０３は、温度検出部１１０の検出する検出温度が定着ローラ回転制御開始温度になると、定着ローラ５１の回転速度を、予め設定されている立ち上げ時初期回転速度から変更することなく、回転駆動部１０５に定着ローラ５１を回転させる（ステップＳ１０６）。

制御部１０３は、定着ローラ５１を回転させて、温度検出部１１０の検出温度が目標温度を中心として所定の温度範囲になると、あるいは、所定時間（例えば、１秒）経過すると、定着ヒータ５１ｈの立ち上げを完了させる（ステップＳ１０７）。

ステップＳ１０５で、予測入力電圧値が定格電圧を超えていると（ステップＳ１０５で、ＮＯのとき）、制御部１０３は、予め設定されて記憶部１０９に格納されている定着ローラ回転制御開始温度になるまで待つ。制御部１０３は、温度検出部１１０の検出する検出温度が定着ローラ回転制御開始温度になると、定着ローラ５１の回転速度を、該立ち上げ時初期回転速度から検出温度に応じて変更して、回転駆動部１０５に定着ローラ５１を回転させる（ステップＳ１０８）。

制御部１０３は、定着ローラ５１を回転させて、温度検出部１１０の検出温度が目標温度を中心として所定の温度幅の範囲になると、あるいは、所定時間（例えば、１秒）経過すると、定着ヒータ５１ｈの立ち上げを完了させる（ステップＳ１０９）。

すなわち、図３に示したように、入力される交流商用電源電力の電圧（入力電圧）により、定着ヒータ５１ｈの立ち上げ特性が異なり、入力電圧が定格電圧（１００Ｖ）より高いほど、目標温度をオーバーするオーバーシュート量が多くなる。したがって、通常、入力電圧が高いほど目標温度に安定するまでの安定時間が長くなる。

そこで、本実施例のカラー画像形成装置１は、入力電圧が定格電圧以下であると、定着ローラ回転開始温度まで検出温度が上昇した時点で、予め設定されている立ち上げ時初期回転速度で定着ローラ５１を回転させる。ところが、入力電圧が定格電圧を超えていると、定着ローラ開始温度まで検出温度が上昇した時点で、該立ち上げ時初期回転速度よりも速い回転速度で定着ローラ５１を回転させる。このようにすることで、入力電圧が定格電圧よりも高い場合のオーバーシュート量を抑制しつつ、定着ローラ５１を、より速やかに目標温度に安定させることができる。

なお、上記説明では、観測期間は、予め設定されているが、カラー画像形成装置１の操作表示部での操作等によって、適宜設定することができる。算出部１０８は、Ｉ／Ｏ（期間変更受付手段）を介して、設定された該観測期間を取得し、制御部１０３の制御下で、設定された観測期間に基づいて、温度上昇量と入力電圧の予測を行う。

また、算出部１０８は、温度検出部１１０からの検出温度に基づいて、オーバーシュート量を予測し、予測オーバーシュート量を記憶部１０９に格納して、次回以降の入力電圧の予測において、該予測オーバーシュート量を用いてもよい。

そして、制御部１０３は、上記定着ローラ５１の回転制御とスイッチ部１０２のオン／オフ制御よる定着ヒータ５１ｈへの通電制御を組み合わせて行ってもよい。

このようにすると、オーバーシュートをより一層抑制しつつ、定着ローラ５１を目標温度へより一層速やかに制御することができる。

なお、上記説明では、定着部材として、定着ローラ５１が用いられている場合について説明したが、定着部材としては、定着ローラ５１に限るものではなく、無端ベルト状の定着ベルト等であっても、同様に適用することができる。

このように、本実施例のカラー画像形成装置１は、その定着部５０が、定着ヒータ（発熱手段）５１ｈによって所定の目標温度に加熱されて、トナー画像（記録材画像）の転写されている用紙（被記録媒体）Ｐを加熱して該用紙Ｐに該トナー画像を定着させる定着ローラ（定着部材）５１と、定着ローラ５１を回転駆動させる回転駆動部（回転駆動手段）１０５と、定着ローラ５１の温度を検出する温度検出部（温度検出手段）１１０と、温度検出部１１０の検出温度に基づいて、外部から供給される外部電源電力を利用して定着ヒータ５１ｈへの電力供給を制御して定着ローラ５１の温度を制御する温度制御手段としての制御部１０３とスイッチ部１０２と、定着ヒータ５１ｈへの通電を開始すると、所定の観測期間毎に温度検出部１１０の検出する検出温度に基づいて前記外部電源電力の電圧値を予測する算出部（電圧予測手段）１０８と、算出部１０８の予測する電圧値と温度検出部１１０の検出する検出温度に基づいて回転駆動部１０５による定着ローラ５１の回転を制御する制御部（回転制御手段）１０３と、を備えている。

したがって、外部電源電力の電流値や電圧値を検出する電流検出部や電圧検出部を用いることなく、簡単な構成で定着ヒータ５１ｈに供給される電源電力の電圧値を予測する。そして、定着ヒータ５１ｈへの通電開始からの立ち上げ時における定着ローラ５１の回転を該予測した電圧値に基づいて制御することができる。その結果、安価かつ簡素な構成で定着ローラ５１を速やかに目標温度に加熱することができる。

また、本実施例のカラー画像形成装置１は、その定着部５０が、定着ヒータ５１ｈによって所定の目標温度に加熱されて、トナー画像の転写されている用紙Ｐを加熱して該用紙Ｐに該トナー画像を定着させる定着ローラ５１を、回転駆動させる回転駆動処理ステップと、定着ローラ５１の温度を検出する温度検出処理ステップと、前記温度検出処理ステップでの検出温度に基づいて、外部から供給される外部電源電力を利用して定着ヒータ５１ｈへの電力供給を制御して定着ローラ５１の温度を制御する温度制御処理ステップと、定着ヒータ５１ｈへの通電を開始すると、所定の観測期間毎に前記温度検出処理ステップで検出される検出温度に基づいて、前記外部電源電力の電圧値を予測する電圧予測処理ステップと、前記電圧予測処理ステップで予測される電圧値と前記温度検出処理ステップで検出される検出温度に基づいて前記回転駆動処理ステップでの定着ローラ５１の回転を制御する回転制御処理ステップと、を有する定着制御方法を実行している。

したがって、外部電源電力の電流値や電圧値を検出する電流検出部や電圧検出部を用いることなく、簡単な構成で定着ヒータ５１ｈに供給される電源電力の電圧値を予測する。そして、定着ヒータ５１ｈへの通電開始からの立ち上げ時における定着ローラ５１の回転を該予測した電圧値に基づいて制御することができる。その結果、安価かつ簡素な構成で定着ローラ５１を速やかに目標温度に加熱することができる。

さらに、本実施例のカラー画像形成装置１は、その定着部５０が、ＣＰＵ等の制御プロセッサに、定着ヒータ５１ｈによって所定の目標温度に加熱されて、トナー画像の転写されている用紙Ｐを加熱して該用紙Ｐに該トナー画像を定着させる定着ローラ５１を、回転駆動させる回転駆動処理と、定着ローラ５１の温度を検出する温度検出処理と、前記温度検出処理での検出温度に基づいて、外部から供給される外部電源電力を利用して定着ヒータ５１ｈへの電力供給を制御して定着ローラ５１の温度を制御する温度制御処理と、定着ヒータ５１ｈへの通電を開始すると、所定の観測期間毎に前記温度検出処理で検出される検出温度に基づいて、前記外部電源電力の電圧値を予測する電圧予測処理と、前記電圧予測処理で予測される電圧値と前記温度検出処理で検出される検出温度に基づいて前記回転駆動処理での定着ローラ５１の回転を制御する回転制御処理と、を実行させる定着制御プログラムを搭載している。

したがって、外部電源電力の電流値や電圧値を検出する電流検出部や電圧検出部を用いることなく、簡単な構成で定着ヒータ５１ｈに供給される電源電力の電圧値を予測する。そして、定着ヒータ５１ｈへの通電開始からの立ち上げ時における定着ローラ５１の回転を該予測した電圧値に基づいて制御することができる。その結果、安価かつ簡素な構成で定着ローラ５１を速やかに目標温度に加熱することができる。

また、本実施例のカラー画像形成装置１は、前記回転制御手段としての制御部１０３が、予め設定されている回転開始温度を温度検出部１１０の検出する検出温度が超えると、回転駆動部１０５に定着ローラ５１の回転を開始させるとともに、算出部１０８の予測する前記電圧値に基づいて該定着ローラ５１の回転速度を制御している。

したがって、定着ローラ５１の回転をより一層適切に制御することができ、オーバーシュートを適切に抑制しつつ、定着ローラ５１を目標温度により一層速やかに加熱することができる。

さらに、本実施例のカラー画像形成装置１は、算出部１０８が、定着ヒータ５１ｈへの通電開始から該定着ヒータ５１ｈの加熱温度が安定するまでの安定期間が経過した後に、前記観測期間毎に前記外部電源電力の電圧値を予測する。

したがって、正確な電圧値の予測を行うことができ、オーバーシュートを適切に抑制しつつ、定着ローラ５１を目標温度に速やかに加熱することができる。

また、本実施例のカラー画像形成装置１は、定着部５０が、前記観測期間毎における温度検出部１１０の検出する検出温度と前記外部電源電力の電圧値とを関連させた初期温度・電圧対応情報（温度・電圧対応情報）を記憶する記憶部（情報記憶手段）１０９を、さらに備え、算出部１０８が、前記観測期間における温度検出部１１０の検出する前記検出温度に基づいて、初期温度・電圧対応情報を参照して前記外部電源電力の電圧値を予測する。

したがって、より正確な電圧値の予測をより速やかに行うことができ、オーバーシュートを適切に抑制しつつ、定着ローラ５１を目標温度により一層速やかに加熱することができる。

さらに、本実施例のカラー画像形成装置１は、算出部１０８が、前記観測期間における前記検出温度と、予測した前記電圧値とを予測温度・電圧対応情報として、記憶部（記憶手段）１０９に記憶させ、次回以降の電圧値の予測において、該観測期間における該検出温度に基づいて該記憶部１０９の該予測温度・電圧対応情報を参照して前記外部電源電力の電圧値を予測してもよい。

このようにすると、より正確な電圧値の予測をより速やかに行うことができ、オーバーシュートを適切に抑制しつつ、定着ローラ５１を目標温度により一層速やかに加熱することができる。

また、本実施例のカラー画像形成装置１は、定着部５０が、前記観測期間の変更を受け付ける期間変更受付手段を備え、算出部１０８が、該期間変更受付手段の受け付けた観測期間に基づいて前記電圧値を予測してもよい。すなわち、カラー画像形成装置１の操作表示部等からの観測期間の変更をＩ／Ｏ等の期間変更受付手段で受け付けて、算出部１０８または制御部１０３が、該変更後の観測期間を記憶部１０９等に格納し、算出部１０８が、該変更後の観測期間に基づいて入力電圧値の予測を行う。

このようにすると、ユーザの必要とする精度やカラー画像形成装置１の設置環境等に応じて観測期間を変更して入力電圧値の予測を行うことができ、利用性を向上させることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例で説明したものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

１ カラー画像形成装置
２ 本体筐体
３ 排紙トレイ
１０ 給紙部
１１ 給紙トレイ
１２ 給紙ローラ
２０ 給紙搬送部
２１ レジストセンサ
２２ レジストローラ
３０ 排紙搬送部
３１ 排紙センサ
３２ 排紙ローラ
４０ 両面搬送部
４１ 両面ローラ
４２ 両面センサ
５０ 定着部
５１ 定着ローラ
５１ｈ 定着ヒータ
５２ 加圧ローラ
６０ 画像形成部
６１ 中間転写ベルト
６２Ｋ、６２Ｍ、６２Ｃ、６２Ｙ 現像ユニット
６３ 露光部
６４ トナーマークセンサ
６５ 廃トナーボックス
６６ 中間転写ベルトクリーナ
６７ ２次転写ローラ
６８ ２次転写駆動ローラ
６９ テンションローラ
７０Ｋ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｙ １次転写ローラ
７１Ｋ、７１Ｍ、７１Ｃ、７１Ｙ 感光体
７２Ｋ、７２Ｍ、７２Ｃ、７２Ｙ 帯電器
７３Ｋ、７３Ｍ、７３Ｃ、７３Ｙ 現像部
７４Ｋ、７４Ｍ、７４Ｃ、７４Ｙ クリーニング部
７５Ｋ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｙ トナー収納部
８０ 手差し給紙部
８１ 手差しトレイ
８２ 手差し給紙ローラ
８３ 手差し底板
９０ 制御基板
１００ 定着制御部
１０１ 電源供給部
１０２ スイッチ部
１０３ 制御部
１０４ ゼロクロス回路
１０５ 回転駆動部
１０６ サーミスタ
１０７ 温度検出回路
１０８ 算出部
１０９ 記憶部
１１０ 温度検出部
Ｐ 用紙

特開２００６−３９０２７号公報

Claims (9)

1. 発熱手段によって所定の目標温度に加熱されて、記録材画像の転写されている被記録媒体を加熱して該被記録媒体に該記録材画像を定着させる定着部材と、
   前記定着部材を回転駆動させる回転駆動手段と、
   前記定着部材の温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段の検出温度に基づいて、外部から供給される外部電源電力を利用して前記発熱手段への電力供給を制御して前記定着部材の温度を制御する温度制御手段と、
   前記発熱手段への通電を開始すると、所定の観測期間毎に前記温度検出手段の検出する検出温度に基づいて前記外部電源電力の電圧値を予測する電圧予測手段と、
   前記電圧予測手段の予測する電圧値と前記温度検出手段の検出する検出温度に基づいて前記回転駆動手段による前記定着部材の回転を制御する回転制御手段と、
   を備えていることを特徴とする定着装置。
2. 前記回転制御手段は、
   予め設定されている回転開始温度を前記温度検出手段の検出する検出温度が超えると、前記回転駆動手段に前記定着部材の回転を開始させるとともに、前記電圧予測手段の予測する前記電圧値に基づいて該定着部材の回転速度を制御することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 前記電圧予測手段は、
   前記発熱手段への通電開始から該発熱手段の加熱温度が安定するまでの安定期間が経過した後に、前記観測期間毎に前記外部電源電力の電圧値を予測することを特徴とする請求項１または請求項２記載の定着装置。
4. 前記定着装置は、
   前記観測期間毎における前記温度検出手段の検出する検出温度と前記外部電源電力の電圧値とを関連させた温度・電圧対応情報を記憶する情報記憶手段を、
   さらに備え、
   前記電圧予測手段は、
   前記観測期間における前記温度検出手段の検出する前記検出温度に基づいて、前記温度・電圧対応情報を参照して前記外部電源電力の電圧値を予測することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の定着装置。
5. 前記電圧予測手段は、
   前記観測期間における前記検出温度と、予測した前記電圧値とを予測温度・電圧対応情報として、記憶手段に記憶させ、次回以降の電圧値の予測において、該観測期間における該検出温度に基づいて該記憶手段の該予測温度・電圧対応情報を参照して前記外部電源電力の電圧値を予測することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の定着装置。
6. 前記定着装置は、
   前記観測期間の変更を受け付ける期間変更受付手段を備え、
   前記電圧予測手段は、
   前記期間変更受付手段の受け付けた観測期間に基づいて前記電圧値を予測することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の定着装置。
7. 画像形成手段で、被記録媒体に記録材画像を転写して、該記録材画像を該被記録媒体に定着させる定着部を備えている画像形成装置において、
   前記定着部として、請求項１から請求項６のいずれかに記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
8. 発熱手段によって所定の目標温度に加熱されて、記録材画像の転写されている被記録媒体を加熱して該被記録媒体に該記録材画像を定着させる定着部材を、回転駆動させる回転駆動処理ステップと、
   前記定着部材の温度を検出する温度検出処理ステップと、
   前記温度検出処理ステップでの検出温度に基づいて、外部から供給される外部電源電力を利用して前記発熱手段への電力供給を制御して前記定着部材の温度を制御する温度制御処理ステップと、
   前記発熱手段への通電を開始すると、所定の観測期間毎に前記温度検出処理ステップで検出される検出温度に基づいて、前記外部電源電力の電圧値を予測する電圧予測処理ステップと、
   前記電圧予測処理ステップで予測される電圧値と前記温度検出処理ステップで検出される検出温度に基づいて前記回転駆動処理ステップでの前記定着部材の回転を制御する回転制御処理ステップと、
   を有していることを特徴とする定着制御方法。
9. 制御プロセッサに、
   発熱手段によって所定の目標温度に加熱されて、記録材画像の転写されている被記録媒体を加熱して該被記録媒体に該記録材画像を定着させる定着部材を、回転駆動させる回転駆動処理と、
   前記定着部材の温度を検出する温度検出処理と、
   前記温度検出処理での検出温度に基づいて、外部から供給される外部電源電力を利用して前記発熱手段への電力供給を制御して前記定着部材の温度を制御する温度制御処理と、
   前記発熱手段への通電を開始すると、所定の観測期間毎に前記温度検出処理で検出される検出温度に基づいて、前記外部電源電力の電圧値を予測する電圧予測処理と、
   前記電圧予測処理で予測される電圧値と前記温度検出処理で検出される検出温度に基づいて前記回転駆動処理での前記定着部材の回転を制御する回転制御処理と、
   を実行させることを特徴とする定着制御プログラム。

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