JP4958210B2 - 定着制御方法，装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置による用紙への入熱を制御する方法および装置ならびに該装置を用いる画像形成装置に関する。本発明は例えば、プリンタ，複写機およびファクシミリ装置に実施する。

特開平１０−１７７３１３ 特開平１０−２２２０１２ 特開２００２−０９１２３１。

例えば、感光体ドラムに形成した静電潜像をトナー像に顕像化し、このトナー像を用紙に転写したのち、定着装置によって加熱定着するプリンタ又は複写機の該定着装置は、加圧ローラおよびヒータにより加熱される加熱ローラを含み、両ローラ間を通過する用紙を加熱加圧してトナーを加熱定着させる。加熱定着を行うためには、定着ローラが所定の高温に達していることが必要である。ところが、通過する用紙によって熱が奪われることにより定着ローラの温度が下がり、定着不良を発生するおそれがある。特に、複数枚の連続印刷の場合に、用紙上のトナー量が多いおよび／又は用紙サイズが大きいときには、図１３に示すように、一枚の用紙が定着装置を通過するたびに定着ローラの温度すなわち定着温度が低下し、定着不良を発生するおそれがある。

そこで、従来、通紙間隔を長くして単位時間当たりの通紙枚数を低下させ（いわゆるＣＰＭダウン）、用紙が通過していない時間（用紙搬送ピッチ）を長く（広く）することにより、定着性を向上させている。ＣＰＭは、用紙枚数／分を意味する。

しかしながら、ＣＰＭダウンは、すなわち生産性の低下であり、定着性と生産性を両立することが困難となる。この場合、生産性をできるだけ保ちつつ、定着性をも保つためにＣＰＭダウンを行なわなければならず、設計時および試作時に試行錯誤を繰り返すことによって、状況に応じて最適なＣＰＭおよび定着制御温度などを決めなければならない。

生産性を不必要に損なわずに定着性を保つような定着装置の例としては、特許文献１および特許文献２がある。特許文献１はトナーの種類によって通紙間隔を変えることで、また特許文献２は定着温度勾配によりＣＰＭダウン開始温度および通紙間隔を変えることで、不必要な生産性低下を防ごうとしている。しかしいずれもＣＰＭダウンを行なっていることに変わりはなく、通紙開始時の生産性を保ちつつ連続通紙を継続できているわけではない。

通紙時のみヒータ制御を変えることで、通紙による定着温度の低下を原因とする定着不良を防ぐような定着装置の例としては、特許文献３があるが、定着制御温度を高くしているだけであるため、紙が通っているときの温度勾配などの細かい調整がきかない。

本発明は、定着生産性を不必要に下げることなく安定した定着性を保つことを目的とする。

（１）顕像剤像(トナー像)を転写した一用紙が定着ローラ(42,43)を通過している間に、定着ローラ(43)の温度勾配(RSVt)を繰り返し計測しこれにより繰り返し得られる各温度勾配に対応して、温度勾配(RSVt)が温度低下の方向であると回転速度(V)を下げる方向に、定着ローラ(42,43)の回転速度(V)を変更する、定着制御方法。

なお、理解を容易にするために括弧内には、図面に示し後述する実施例の対応要素または対応事項の記号もしくは対応事項を、例示として参考までに付記した。以下も同様である。

これによれば、定着ローラ(42,43)を一用紙が通過している間に、用紙（および顕像剤）の吸熱により定着ローラ(43)の温度すなわち定着温度が低下すると、温度勾配が下がる（負値になる）ので、該温度勾配に対応して定着ローラ(42,43)の回転速度(V)が下げられる。これにより用紙に対する入熱量が増えるので、定着不足を生じない。その後、定着温度が上昇に転ずると、温度勾配が上がる（正値になる）ので、回転速度(V)が上げられる。これにより用紙の定着生産性が回復する。たとえば１枚の用紙上に、顕像剤が多量な箇所とほとんどない箇所とが分布している場合、顕像剤が多量な箇所が定着ローラを通過している間は自動的に次第に定着ローラの回転速度(V)が下がり、該箇所が定着ローラを通過してしまうと自動的に回転速度(V)が上昇し、１枚の用紙の各部に対して安定した定着性が確保され、しかも過分な定着生産性低下を生じない。

（２）顕像剤を転写した用紙を加熱加圧する定着ローラ(42,43)を含む定着装置(40/40a)の、該定着ローラの温度勾配(RSVt)を、一用紙が前記定着ローラ(42,43)を通過している間に繰り返し計測する計測手段(45,64,ITR/ITRa)；
前記繰り返し計測により得る各温度勾配(RSVt)に対応して、前記定着ローラの回転速度を指示する速度指示(V)を、温度勾配が温度低下の方向であると定着ローラの回転速度(V)を下げる方向に変更する、速度指示変更手段(64,SCP1/SCP2/SCP3/SCP4)；および、
前記速度指示(V)が指示する回転速度に前記定着ローラ(42,43)を回転駆動する駆動手段(65,48)；
を備える定着制御装置。

（３）前記速度指示変更手段は、前記一用紙が前記定着ローラに進入する前に前記速度指示(V)の初期値(v1)を前記駆動手段に与え、前記一用紙が前記定着ローラを通過すると前記速度指示(V)を前記初期値(v1)に戻して前記駆動手段に与える；上記（２）に記載の定着制御装置。

（４）前記速度指示変更手段は、温度勾配を減速度に変換する変換テーブル（図６）を含み、前記計測手段が計測した温度勾配(RSVt)に対応する減速度(rV)を前記変換テーブルから読み出して、該減速度(rV)の分前記速度指示(V)を変更する(図４の５〜７)；上記（２）又は（３）に記載の定着制御装置。

（５）前記速度指示変更手段は、温度勾配を減速度に変換する変換式にしたがって前記計測手段が計測した温度勾配に対応する減速度を算出して、該減速度の分前記速度指示を変更する；上記（２）又は（３）に記載の定着制御装置。

前記変換式はｎ≧２の、ｎ次多項式である(図７〜９の５ａ〜７ａ)、上記（５）に記載の定着制御装置。

（７）前記速度指示変更手段は、前記計測手段が計測した温度勾配が定数Ｐを超えると前記速度指示を高値(V2)に変更する（図８の１９，２０）；上記（２）乃至（６）のいずれか１つに記載の定着制御装置。

前記速度指示変更手段は、前記計測手段が計測した温度勾配の変化率が定数Ｑを超えると前記速度指示を高値(V4)に変更する(図９の19a,20a)；上記（２）乃至（７）のいずれか１つに記載の定着制御装置。

（９）定着装置(40)は、ヒータ内蔵の加熱ローラと該加熱ローラに直接に接触し圧接した加圧ローラを含む（図２）；上記（２）乃至（８）のいずれか１つに記載の定着制御装置。

（１０）定着装置(40a)は、ヒータ内蔵の加熱ローラと、該加熱ローラに張架された定着ベルトと、該定着ベルトを挟んで前記加熱ローラと対向し該定着ベルトを加圧する加圧ローラを含む（図１１）；上記（２）乃至（８）のいずれか１つに記載の定着制御装置。

（１１）電荷担持体上に顕像剤像を形成する作像手段(31〜38)；
前記顕像剤像を用紙に転写する転写手段(39)；
顕像剤像が転写された用紙を加熱加圧して、該顕像剤像を該用紙上に定着させる定着ローラを含む定着装置(40/40a)；および、
上記（２）乃至（１０）のいずれか１つに記載の定着制御装置(45,64,65,48)；
を備える画像形成装置。

（１２）撮像画像を表す画像データを生成する撮像手段(10,20)；
前記画像データが表す画像の顕像剤像を電荷担持体上に形成する作像手段(31〜38)；
前記顕像剤像を用紙に転写する転写手段(39)；
顕像剤像が転写された用紙を加熱加圧して、該顕像剤像を該用紙上に定着させる定着ローラを含む定着装置(40/40a)；および、
請求項２乃至１０のいずれか１つに記載の定着制御装置(45,64,65,48)；
を備える画像形成装置。

本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明より明らかになろう。

図１に、本発明の第１実施例の複合機能フルカラーデジタル複写機ＭＦ１の外観を示す。このフルカラー複写機は、大略で、自動原稿送り装置（ＡＤＦ）１０と、図示を省略した操作ボードと、カラースキャナ２０と、カラープリンタ３０と、給紙バンク５０の各ユニットで構成されている。機内の、図示を省略したシステムコントローラには、パソコンＰＣが接続したＬＡＮ（Local Area Network）が接続されている。また、機内の、図示を省略したファクシミリコントローラは、交換機ＰＢＸおよび公衆通信網ＰＮを介して、ファクシミリ通信をすることが出来る。

プリンタ３０には、転写ユニットがあり、該転写ユニットには、無端ベルトである転写ベルト３１がある。転写ベルト３１は、３つの支持ローラと１つのテンションローラに掛け廻されており、反時計廻りに回動駆動される。テンションローラの近くに、画像転写後に転写ベルト３１上に残留する残留トナーを除去する転写体クリーニングユニットがある。

１つの支持ローラともう１つの支持ローラとの間の転写ベルト３１には、その移動方向に沿って、Ｙ(イエロー)，Ｍ（マゼンタ），ｃ（シアン）およびｋ（ブラック）色の作像用の作像ユニットが装備され、これらの中にある各感光体ドラム３２に、転写ベルト３１を挟んで対向して、転写ローラ３３がある。作像ユニットの上方には、各色感光体ユニットの各感光体ドラムに画像形成のためのレーザ光を照射するレーザ露光ユニット３４がある。感光体ドラム３２を、帯電ローラ３５が均一に帯電し、帯電面にレーザ露光ユニット３４が画像信号で変調したレーザを投射する。これによって生じた静電潜像を、現像器４０が現像してトナー像とする。このトナー像が転写ベルト３１に転写される。

転写ベルト３１の下方には、搬送ベルト３９がある。搬送ベルト３９は、転写ベルト３１上のトナー像を、用紙すなわちシート上に転写する。トナー像を転写した用紙（転写紙）は、搬送ベルト３９で定着装置４０に送り出される。搬送ベルト３９および定着装置４０の下方に、表面に画像を形成した直後の用紙を、裏面にも画像を記録するために表裏を反転して送り出すシート反転ユニットである両面ドライブユニット４１がある。

図示を省略した操作ボード上のスタートスイッチが押されると、原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）１０に原稿があるときは、それをスキャナ２０のコンタクトガラス上に搬送してから、ＡＤＦ１０に原稿が無いときにはコンタクトガラス上に手置きの原稿を読むために直ちに、スキャナ２０を駆動し、スキャナ２０内の第１キャリッジおよび第２キャリッジを、読み取り走査駆動する。そして、第１キャリッジ上の光源からコンタクトガラスに光を発射するとともに原稿面からの反射光を第１キャリッジ上の第１ミラーで反射して第２キャリッジに向け、第２キャリッジ上のミラーで反射して結像レンズを通して読取りセンサであるＣＣＤに結像する。読取りセンサで得た画像信号に基づいてＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ（Ｂｋ）各色記録データが生成される。

また、スタートスイッチが押されたときに、転写ベルト３１の回動駆動が開始されるとともに、前記作像装置の各ユニットの作像準備が開始され、そして各色作像の作像シーケンスが開始されて、各色用の感光体ドラムに各色記録データに基づいて変調された露光レーザが投射され、各色作像プロセスにより、各色トナー像が転写ベルト３１上に一枚の画像として、重ね転写される。このトナー画像の先端が搬送ベルト３９に進入するときに同時に先端が搬送ベルト３９に進入するようにタイミングをはかって用紙がレジストローラ対３８すなわち給送ローラから転写ベルト３９に送り込まれ、これにより転写ベルト３１上のトナー像が用紙に転写する。転写ベルト３１には、転写ローラ３３によって、トナーを転写する電圧が印加される。トナー像が移った用紙は定着装置４０に送り込まれ、そこでトナー像が用紙に定着する。

なお、上述の用紙は、給紙バンク５０の給紙トレイ（給紙段又はカセットとも言う）５１〜５３の直近上方の給紙ローラの１つを選択回転駆動し、給紙バンク５０に多段に備える給紙トレイ５１〜５３の１つからシートを繰り出し、分離ローラで１枚だけ分離して、縦配列の搬送コロユニットに入れ、上方に搬送してプリンタ３０内の搬送路に導き、搬送路の搬送ローラ３７でレジストローラ対３８に搬送して用紙の先端をレジストローラ対３８に突き当てて止めてから、前述のタイミングでレジストローラ対３８および搬送ローラ３７を回転駆動して搬送ベルト３９に送り出されるものである。右側端の手差しトレイ上に用紙を差し込んで給紙することもできる。ユーザが手差しトレイ上に用紙を差し込んでいるときには、プリンタ３０が手差しトレイ部の給紙ローラを回転駆動して手差しトレイ上のシートの一枚を分離して手差し給紙路に引き込み、同じくレジストローラ対３８に突き当てて止める。

定着装置４０で定着処理を受けて排出される用紙は、切換爪で排出ローラに案内して図示を省略した排紙トレイ上にスタックする。または、切換爪で両面ドライブユニットに案内して、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラで排紙トレイ上に排出する。一方、画像転写後の転写ベルト３１上に残留する残留トナーは、図示を省略した転写体クリーニングユニットで除去し、再度の画像形成に備える。

図２に、定着装置４０を拡大して示す。定着装置４０は、加圧ローラ４２とヒータ４４により加熱される加熱ローラ４３との間を通過する用紙上のトナーを用紙に加熱定着させるものである。加熱ローラ４３は、金属製の小型の中空ローラ、例えば、外径が１５ｍｍ以下で、膜厚（板厚）が１ｍｍ以下のローラからなる。中空ローラからなる加熱ローラ４３の内部には、石英ガラス管ヒータ（例えば、外形が６ｍｍ程度で、５００Ｗ以上が好ましい）等からなる上記ヒータ４３が収容され、このヒータ４４によって加熱ローラ４３が加熱される。加圧ローラ４２は小径の（例えば、外形が１５ｍｍ以下の）ゴムローラからなり、径方向に移動自在に支持されているとともに、図示しないばね部材によって加熱ローラ４３側へ所定の付勢力で付勢されている。加熱ローラ４３と加圧ローラ４２は歯車機構をかいして電気モータ４８（図３）によって、実質的に同一の周速度で、用紙入り口から進入する用紙をくわえ込んで用紙出口に向けて送り出す方向に回転する。

定着装置４０の用紙入り口には入紙検知スイッチ４６があり、用紙出口には排紙検知スイッチ４７がある。加熱ローラ４３の表面温度を、温度センサ４５が検出する。

図３に、定着装置４０に給電し、定着ローラ４２，４３を回転駆動する電気モータを駆動する定着器制御システム、を示す。商用交流電圧が、主電源スイッチ６１を介して、定着電源６２および直流電源６３に印加される。直流電源６３は、商用交流電圧を、＋５Ｖと＋２４Ｖに変換して、＋５Ｖは常時出力ライン＋５ＶＥおよび動作モード／省エネモード間の電力消費モードの切り換えによってオン／オフされる動作時出力ライン＋５Ｖに、＋２４Ｖは動作モード／省エネモード間の電力消費モードの切り換えによってオン／オフされる動作時出力ライン＋２４Ｖに出力する。動作モード／省エネモード間の切り換えはシステムコントローラ６６が行い、切り換え指示信号を直流電源６３および定着器コントローラ６４に与える。システムコントローラ６６は、図１に示す複写システムの各部動作モードおよび外部との印刷データおよび画像データの入出力を制御する。プロセスコントローラ６７は、システムコントローラ６６からのコマンドに応答して、画像読み取り，印刷あるいは複写を実行し、図１に示す画像読み取り機構，作像機構および給排紙機構の駆動を制御する。

定着器コントローラ６４は、システムコントローラ６６が与える動作モード／省エネモード切り換え信号に応答して、定着電源６２のオン／オフを制御する。定着電源６２は、オンになるとヒータ４４に定着温度立ち上げ通電をして、温度センサ４５が検出する温度が所定値に達すると定着温度を目標温度とするためのヒータ通電すなわち定温度制御を行う。定着器コントローラ６４はさらに、定着ローラ４２，４３の回転速度制御も行う。定着器コントローラ６４は、ＣＰＵ又はマイクロコンピュータＭＰＵを主体とする電子制御システムである。

図４に、定着器コントローラ６４による回転速度制御の概要を示す。システムコントローラ６６が、直流電源６３を省エネモードから動作モードへ切り換え、これにより複写機各部に動作電圧＋５Ｖが加わって各部が自身の初期化を終えた直後に、定着器コントローラ６４にシステムコントローラ６６が、定着器コントローラ６４に省エネモードから動作モードへの切り換えを指示する。この指示に応答して定着器コントローラ６４は、定着電源６２にヒータ通電を指示し、そして図４に示す「定着ローラの回転速度制御」ＳＣＰ１を開始し、まず基準速度ｖ１の定着ローラ駆動をモータドライバ６５に指示する（ステップ１）。これによりモータドライバ６５が電気モータ４８の回転駆動を開始し、回転速度をｖ１とする定速度制御を行う。

なお、以下においては、括弧内には、ステップという語を省略して、ステップ番号のみを記す。

次に定着器コントローラ６４は、プロセスコントローラ６７からの印刷スタート指示を待つ（２）。プロセスコントローラ６７からの印刷スタート指示が到来すると定着器コントローラ６４は、定周期で実行する「温度読込割り込み」を許可する（３）。該「温度読込割り込み」ＩＴＲの内容を図５に示す。

図５を参照すると、「温度読込割り込み」ＩＴＲに進入すると定着器コントローラ６４は、内部レジスタ（メモリの１領域）である前回温度レジスタＲｐｔに、今回温度レジスタＲｓｔのデータを書き込む（２１）。次に、温度センサ４５の温度検出信号を温度データにデジタル変換して読み込んで、今回温度レジスタＲｓｔに書き込む（２２）。次に、前回勾配レジスタＲＰＶｔに、今回勾配レジスタＲＳＶｔのデータを書き込む（２３）。つぎに温度勾配Ｖｔ
Ｖｔ＝Ｒｓｔ−Ｒｐｔ ・・・(1)
を算出して、算出値を今回勾配レジスタＲＳＶｔに書き込む（２４，２５）。そして、この割り込み処理に進入する直前の処理に復帰する。

上記ＲｓｔおよびＲｐｔはそれぞれ、レジスタＲｓｔおよびレジスタＲｐｔにあるデータである。細かく言うと、温度勾配ＲＳＶｔ＝Ｖｔは、（Ｒｓｔ−Ｒｐｔ）／割り込み周期、であるが、割り込み周期は一定であるので、Ｖｔ＝Ｒｓｔ−Ｒｐｔを温度勾配を表わすデータとして扱う。なお、温度勾配ＲＳＶｔ＝Ｖｔ＝Ｒｓｔ−Ｒｐｔは、定着温度Ｔの１次微分値（定着温度Ｔの変化速度，変化率）である。

図４を再度参照する。温度割り込みを許可すると、定着器コントローラ６４は、入紙口の用紙検知スイッチ４６の、オフ（用紙非検出）からオン（用紙検出）への切り換わりを待つ（４）。オンに切り換わると、温度勾配ＲＳＶｔを減速度ｒＶに変換するテーブル（メモリ上の１領域のデータ群：ルックアップテーブル）を用いて、温度勾配レジスタＲＳＶｔのデータに対応付けられている減速度ｒＶを読み出す（５）。図６には、該温度勾配を減速度に変換するテーブルの内容の一部を示す。

図４を再度参照すると、定着器コントローラ６４は、現在モータドライバ６５に与えている目標速度Ｖに前記テーブルから読み出した減速度ｒＶを加算（ｒＶが負であるとその絶対値を減算）した値を今回の目標速度として、モータドライバ６５に更新出力する。モータドライバ６５は、新たな目標速度を狙い値とする定速度制御を行う（６，７）。その後、排紙口の排紙検知スイッチ４７の、用紙が定着器４０から排出されたことを表す、オン（用紙検出）からオフ（用紙非検出）への切り換わりを待ち（８〜１１）、切り換わるまでは、所定周期でステップ５〜１１の処理を繰り返す。すなわち、所定周期で、温度勾配（定着温度の変化速度）に対応して定着ローラの回転速度を、温度勾配が負（温度低下）であると低く変更する。温度勾配が正（温度上昇）であると高く変更する。

排紙検知スイッチ４７がオン（用紙検出）からオフ（用紙非検出）に切り換わると、定着器コントローラ６４は、モータドライバ６５に目標速度ｖ１を指示する（１２）。すなわち、回転速度を初期値ｖ１に戻す。これは、次の用紙のローラ通過開始までに、通過開始時の回転速度ｖ１まで速度を上げておき、次の用紙の到来に備えるものである。

次の用紙をスイッチ４６が検出すると、定着器コントローラ６４は、ステップ５〜１１の、所定周期で温度勾配（定着温度の変化速度）に対応して定着ローラの回転速度を、温度勾配が負（温度低下）であると低く変更する回転速度制御、を開始する。連続印刷又はコピーの設定枚数の印刷出力が終了すると、プロセスコントローラ６７が定着器コントローラ６４に終了指示を与える（１４）。これに応答して定着器コントローラ６４は、定着電源６２に通電停止を指示し、モータドライバ６５にモータ駆動の停止を指示する（１５）。そして温度読込割り込みを禁止し（１６）、レジスタＲｐｔ，Ｒｓｔ，ＲＰＶｔおよびＲＳＶｔのデータをクリアする（１７）。すなわちレジスタのデータを消去する。そしてプロセスコントローラ６７からの印刷スタート指示を待つ（１８）。スタート指示が到来すると、ステップ３に進む。スタート指示がなくシステムコントローラ６６が直流電源６３を省エネモードに切り換えると、そこで直流電源６３から定着器コントローラ６４への動作電圧＋５Ｖが消えるので、定着器コントローラ６４が動作を停止し、定着電源６２がヒータ４４への通電を停止する。

一般に、ローラ間を用紙が通過することによってローラ温度が低下するが、第１実施例によれば、ローラ回転速度をローラの温度勾配に合わせて、温度勾配が負であると低速度に変化させることにより、例えばローラ温度が低下してもそれに合わせ定着時間が長くなるので、定着不良が起こりにくい。温度勾配が正になると高速度に変化させることにより、ローラ温度が上昇するとそれに合わせ定着時間が短くなるので、定着生産性の低下が避けられる。

上記用紙検知スイッチ４６，４７のオン／オフの前後のタイミングなど（たとえば、変速開始を入口検出スイッチ４６オン１０ｍｓｅｃ後とするなど）をローラ変速の開始／終了タイミングとしてもよい

本発明の第２実施例のハードウエアは上述の第１実施例と同様であるが、第２実施例の定着器コントローラ６４の、定着ローラの回転速度制御の内容の一部が、第１実施例のものとは異なる。

図７に、第２実施例の定着器コントローラ６４の、定着ローラの回転速度制御の内容を示す。これは、第１実施例のステップ５〜７の、テーブルアクセス（ルックアップテーブル利用）の減速度導出に代えて、ｎ次多項式の中の、ｎ＝３の多項式を用いて減速度ｒＶを、温度勾配ＲＳＶｔが正（温度上昇）の場合には、
ｒＶ＝＋〔ａ_３・ＲＳＶｔ^３＋ａ_２・ＲＳＶｔ^２＋ａ_１・ＲＳＶｔ＋ａ_０〕・・・(2)
と算出し、温度勾配ＲＳＶｔが負（温度低下）の場合には、
ｒＶ＝−〔ａ_３・｜ＲＳＶｔ｜^３＋ａ_２・｜ＲＳＶｔ｜^２
＋ａ_１・｜ＲＳＶｔ｜＋ａ_０〕 ・・・(3)
と算出して、モータ４８の回転速度を、現在速度ＶよりｒＶ分変更した値Ｖ＋ｒＶに変更するものである（５ａ〜７ａ）。上記（2），（3）式中のａは係数、ＲＳＶｔ^２，ＲＳＶｔ^３の項は、熱伝達の２次遅れ，３次遅れの補償項である。第２実施例のその他の機能は、第１実施例と同様である。

本発明の第３実施例のハードウエアは上述の第１実施例と同様であるが、第３実施例の定着器コントローラ６４の、定着ローラの回転速度制御の内容の一部が、第１実施例のものとは異なる。

図８に、第３実施例の定着器コントローラ６４の、定着ローラの回転速度制御の内容を示す。これは、第２実施例の回転速度制御に、温度勾配ＲＳＶｔを参照してそれが設定値Ｐ（本実施例では定数）以上であると、その時点で回転速度をＶ２にまで上げるステップ１９，２０を加えたものである。ただし、Ｖ２は、Ｐに対応して求まる回転速度より大きい値である。

図１２の（ａ）に示すように、ある程度定着温度が下がり、それに応じて回転速度を下げる制御を行なうと、図１２の（ｂ）に示すようにローラから紙に伝わる熱が、用紙のより給紙側の先の方まで伝わるようになる。そうすると温度勾配ＲＳＶｔが上がる（温度低下が緩やかになる、或いは、温度勾配が正すなわち温度上昇に変わる）ので、ステップ１９でこれを検出して、ステップ２０で回転速度をＶ２に上げても、定着性を保つことができる。定着速度が向上する。第３実施例のその他の機能は、第２実施例と同様である。この第３実施例のステップ１９，２０の処理を、第１実施例のステップ５の直前に挿入することもできる。

本発明の第４実施例のハードウエアは上述の第１実施例と同様であるが、第４実施例の定着器コントローラ６４の、定着ローラの回転速度制御の内容の一部が、第１実施例のものとは異なる。

図９に、第４実施例の定着器コントローラ６４の、定着ローラの回転速度制御の内容を示す。これは、第２実施例の回転速度制御に、温度勾配の変化率ｄＲＳＶｔ（温度勾配の変化速度；温度の２次微分値）を参照してそれが設定値Ｑ（本実施例では定数）以上であると、その時点で回転速度をＶ４にまで上げるステップ１９ａ，２０ａを加えたものである。ただし、変更直前の回転速度をｖ３としたとき、できる限りｖ４＞ｖ３となるようｖ４を設定している。温度勾配の変化率ｄＲＳＶｔが、ある程度まで上がってくれば、その後回転速度を多少上げても温度勾配が更に上がることが望め、ローラ温度そのものが上がるため、このようにすることで、生産性を低下させることなく、定着性を保つことができる。

温度勾配ＲＳＶｔの変化率ｄＲＳＶｔをステップ１９ａで参照するために、第４実施例では、図１０に示すように、「温度読込割り込み」ＩＴＲａでは、前回微分勾配レジスタｄＲＰＶｔに今回微分勾配レジスタｄＲＳＶｔのデータｄＲＳＶｔを書き込み（２６）、微分勾配ｄＶｔ
ｄＶｔ＝ＲＳＶｔ−ＲＰＶｔ ・・・(4)
を算出して（２７）、今回微分勾配レジスタｄＲＳＶｔに今回算出した微分勾配ｄＶｔを書き込む（２８）。第４実施例のその他の機能は、第２実施例と同様である。この第４実施例のステップ１９ａ，２０ａの処理を、第１実施例のステップ５の直前に、また、第３実施例のステップ１９の直前又は直後に、挿入することもできる。

上述の第１〜第４実施例の定着装置４０は、いずれも図２に示す構造のものである。第５実施例では、図１１に示す、定着ベルト４９を装備する定着装置４０ａを用いる。定着装置４０ａは、加熱ローラ４３と第３ローラ４８に定着ベルト４９を張架したものであり、加圧ローラ４２と、加熱ローラ４３で支持された定着ベルト４９との間を通過する用紙上のトナーを該用紙に加熱定着させるものである。定着ベルト４９には、たるむことのないよう一定の張力がかけられている。加熱ローラ４３は、金属製の小型の中空ローラからなる。中空ローラからなる加熱ローラ４３の内部には、石英ガラス管ヒータ等からなるヒータ４４が収容され、このヒータ４４によって加熱ローラ４４が加熱され、該加熱ローラ４４によって定着ベルト４９が加熱される。加圧ローラ４２は小径のゴムローラからなり、径方向に移動自在に支持されているとともに、図示しないばね部材によって定着ベルト４９を支持する加熱ローラ４３側へ所定の付勢力で付勢されている。

この定着装置を用いる場合でも、上述の回転速度制御ＳＣＰ１（図４）〜ＳＣＰ４（図９）を同様に適用する。

本発明の第１実施例の複写機の機構概要を示す縦断面図である。 図１に示す定着装置４０の拡大縦断面図である。 図１に示す複写機の電源系統の概要を示すブロック図である。 図３に示す定着器コントローラ６４の、定着ローラ駆動モータ４８の回転速度制御の概要を示すフローチャートである。 図３に示す定着器コントローラ６４の、定着温度勾配検出のための割り込み処理の概要を示すフローチャートである。 定着温度勾配に対応する減速度ｒＶを導出するための変換テーブルの内容野一部を示す図表である。 本発明の第２実施例の定着器コントローラ６４の、定着ローラ駆動モータ４８の回転速度制御の概要を示すフローチャートである。 本発明の第３実施例の定着器コントローラ６４の、定着ローラ駆動モータ４８の回転速度制御の概要を示すフローチャートである。 本発明の第４実施例の定着器コントローラ６４の、定着ローラ駆動モータ４８の回転速度制御の概要を示すフローチャートである。 第４実施例の定着器コントローラ６４の、定着温度勾配の変化率ｄＲＳＶｔ検出のための割り込み処理の概要を示すフローチャートである。 本発明の回転速度制御を適用するもう１つの形態の定着装置４０ａの構造の概要を示す縦断面図である。 （ａ）は、定着ローラの回転速度が高いときの、用紙における熱の伝播方向を模式的に示す縦断面図、（ｂ）は定着ローラの回転速度が低いときのものを示す。 従来の、連続コピー時等、複数の用紙が短ピッチで次々に定着装置に送り込まれるときの、定着温度の変化を示すグラフである。

符号の説明

１０：自動原稿供給装置
２０：カラー原稿スキャナ
３０：カラープリンタ
ＰＣ：パソコン
ＰＢＸ：交換器
ＰＮ：通信回線
３１：転写ベルト
３２：感光体ドラム
３３：転写ローラ
３４：光書込みユニット
３５：帯電ローラ
３８：レジストローラ対
３９：搬送ベルト
４０，４０ａ：定着装置
４２：加圧ローラ
４３：加熱ローラ
４４：加熱ヒータ
４５：温度センサ
４６：用紙検出スイッチ
４７：用紙検出スイッチ
４８：第３ローラ
４９：定着ベルト
５０：給紙バンク
５１〜５３：給紙トレイ

Claims (12)

1. 顕像剤像を転写した一用紙が定着ローラを通過している間に、定着ローラの温度勾配を繰り返し計測しこれにより繰り返し得られる各温度勾配に対応して、温度勾配が温度低下の方向であると回転速度を下げる方向に、定着ローラの回転速度を変更する、定着制御方法。
2. 顕像剤を転写した用紙を加熱加圧する定着ローラを含む定着装置の、該定着ローラの温度勾配を、一用紙が前記定着ローラを通過している間に繰り返し計測する計測手段；
   前記繰り返し計測により得る各温度勾配に対応して、前記定着ローラの回転速度を指示する速度指示を、温度勾配が温度低下の方向であると定着ローラの回転速度を下げる方向に変更する、速度指示変更手段；および、
   前記速度指示が指示する回転速度に前記定着ローラを回転駆動する駆動手段；
   を備える定着制御装置。
3. 前記速度指示変更手段は、前記一用紙が前記定着ローラに進入する前に前記速度指示の初期値を前記駆動手段に与え、前記一用紙が前記定着ローラを通過すると前記速度指示を前記初期値に戻して前記駆動手段に与える；請求項２に記載の定着制御装置。
4. 前記速度指示変更手段は、温度勾配を減速度に変換する変換テーブルを含み、前記計測手段が計測した温度勾配に対応する減速度を前記変換テーブルから読み出して、該減速度の分前記速度指示を変更する；請求項２又は３に記載の定着制御装置。
5. 前記速度指示変更手段は、温度勾配を減速度に変換する変換式にしたがって前記計測手段が計測した温度勾配に対応する減速度を算出して、該減速度の分前記速度指示を変更する；請求項２又は３に記載の定着制御装置。
6. 前記変換式はｎ≧２の、ｎ次多項式である、請求項５に記載の定着制御装置。
7. 前記速度指示変更手段は、前記計測手段が計測した温度勾配が定数Ｐを超えると前記速度指示を高値に変更する；請求項２乃至６のいずれか１つに記載の定着制御装置。
8. 前記速度指示変更手段は、前記計測手段が計測した温度勾配の変化率が定数Ｑを超えると前記速度指示を高値に変更する；請求項２乃至７のいずれか１つに記載の定着制御装置。
9. 定着装置は、ヒータ内蔵の加熱ローラと該加熱ローラに直接に接触し圧接した加圧ローラを含む；請求項２乃至８のいずれか１つに記載の定着制御装置。
10. 定着装置は、ヒータ内蔵の加熱ローラと、該加熱ローラに張架された定着ベルトと、該定着ベルトを挟んで前記加熱ローラと対向し該定着ベルトを加圧する加圧ローラを含む；請求項２乃至８のいずれか１つに記載の定着制御装置。
11. 電荷担持体上に顕像剤像を形成する作像手段；
    前記顕像剤像を用紙に転写する転写手段；
    顕像剤像が転写された用紙を加熱加圧して、該顕像剤像を該用紙上に定着させる定着ローラを含む定着装置；および、
    請求項２乃至１０のいずれか１つに記載の定着制御装置；
    を備える画像形成装置。
12. 撮像画像を表す画像データを生成する撮像手段；
    前記画像データが表す画像の顕像剤像を電荷担持体上に形成する作像手段；
    前記顕像剤像を用紙に転写する転写手段；
    顕像剤像が転写された用紙を加熱加圧して、該顕像剤像を該用紙上に定着させる定着ローラを含む定着装置；および、
    請求項２乃至１０のいずれか１つに記載の定着制御装置；
    を備える画像形成装置。
    

Images