JP7183755B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、シートに現像剤像を定着させる定着器を備える画像形成装置に関する。

従来、加熱ローラ、加圧ローラおよび加熱ローラを加熱するヒータを有し、シートに現像剤像を定着させる定着器と、加熱ローラの中央部の温度を検知するセンターサーミスタと、加熱ローラの端部の温度を検知するサイドサーミスタとを備える画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１）。この技術では、センターサーミスタの出力信号に基づいて加熱ローラの温度が定着温度となるようにヒータへ供給する電力を制御し、また、サイドサーミスタの出力信号に基づいて加熱ローラの端部の温度が上限温度を超えた場合にヒータへの電力供給を停止する。

特開２０１８－０６３３９５号公報

ところで、加熱ローラのような加熱部は、画像形成装置が設置される環境などの要因で、端部の昇温が中央部よりも遅くなる場合がある。そうすると、定着器でシートに現像剤像を定着させる際に加熱部の中央部の温度が定着に適した温度であっても、加熱部の端部の温度が定着に適した温度に達していない場合があり、シートの端部において定着不良が発生する可能性が懸念される。

そこで、本発明は、シートの端部の定着不良を抑制することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

前記した目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、シートに現像剤像を形成する現像剤像形成部と、シートを現像剤像形成部に向けて搬送する搬送部と、シートに接して加熱する加熱部、加熱部を加熱するヒータ、および、加熱部との間でシートを挟む加圧部を有し、シートに現像剤像を定着させる定着器と、シートの幅方向における加熱部の中央部の温度である第１検知温度を検知する第１温度検知部と、シートの幅方向における加熱部の端部の温度である第２検知温度を検知する第２温度検知部と、制御部と、を備える。
制御部は、第１検知温度に基づいて加熱部の温度がシートに現像剤像を定着する定着温度となるようにヒータに通電する第１加熱制御と、第１検知温度に基づいて加熱部の温度が定着温度となるようにヒータに通電する第２加熱制御であって、ヒータへの単位時間あたりの通電量の下限値を、第１加熱制御よりも大きくする第２加熱制御と、を実行可能である。
制御部は、第１加熱制御を開始してからシートが定着器に到達する前の所定のタイミングで、第２検知温度が定着温度よりも低い第１温度以下であるか否かを判定し、第２検知温度が第１温度より高い場合には、第１加熱制御を継続し、第２検知温度が第１温度以下である場合には、シートが定着器に到達する前に第１加熱制御から第２加熱制御に切り替える。

このような構成によれば、加熱部の端部の昇温が遅い場合には、ヒータへの単位時間あたりの通電量を大きくする第２加熱制御が実行されるので、シートが定着器に到達する前に加熱部の端部を定着可能な温度範囲に加熱することができる。これにより、シートの端部の定着不良を抑制することができる。

前記した画像形成装置において、制御部は、第１検知温度が定着温度よりも低い第２温度未満の場合には定着器を回転駆動させず、第１検知温度が第２温度以上となった場合に定着器を回転駆動させる回転制御を実行可能であり、所定のタイミングは、定着器の回転駆動を開始してからシートが定着器に到達する前のタイミングである構成とすることができる。

定着器を回転駆動させると熱が加圧部に奪われて加熱部の端部の温度が上がりにくくなるので、定着器を回転駆動させた後に第１加熱制御から第２加熱制御に切り替えることで、加熱部の端部を効果的に定着可能な温度範囲に加熱することができる。これにより、シートの端部の定着不良を効果的に抑制することができる。

前記した画像形成装置において、制御部は、第１検知温度が定着温度よりも低い第３温度以上となった場合にシートを現像剤像形成部に向けて搬送する搬送制御を実行可能であり、所定のタイミングは、シートの搬送を開始してから当該シートが定着器に到達する前のタイミングである構成とすることができる。

前記した画像形成装置において、制御部は、第２加熱制御を実行している場合、シートが加熱部と加圧部との間にある間は第２加熱制御を継続する構成とすることができる。

これによれば、シートが加熱部と加圧部との間にある間は熱がシートに奪われるので、この間、ヒータへの単位時間あたりの通電量が大きい第２加熱制御を継続することで、加熱部の温度が下がるのを抑制することができる。これにより、定着不良を抑制することができる。

前記した画像形成装置において、制御部は、複数のシートに連続して画像を形成する場合において、第２加熱制御に切り替えた後は、所定枚数目のシートの定着が完了した場合に、第２加熱制御から第１加熱制御に切り替える構成とすることができる。

これによれば、複数のシートに連続して画像を形成する場合には、途中で加熱部の端部が定着可能な温度範囲に維持された状態となるので、第２加熱制御からヒータへの単位時間あたりの通電量の下限値が小さい第１加熱制御に切り替えることで、加熱部が必要以上に加熱されるのを抑制することができる。

前記した画像形成装置において、制御部は、第１加熱制御および第２加熱制御において、定着温度から第１検知温度を減算した差分に応じたデューティ比で加熱部の温度を制御し、デューティ比を、差分が大きいほど大きくし、第１加熱制御において、デューティ比の下限値を０％とし、第２加熱制御において、デューティ比の下限値を０％よりも大きくする構成とすることができる。

前記した画像形成装置において、制御部は、第１加熱制御において、定着温度よりも第１検知温度が高い場合には、デューティ比を０％とし、第２加熱制御において、定着温度よりも第１検知温度が高い場合には、デューティ比を０％よりも大きくする構成とすることができる。

前記した画像形成装置において、ヒータは、シートの幅方向において加熱部のシートに接する領域の全体を加熱する構成とすることができる。

前記した画像形成装置において、第２温度検知部は、シートの幅方向において加熱部のシートに接する領域の外側に配置されている構成とすることができる。

前記した画像形成装置において、制御部は、シートの幅方向における端部に画像があることを条件として、第２加熱制御を実行する構成とすることができる。

これによれば、シートの端部で定着不良が発生するおそれがある場合に第２加熱制御を実行することができるので、シートの端部の定着不良を効果的に抑制することができる。

前記した画像形成装置において、制御部は、第２加熱制御において、ヒータへの単位時間あたりの通電量の下限値を、第２検知温度が低いほど大きくする構成とすることができる。

これによれば、加熱部の端部の昇温が遅いほど、ヒータへの単位時間あたりの通電量を大きくして、加熱部の端部を定着可能な温度範囲に加熱することができるので、シートの端部の定着不良をより抑制することができる。

本発明によれば、シートの端部の定着不良を抑制することができる。

実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 ヒータを制御するための構成を示す図である。 定着器、第１温度検知部および第２温度検知部をシートの搬送方向および幅方向に直交する方向から見た図である。 第１加熱制御においてデューティ比を設定するためのテーブル（ａ）と、第２加熱制御においてデューティ比を設定するためのテーブル（ｂ）である。 制御部の動作を示すフローチャートである。 制御部の動作を示すタイムチャートである。 変形例に係る、第２加熱制御において第２検知温度に応じたデューティ比を設定するためのテーブルである。

次に、発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、画像形成装置の一例としてのレーザプリンタ１は、本体筐体２と、シート供給部３と、露光装置４と、現像剤像形成部５と、定着器８と、第１温度検知部９Ｃと、第２温度検知部９Ｓ（図３参照）と、第１シート検知部１１と、第２シート検知部１２と、制御部１００とを備えている。

シート供給部３は、本体筐体２内の下部に設けられ、紙などのシートＳが収容されるシートトレイ３１と、圧板３２と、シートＳを現像剤像形成部５に向けて搬送する搬送部３３とを備えている。搬送部３３は、ピックアップローラ３３Ａ、分離パッド３３Ｂ、第１搬送ローラ３３Ｃ、レジストレーションローラ３３Ｒなどを備えている。シート供給部３は、シートトレイ３１内のシートＳを圧板３２によりピックアップローラ３３Ａに寄せ、ピックアップローラ３３Ａと分離パッド３３Ｂにより１枚ずつ分離して送り出し、第１搬送ローラ３３Ｃとレジストレーションローラ３３Ｒにより現像剤像形成部５に向けて搬送する。

露光装置４は、本体筐体２内の上部に配置され、図示しない光源装置や、符号を省略して示すポリゴンミラー、レンズ、反射鏡などを備えている。露光装置４は、光源装置から出射された画像データに基づく光ビーム（一点鎖線参照）を感光体６１の表面で高速走査することで、感光体６１の表面を露光する。

現像剤像形成部５は、シートＳに現像剤像を形成する機器であり、露光装置４の下方に配置されている。現像剤像形成部５は、プロセスカートリッジとして、本体筐体２の前部に設けられたフロントカバー２１を開いたときにできる開口から本体筐体２に対して着脱可能に装着される。現像剤像形成部５は、感光体カートリッジ６と、現像カートリッジ７とから構成されている。

感光体カートリッジ６は、円筒状の感光体ドラムである感光体６１と、コロナ帯電器である帯電器６２と、転写ローラ６３とを備えている。現像カートリッジ７は、感光体カートリッジ６に対して着脱自在であり、現像ローラ７１と、供給ローラ７２と、層厚規制ブレード７３と、乾式トナーからなる現像剤を収容する収容部７４と、アジテータ７５とを備えている。

現像剤像形成部５は、感光体６１の表面を帯電器６２により一様に帯電する。その後、感光体６１の表面が露光装置４から出射された光ビームにより露光されることで、感光体６１上に画像データに基づく静電潜像が形成される。また、収容部７４内の現像剤は、アジテータ７５により攪拌されながら、供給ローラ７２に供給され、供給ローラ７２から現像ローラ７１に供給される。そして、現像剤は、現像ローラ７１の回転に伴って、現像ローラ７１と層厚規制ブレード７３の間に進入して一定厚さの薄層として現像ローラ７１上に担持される。

現像剤像形成部５は、現像ローラ７１上に担持された現像剤を、現像ローラ７１から感光体６１上に形成された静電潜像に供給する。これにより、静電潜像が可視像化され、感光体６１上に現像剤像が形成される。その後、シートＳが感光体６１と転写ローラ６３との間を通過することで、感光体６１上の現像剤像がシートＳ上に転写される。

定着器８は、シートＳに現像剤像を定着させる機器であり、現像剤像形成部５の後方に配置されている。定着器８は、加熱部８１と、加圧部８２と、ヒータ８３とを有している。
加熱部８１は、金属からなる円筒状の加熱ローラである。加熱部８１は、加圧部８２との間を搬送されるシートＳに接してシートＳを加熱するように構成されている。

加圧部８２は、芯金の周囲に弾性層を有する加圧ローラである。加圧部８２は、加熱部８１に接触して押圧された状態で配置され、加熱部８１との間でシートＳを挟む。
ヒータ８３は、加熱部８１を加熱する熱源である。ヒータ８３は、フィラメント８３Ａ（図２参照）を有するハロゲンヒータとして構成されており、輻射熱によって加熱部８１を加熱する。ヒータ８３は、加熱部８１の内側に配置されている。

定着器８は、本体筐体２内に設けられたモータＭを駆動させることで回転駆動する。一例として、定着器８は、モータＭから駆動力が入力されることで、加熱部８１が回転駆動するとともに、加熱部８１の回転駆動に伴って加圧部８２が従動回転する。

定着器８は、シートＳを加熱部８１と加圧部８２との間を通過させることにより、シートＳ上に転写された現像剤像をシートＳに定着する。現像剤像が定着されたシートＳは、第２搬送ローラ２３と排出ローラ２４により排出トレイ２２上に排出される。

制御部１００は、定着器８やモータＭなど、レーザプリンタ１の各部を制御する装置であり、単一または複数の電気回路で構成されている。制御部１００は、レーザプリンタ１の各部に制御信号や駆動電圧を出力することで、各部の制御を実行する。図２に示すように、制御部１００は、ＣＰＵ１１０、ＲＯＭ１２０、ＲＡＭ１３０、ヒータコントローラ１４０、スイッチング回路１５０などを備えている。

ＣＰＵ１１０は、レーザプリンタ１の各部の動作タイミングを指令したり、ヒータコントローラ１４０に定着器８の目標温度としての指令値を送ったりする処理を行う。
ＲＯＭ１２０には、レーザプリンタ１の各部を制御するためのプログラムや各種設定情報などのデータが記憶されている。
ＲＡＭ１３０は、ＣＰＵ１１０が各種のプログラムを実行する際の作業領域や、データの一時的な記憶領域として利用される。

ヒータコントローラ１４０は、定着器８の目標温度と、第１温度検知部９Ｃが検知した温度とに基づき、スイッチング回路１５０のデューティ比を設定する。本実施形態において、ＣＰＵ１１０とヒータコントローラ１４０は、単一の半導体素子として集積されている。
スイッチング回路１５０は、設定されたデューティ比で交流電圧をスイッチングすることで、ヒータ８３に通電する。

図３に示すように、第１温度検知部９Ｃは、シートＳの幅方向における加熱部８１の中央部の温度である第１検知温度Ｔｃを検知するセンサである。シートＳの幅方向は、レーザプリンタ１におけるシートＳの搬送方向に直交する方向である。以下では、シートＳの幅方向を単に「幅方向」という。

第１温度検知部９Ｃは、幅方向において加熱部８１のシートＳに接する領域（以下、「シート接触領域」という。）ＣＡ内であって、幅方向におけるシート接触領域ＣＡの中央付近に配置されている。また、レーザプリンタ１が幅の異なる複数種類のシートＳを搬送可能であるとき、第１温度検知部９Ｃは、レーザプリンタ１で搬送可能な最小の幅のシートＳが加熱部８１に接する領域内に配置されている。また、第１温度検知部９Ｃは、加熱部８１の表面との間に所定の間隔をあけた非接触の状態で加熱部８１の表面に対向して配置されている。第１温度検知部９Ｃは、加熱部８１の表面温度に応じた信号を制御部１００に出力する。

なお、制御部１００が第１温度検知部９Ｃからの出力信号に基づいて取得する第１検知温度Ｔｃは、第１温度検知部９Ｃからの出力信号に線形に対応したものでなく、加熱部８１の実際の表面温度に対応するよう補正した温度であってもよい。例えば、第１検知温度Ｔｃは、第１温度検知部９Ｃの出力を、加熱部８１の加熱開始からの経過時間によって補正した温度であってもよい。

一例として、制御部１００は、以下のような式により、第１検知温度Ｔｃ（補正値）を取得することができる。
Ｔｃ＝ａ（ｔ）×ＴｃＳ＋ｂ（ｔ）
ここで、ＴｃＳは、第１温度検知部９Ｃが検知した温度、具体的には、第１温度検知部９Ｃの出力信号である。また、ａ（ｔ）は、補正係数であり、ｂ（ｔ）は、補正項である。補正係数ａ（ｔ）および補正項ｂ（ｔ）は、それぞれ、加熱部８１の加熱開始からの時間ｔの関数である。

第２温度検知部９Ｓは、幅方向における加熱部８１の端部の温度である第２検知温度Ｔｓを検知するセンサである。第２温度検知部９Ｓは、幅方向において加熱部８１のシート接触領域ＣＡの外側に配置されている。また、第２温度検知部９Ｓは、加熱部８１の表面に接触した状態で、幅方向において加熱部８１の一方の端部の表面に対向して配置されている。第２温度検知部９Ｓは、第２検知温度Ｔｓに応じた信号を制御部１００に出力する。なお、制御部１００が第２温度検知部９Ｓからの出力信号に基づいて取得する第２検知温度Ｔｓについても、第１検知温度Ｔｃと同様に、補正した温度であってもよい。

第１温度検知部９Ｃおよび第２温度検知部９Ｓとしては、例えば、温度に応じて電気抵抗が変化するサーミスタを用いることができる。

ヒータ８３は、加熱部８１の内側に１つ配置され、幅方向において加熱部８１のシート接触領域ＣＡの全体を加熱するように設けられている。具体的には、ヒータ８３は、フィラメント８３Ａが密に巻かれた、幅方向に並ぶ複数の発熱部８３Ｂを有し、複数の発熱部８３Ｂを含む発熱領域８３Ｃが幅方向において加熱部８１のシート接触領域ＣＡの全体にわたって設けられている。

加圧部８２は、幅方向において、加熱部８１のシート接触領域ＣＡおよびヒータ８３の発熱領域８３Ｃよりも大きくなっている。これにより、シート接触領域ＣＡの端部では、ヒータ８３によって加熱された加熱部８１の熱が加圧部８２に奪われるため、シート接触領域ＣＡの中央よりも温度の上昇が遅くなる場合がある。第２温度検知部９Ｓは、幅方向において、加熱部８１のシート接触領域ＣＡの外側であって、加圧部８２の端よりも内側に配置されている。第２検知温度Ｔｓは、加熱部８１のシート接触領域ＣＡの端部の温度と、加圧部８２の端部の温度とに関連する温度である。

図１に示すように、第１シート検知部１１は、レジストレーションローラ３３Ｒから感光体６１と転写ローラ６３の間に向けて搬送されるシートＳを検知するセンサである。第１シート検知部１１は、シートＳの搬送方向において、レジストレーションローラ３３Ｒよりも下流側であって、感光体６１よりも上流側に配置されている。また、第１シート検知部１１は、感光体６１よりもレジストレーションローラ３３Ｒの近くに配置されている。

第２シート検知部１２は、加熱部８１と加圧部８２の間から第２搬送ローラ２３に向けて搬送されるシートＳを検知するセンサである。第２シート検知部１２は、シートＳの搬送方向において、加熱部８１よりも下流側であって、第２搬送ローラ２３よりも上流側に配置されている。また、第２シート検知部１２は、第２搬送ローラ２３よりも加熱部８１の近くに配置されている。

第１シート検知部１１および第２シート検知部１２は、例えば、搬送されるシートＳに押されて揺動する揺動レバーと、揺動レバーの揺動を検知する光センサとを備えて構成されている。本実施形態において、第１シート検知部１１および第２シート検知部１２は、シートＳによって揺動レバーが倒されているときには制御部１００にＯＮ信号を出力し、揺動レバーが倒されていないときには制御部１００にＯＦＦ信号を出力する（具体的には、ＯＮ信号を出力しない）。

制御部１００は、第１加熱制御と、第２加熱制御と、回転制御と、搬送制御とを実行可能である。
第１加熱制御および第２加熱制御は、第１温度検知部９Ｃから取得した第１検知温度Ｔｃに基づいて加熱部８１の温度が定着温度Ｔｆとなるようにヒータ８３に通電する制御である。

定着温度Ｔｆは、シートＳに現像剤像を定着するための加熱部８１の温度制御の目標温度である。定着器８は、加熱部８１の温度が定着温度Ｔｆを含む所定の温度範囲内の温度となっていればシートＳへの現像剤像の定着が可能である。一例として、定着温度Ｔｆは、２００℃である。なお、本明細書で示す具体的な数値は一例である。

制御部１００は、第１加熱制御および第２加熱制御において、定着温度Ｔｆから第１検知温度Ｔｃを減算した差分ΔＴに応じたデューティ比でヒータ８３への通電を実行して加熱部８１の温度を制御する。制御部１００は、第１加熱制御および第２加熱制御において、デューティ比を、差分ΔＴが大きいほど大きくする。

制御部１００は、第２加熱制御において、ヒータ８３への単位時間あたりの通電量の下限値を、第１加熱制御よりも大きくする。具体的には、制御部１００は、第２加熱制御において、デューティ比の下限値を、第１加熱制御よりも大きくする。

一例として、制御部１００は、第１加熱制御を実行する場合には、図４（ａ）に示すようなテーブルに基づいてデューティ比を設定し、第２加熱制御を実行する場合には、図４（ｂ）に示すようなテーブルに基づいてデューティ比を設定する。

例えば、制御部１００は、第１加熱制御において、図４（ａ）に示すテーブルに基づき、差分ΔＴが０℃以上かつ２℃未満以上の場合、デューティ比を３０％に設定し、差分ΔＴが１０℃以上かつ１２℃未満の場合、デューティ比を６０％に設定する。また、制御部１００は、第２加熱制御において、図４（ｂ）に示すテーブルに基づき、差分ΔＴが０℃以上かつ２℃未満以上の場合、デューティ比を４０％に設定し、差分ΔＴが１０℃以上かつ１２℃未満の場合、デューティ比を６０％に設定する。

制御部１００は、図４（ａ）に示すように、第１加熱制御において、デューティ比の下限値を０％とする。詳しくは、制御部１００は、第１加熱制御において、図４（ａ）に示すテーブルに基づき、差分ΔＴが０℃未満の場合、すなわち、定着温度Ｔｆよりも第１検知温度Ｔｃが高い場合には、デューティ比を下限値の０％とする。

一方、制御部１００は、図４（ｂ）に示すように、第２加熱制御において、デューティ比の下限値を０％よりも大きくする。具体的には、制御部１００は、第２加熱制御において、デューティ比の下限値を４０％とする。詳しくは、制御部１００は、第２加熱制御において、図４（ｂ）に示すテーブルに基づき、差分ΔＴが４℃未満の場合には、デューティ比を下限値の４０％とする。さらに言えば、制御部１００は、第２加熱制御において、定着温度Ｔｆよりも第１検知温度Ｔｃが高い場合には、デューティ比を０％よりも大きくする、具体的には、４０％とする。

なお、制御部１００は、第２加熱制御において、第１検知温度Ｔｃが定着温度Ｔｆよりも所定温度以上高くなった場合には、加熱部８１が過剰に加熱されるのを防止するため、例えば、ヒータ８３への通電を停止する。

回転制御は、第１加熱制御を開始した後、第１検知温度Ｔｃが第２温度Ｔｔｈ２未満の場合には定着器８を回転駆動させず、第１検知温度Ｔｃが第２温度Ｔｔｈ２以上となった場合に定着器８を回転駆動させる制御である。具体的には、制御部１００は、第１加熱制御を開始した後、第１検知温度Ｔｃが第２温度Ｔｔｈ２に到達するまでは加熱部８１と加圧部８２を回転駆動させずに加熱部８１を加熱し、第１検知温度Ｔｃが第２温度Ｔｔｈ２に到達した後はモータＭを駆動させて加熱部８１と加圧部８２を回転駆動させながら加熱部８１を加熱する。第２温度Ｔｔｈ２は、定着温度Ｔｆよりも低い温度であり、予め設定されている。一例として、第２温度Ｔｔｈ２は、１００℃である。

搬送制御は、第１加熱制御を開始した後、第１検知温度Ｔｃが第３温度Ｔｔｈ３以上となった場合にシートＳを現像剤像形成部５に向けて搬送する制御である。具体的には、制御部１００は、第１加熱制御を開始した後、第１検知温度Ｔｃが第３温度Ｔｔｈ３以上となった場合、図示しないクラッチ機構によりモータＭからの駆動力をピックアップローラ３３Ａに伝達してピックアップローラ３３Ａを回転駆動させることでシートＳを現像剤像形成部５に向けて送り出し、レジストレーションローラ３３Ｒなどにより現像剤像形成部５に向けて搬送する。第３温度Ｔｔｈ３は、第２温度Ｔｔｈ２よりも高く、かつ、定着温度Ｔｆよりも低い温度であり、予め設定されている。一例として、第３温度Ｔｔｈ３は、１５０℃である。

制御部１００は、レーザプリンタ１に印刷の指示や印刷すべき画像データを含む印刷ジョブが入力されると、第１加熱制御を開始する。そして、制御部１００は、所定のタイミングで、第２温度検知部９Ｓから取得した第２検知温度Ｔｓが第１温度Ｔｔｈ１以下であるか否かを判定する。

所定のタイミングは、第１加熱制御を開始してからシートＳが定着器８に到達する前のタイミングである。詳しくは、所定のタイミングは、回転制御において定着器８の回転駆動を開始してからシートＳが定着器８に到達する前のタイミングである。より詳しくは、所定のタイミングは、搬送制御においてシートＳの搬送を開始してから当該シートＳが定着器８に到達する前のタイミングである。

本実施形態において、制御部１００は、搬送制御を開始してピックアップローラ３３ＡによりシートＳを現像剤像形成部５に向けて送り出した後、第１シート検知部１１がレジストレーションローラ３３Ｒから感光体６１と転写ローラ６３の間に向けて搬送されるシートＳを検知したタイミング、具体的には、第１シート検知部１１がＯＮ信号を制御部１００に出力したタイミングで、第２検知温度Ｔｓが第１温度Ｔｔｈ１以下であるか否かを判定する。

制御部１００は、第２検知温度Ｔｓが第１温度Ｔｔｈ１より高い場合には、第１加熱制御を継続する。また、制御部１００は、第２検知温度Ｔｓが第１温度Ｔｔｈ１以下である場合には、第１加熱制御から第２加熱制御に切り替える。具体的には、制御部１００は、第２検知温度Ｔｓが第１温度Ｔｔｈ１以下となったときに第１加熱制御から第２加熱制御に切り替える。このため、制御部１００は、第２検知温度Ｔｓが第１温度Ｔｔｈ１以下である場合には、シートＳが定着器８に到達する前に第１加熱制御から第２加熱制御に切り替える。

第１温度Ｔｔｈ１は、定着温度Ｔｆよりも低い温度であり、予め設定されている。一例として、第１温度Ｔｔｈ１は、１２０℃である。

制御部１００は、複数のシートＳに連続して画像を形成する場合において、第１加熱制御から第２加熱制御に切り替えた後は、所定枚数目のシートＳの定着が完了した場合に、第２加熱制御から第１加熱制御に切り替える。具体的には、制御部１００は、複数のシートＳに連続印刷を行う場合において、第２加熱制御に切り替えた後は、１枚目のシートＳの定着が完了した場合に、第２加熱制御から第１加熱制御に切り替える。

より具体的には、制御部１００は、加熱部８１と加圧部８２との間から排出される１枚目のシートＳが第２シート検知部１２の揺動レバーを倒すことで第２シート検知部１２が制御部１００にＯＮ信号を出力し、その後、当該１枚目のシートＳが排出トレイ２２に向けて搬送されることによって第２シート検知部１２の揺動レバーの揺動が解除されて第２シート検知部１２が制御部１００にＯＦＦ信号を出力した場合に、第２加熱制御から第１加熱制御に切り替える。

制御部１００は、シートＳが定着器８に到達する前に第１加熱制御から第２加熱制御に切り替え、当該シートＳが定着器８を通過した後に第２加熱制御から第１加熱制御に切り替える。このため、制御部１００は、第２加熱制御を実行している場合において、シートＳが加熱部８１と加圧部８２との間にある間は第２加熱制御を継続する。

本実施形態において、制御部１００は、第１加熱制御を開始したときの第１検知温度Ｔｃ０が所定の温度閾値Ｔｔｈ０以下であることを条件として、第２加熱制御を実行する。すなわち、制御部１００は、第１加熱制御を開始したときの第１検知温度Ｔｃ０が温度閾値Ｔｔｈ０よりも高い場合には、第２加熱制御を実行しない。温度閾値Ｔｔｈ０は、第２温度Ｔｔｈ２よりも低い温度であり、予め設定されている。一例として、温度閾値Ｔｔｈ０は、５０℃である。

また、本実施形態において、制御部１００は、図３に示すように、シートＳの幅方向における端部ＳＥに形成すべき画像があることを条件として、第２加熱制御を実行する。すなわち、制御部１００は、シートＳの端部ＳＥに形成すべき画像がない場合には、第２加熱制御を実行しない。一例として、端部ＳＥは、幅方向において、シートＳの端から２０ｍｍの部分である。制御部１００は、シートＳの端部ＳＥに形成すべき画像があるか否かの情報を印刷ジョブに含まれる画像データから取得する。

次に、制御部１００の動作について、フローチャートを参照しながら説明する。
図５に示すように、印刷ジョブが入力されると（ＳＴＡＲＴ）、制御部１００は、印刷開始時の第１検知温度Ｔｃ０を取得するとともに（Ｓ１０１）、第１加熱制御を開始する（Ｓ１０２）。

次に、制御部１００は、第１検知温度Ｔｃが第２温度Ｔｔｈ２以上となったか否かを判定する（Ｓ１０３）。そして、第１検知温度Ｔｃが第２温度Ｔｔｈ２以上となった場合（Ｓ１０３，Ｙｅｓ）、制御部１００は、モータＭを駆動させて定着器８を回転駆動させる（Ｓ１０４）。

次に、制御部１００は、第１検知温度Ｔｃが第３温度Ｔｔｈ３以上となったか否かを判定する（Ｓ１０５）。そして、第１検知温度Ｔｃが第３温度Ｔｔｈ３以上となった場合（Ｓ１０５，Ｙｅｓ）、制御部１００は、圧板３２および搬送部３３を駆動させ、現像剤像形成部５に向けてシートＳの搬送を開始する（Ｓ１０６）。

次に、制御部１００は、第１シート検知部１１でシートＳを検知したか否かを判定する（Ｓ１０７）。そして、第１シート検知部１１でシートＳを検知した場合（Ｓ１０７，Ｙｅｓ）、制御部１００は、印刷開始時の第１検知温度Ｔｃ０が温度閾値Ｔｔｈ０以下であるか否かを判定する（Ｓ１０８）。

印刷開始時の第１検知温度Ｔｃ０が温度閾値Ｔｔｈ０以下である場合（Ｓ１０８，Ｙｅｓ）、制御部１００は、シートＳの端部ＳＥに形成すべき画像があるか否かを判定する（Ｓ１０９）。そして、シートＳの端部ＳＥに画像がある場合（Ｓ１０９，Ｙｅｓ）、制御部１００は、第２検知温度Ｔｓが第１温度Ｔｔｈ１以下であるか否かを判定する（Ｓ１１０）。第２検知温度Ｔｓが第１温度Ｔｔｈ１以下である場合（Ｓ１１０，Ｙｅｓ）、制御部１００は、第１加熱制御から第２加熱制御に切り替える（Ｓ１１１）。

なお、ステップＳ１０８において印刷開始時の第１検知温度Ｔｃ０が温度閾値Ｔｔｈ０より高い場合（Ｎｏ）、ステップＳ１０９においてシートＳの端部ＳＥに画像がない場合（Ｎｏ）、また、ステップＳ１１０において第２検知温度Ｔｓが第１温度Ｔｔｈ１より高い場合（Ｎｏ）、制御部１００は、第１加熱制御でシートＳの定着を行い、ステップＳ１１５に進む。

ステップＳ１１１で第１加熱制御から第２加熱制御に切り替えた後、制御部１００は、連続印刷を行うか否かを判定する（Ｓ１１２）。そして、連続印刷を行う場合（Ｓ１１２，Ｙｅｓ）、制御部１００は、１枚目のシートＳの定着が完了したか否かを判定する（Ｓ１１３）。そして、１枚目のシートＳの定着が完了した場合（Ｓ１１３，Ｙｅｓ）、制御部１００は、第２加熱制御から第１加熱制御に切り替え（Ｓ１１４）、第１加熱制御で２枚目以降のシートＳの定着を行う。

なお、ステップＳ１１２において連続印刷を行わない場合（Ｎｏ）、制御部１００は、第２加熱制御でシートＳの定着を行う。

そして、ステップＳ１１５において印刷が終了した場合（Ｙｅｓ）、制御部１００は、処理を終了する（ＥＮＤ）。

次に、制御部１００の動作について、タイムチャートを参照しながら説明する。
図６に示すように、時刻ｔ０において、印刷ジョブが入力されると、制御部１００は、第１加熱制御を開始する。これにより、加熱部８１の温度（第１検知温度Ｔｃおよび第２検知温度Ｔｓ）が上昇していく。

その後、時刻ｔ１において、第１検知温度Ｔｃが第２温度Ｔｔｈ２に到達すると、制御部１００は、定着器８を回転駆動させる。なお、定着器８が回転駆動することで、加熱部８１の熱が加圧部８２に移動しやすくなるため、加熱部８１の温度上昇の勾配は若干小さくなる。

その後、時刻ｔ２において、第１検知温度Ｔｃが第３温度Ｔｔｈ３に到達すると、制御部１００は、現像剤像形成部５に向けてシートＳの搬送を開始する。

その後、時刻ｔ３において、現像剤像形成部５に向けて搬送されるシートＳが第１シート検知部１１の揺動レバーを倒すと、第１シート検知部１１がＯＮ信号を出力する。このとき、制御部１００は、印刷開始時（時刻ｔ０）の第１検知温度Ｔｃ０が温度閾値Ｔｔｈ０以下であって、第２検知温度Ｔｓが第１温度Ｔｔｈ１以下であるので、第１加熱制御から第２加熱制御に切り替える。第２加熱制御が実行されると、デューティ比の下限値は４０％に設定される。

その後、時刻ｔ４において、１枚目のシートＳの定着が完了し、１枚目のシートＳが第２シート検知部１２を通過して第２シート検知部１２の揺動レバーの揺動が解除され、第２シート検知部１２がＯＦＦ信号を出力すると、制御部１００は、第２加熱制御から第１加熱制御に切り替える。その後、制御部１００は、第１加熱制御で２枚目以降のシートＳの定着を行う。

ここで、時刻ｔ３～ｔ４において、仮に、第１加熱制御が実行されると、デューティ比が二点鎖線で示すように４０％未満と小さくなるので、ヒータ８３により加熱部８１を十分に加熱することができず、加熱部８１の端部の温度が二点鎖線で示すように十分に上がらない可能性がある。本実施形態では、時刻ｔ３～ｔ４において、第２加熱制御を実行することで、デューティ比が最低でも４０％に維持されるので、ヒータ８３により加熱部８１を十分に加熱することができ、加熱部８１の端部の温度を上げることができる。

以上説明した本実施形態によれば、第２検知温度Ｔｓが第１温度Ｔｔｈ１以下と加熱部８１の端部の昇温が遅い場合には、デューティ比を大きくする第２加熱制御が実行されるので、シートＳが定着器８に到達する前に加熱部８１の端部を定着可能な温度範囲に加熱することができる。これにより、シートＳの端部ＳＥの定着不良を抑制することができる。

また、定着器８を回転駆動させると熱が加圧部８２に奪われて加熱部８１の端部の温度が上がりにくくなるが、定着器８を回転駆動させた後に第１加熱制御から第２加熱制御に切り替えることで、加熱部８１の端部を効果的に定着可能な温度範囲に加熱することができる。これにより、シートＳの端部ＳＥの定着不良を効果的に抑制することができる。

また、シートＳが加熱部８１と加圧部８２との間にある間は熱がシートＳに奪われるので、この間、デューティ比が大きい第２加熱制御を継続することで、加熱部８１の温度が下がるのを抑制することができる。これにより、定着不良を抑制することができる。

また、連続印刷を行う場合には、途中で加熱部８１の端部が定着可能な温度範囲に維持された状態となるので、１枚目のシートＳの定着が完了した後に第２加熱制御からデューティ比の下限値が小さい第１加熱制御に切り替えることで、印刷中に加熱部８１が必要以上に加熱されるのを抑制することができる。

また、シートＳの端部ＳＥに画像があることを条件として第２加熱制御を実行することで、シートＳの端部ＳＥで定着不良が発生するおそれがある場合に第２加熱制御を実行することができる。これにより、シートＳの端部ＳＥの定着不良を効果的に抑制することができる。

以上に実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。具体的な構成については、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
例えば、制御部１００は、第２加熱制御において、ヒータ８３への単位時間あたりの通電量の下限値を、第２検知温度Ｔｓが低いほど大きくする構成であってもよい。

一例として、図７に示すように、制御部１００は、第１加熱制御から第２加熱制御に切り替えるための判定を行う際に、第２検知温度Ｔｓが１００℃以上の場合には、デューティ比の下限値を４０％に設定し、第２検知温度Ｔｓが８０℃以上かつ１００℃未満の場合には、デューティ比の下限値を５０％に設定し、第２検知温度Ｔｓが８０℃未満の場合には、デューティ比の下限値を５５％に設定する構成であってもよい。

このような構成よれば、加熱部８１の端部の昇温が遅い場合ほど、デューティ比を大きくして、加熱部８１の端部を定着可能な温度範囲に加熱することができるので、シートＳの端部ＳＥの定着不良をより抑制することができる。

また、前記実施形態では、シートＳの端部ＳＥに画像があることを条件として第２加熱制御を実行したが、シートの端部の画像の有無に関わらず、第２加熱制御を実行するようにしてもよい。

また、前記実施形態では、第２温度検知部９Ｓが加熱部８１のシート接触領域ＣＡの外側に配置されていたが、第２温度検知部は、例えば、加熱部のシート接触領域内の、幅方向における端部に配置されていてもよい。

また、前記実施形態では、差分ΔＴに応じたデューティ比を図４に示したようなテーブルに基づいて設定したが、例えば、定着温度と第１検知温度との偏差からＰＩ制御やＰＩＤ制御などの手法を用いてデューティ比（ヒータの操作量）を設定してもよい。

また、前記実施形態では、連続印刷を行う場合において、定着が完了した場合に第２加熱制御から第１加熱制御に切り替える所定枚数目のシートとして、１枚目のシートを例示したが、２枚目以降のシートであってもよい。

また、前記実施形態では、第２検知温度Ｔｓが第１温度Ｔｔｈ１以下であるか否かを判定するタイミングが、図６に示したように、第１シート検知部１１がシートＳを検知したタイミング（時刻ｔ３）であったが、これに限定されない。例えば、シートＳの搬送を開始したタイミング（時刻ｔ２）であってもよいし、定着器８の回転駆動を開始したタイミング（時刻ｔ１）であってもよい。また、時刻ｔ２～ｔ３の間の任意のタイミングであってもよいし、時刻ｔ１～ｔ２の間の任意のタイミングであってもよい。また、時刻ｔ０～ｔ１の間であって、第１加熱制御を開始してから所定時間経過後（第２検知温度がある程度上昇した後）のタイミングであってもよい。

また、前記実施形態では、シートＳの搬送を開始させる第３温度Ｔｔｈ３が定着器８の回転駆動を開始させる第２温度Ｔｔｈ２よりも高い温度であったが、第３温度Ｔｔｈ３は、第２温度Ｔｔｈ２と同じ温度であってもよいし、第２温度Ｔｔｈ２よりも低い温度であってもよい。すなわち、レーザプリンタ１は、シートＳの搬送を開始するのと同時に定着器８の回転駆動を開始してもよいし、シートＳの搬送を開始した後に定着器８の回転駆動を開始してもよい。

また、前記実施形態では、回転制御において、モータＭを駆動させることで定着器８を回転駆動させたが、回転制御において、例えば、クラッチ機構によりモータからの駆動力を定着器８に伝達することで定着器８を回転駆動させてもよい。

また、前記実施形態では、第１温度検知部９Ｃおよび第２温度検知部９Ｓが、加熱部８１の温度を検知するように設けられていたが、第１温度検知部や第２温度検知部は、例えば、加圧部やヒータなどの温度を検知するように設けられていてもよい。また、前記実施形態とは逆に、第１温度検知部が接触式のサーミスタであり、第２温度検知部が非接触式のサーミスタであってもよい。また、第１温度検知部や第２温度検知部は、サーミスタ以外の温度センサであってもよい。

また、前記実施形態では、加熱部８１として加熱ローラを例示したが、加熱部は、例えば、無端状の加熱ベルトを有する加熱ユニットなどであってもよい。また、前記実施形態では、加圧部８２として加圧ローラを例示したが、加圧部は、例えば、無端状の加圧ベルトを含む加圧ユニットなどであってもよい。

また、前記実施形態では、ヒータ８３として、輻射熱を利用するハロゲンヒータを例示したが、ヒータは、例えば、抵抗体の発熱を利用するセラミックヒータやカーボンヒータなどであってもよい。また、ヒータは、加熱部の内側ではなく、加熱部の外側に配置されていてもよい。

また、前記実施形態では、画像形成装置として、シートＳにモノクロの画像を形成するレーザプリンタ１を例示したが、画像形成装置は、例えば、シートにカラーの画像を形成可能に構成されたプリンタであってもよい。また、画像形成装置は、プリンタに限定されず、例えば、フラットベッドスキャナなどの原稿読取装置を備える複写機や複合機などであってもよい。

また、前記実施形態では、現像剤像形成部５としてプロセスカートリッジを例示したが、これに限定されない。例えば、画像形成装置が、シートにカラーの画像を形成可能であり、配列された複数の感光体を有するプロセスユニットと、複数の感光体に形成された現像剤像をシートに転写するための転写ベルトなどを有する転写ユニットとを備える場合には、現像剤像形成部は、プロセスユニットと転写ユニットを含む構成とすることができる。

また、前記した実施形態および変形例で説明した各要素は、適宜組み合わせて実施することが可能である。

１ レーザプリンタ
５ 現像剤像形成部
８ 定着器
９Ｃ 第１温度検知部
９Ｓ 第２温度検知部
３３ 搬送部
８１ 加熱部
８２ 加圧部
８３ ヒータ
１００ 制御部
ＣＡ シート接触領域
Ｓ シート

Claims (11)

1. シートに現像剤像を形成する現像剤像形成部と、
   シートを前記現像剤像形成部に向けて搬送する搬送部と、
   シートに接して加熱する加熱部、前記加熱部を加熱するヒータ、および、前記加熱部との間でシートを挟む加圧部を有し、シートに現像剤像を定着させる定着器と、
   シートの幅方向における前記加熱部の中央部の温度である第１検知温度を検知する第１温度検知部と、
   シートの幅方向における前記加熱部の端部の温度である第２検知温度を検知する第２温度検知部と、
   制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記第１検知温度に基づいて前記加熱部の温度がシートに現像剤像を定着する定着温度となるように前記ヒータに通電する第１加熱制御と、
   前記第１検知温度に基づいて前記加熱部の温度が前記定着温度となるように前記ヒータに通電する第２加熱制御であって、前記ヒータへの単位時間あたりの通電量の下限値を、前記第１加熱制御よりも大きくする第２加熱制御と、を実行可能であり、
   前記第１加熱制御を開始してからシートが前記定着器に到達する前の所定のタイミングで、前記第２検知温度が前記定着温度よりも低い第１温度以下であるか否かを判定し、前記第２検知温度が前記第１温度より高い場合には、前記第１加熱制御を継続し、前記第２検知温度が前記第１温度以下である場合には、シートが前記定着器に到達する前に前記第１加熱制御から前記第２加熱制御に切り替えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記第１検知温度が前記定着温度よりも低い第２温度未満の場合には前記定着器を回転駆動させず、前記第１検知温度が前記第２温度以上となった場合に前記定着器を回転駆動させる回転制御を実行可能であり、
   前記所定のタイミングは、前記定着器の回転駆動を開始してからシートが前記定着器に到達する前のタイミングであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記第１検知温度が前記定着温度よりも低い第３温度以上となった場合にシートを前記現像剤像形成部に向けて搬送する搬送制御を実行可能であり、
   前記所定のタイミングは、シートの搬送を開始してから当該シートが前記定着器に到達する前のタイミングであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記第２加熱制御を実行している場合、シートが前記加熱部と前記加圧部との間にある間は前記第２加熱制御を継続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１項に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、複数のシートに連続して画像を形成する場合において、前記第２加熱制御に切り替えた後は、所定枚数目のシートの定着が完了した場合に、前記第２加熱制御から前記第１加熱制御に切り替えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、
   前記第１加熱制御および前記第２加熱制御において、前記定着温度から前記第１検知温度を減算した差分に応じたデューティ比で前記加熱部の温度を制御し、前記デューティ比を、前記差分が大きいほど大きくし、
   前記第１加熱制御において、前記デューティ比の下限値を０％とし、
   前記第２加熱制御において、前記デューティ比の下限値を０％よりも大きく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１項に記載の画像形成装置。
7. 前記制御部は、
   前記第１加熱制御において、前記定着温度よりも前記第１検知温度が高い場合には、前記デューティ比を０％とし、
   前記第２加熱制御において、前記定着温度よりも前記第１検知温度が高い場合には、前記デューティ比を０％よりも大きくすることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記ヒータは、シートの幅方向において前記加熱部のシートに接する領域の全体を加熱することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記第２温度検知部は、シートの幅方向において前記加熱部のシートに接する領域の外側に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記制御部は、シートの幅方向における端部に画像があることを条件として、前記第２加熱制御を実行することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記制御部は、前記第２加熱制御において、前記ヒータへの単位時間あたりの通電量の下限値を、前記第２検知温度が低いほど大きくすることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。

Images