JP7310125B2 - 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、加熱ローラの温度を検知する温度検知部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、温度検知部の検知温度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の温度を定着温度まで上げるウォームアップのときには、加熱部の温度が急激に上がって定着温度を大きく超えるオーバーシュートが発生することがある。また、このようなオーバーシュートが発生するような状況では、定着器にシートが入る前に加熱部の加熱が停止されることで、定着器にシートが入ったときにシートに熱が奪われて加熱部の温度が急激に下がり、定着温度を大きく下回るアンダーシュートが発生する可能性がある。

そこで、本発明は、ウォームアップ時のオーバーシュートおよびアンダーシュートの発生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、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、加熱部の温度を検知する温度検知部と、制御部と、を備える。
制御部は、温度検知部の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、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上限値を、第１加熱制御よりも小さくする第２加熱制御と、検知温度が定着温度よりも低い第１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と、を実行可能である。
制御部は、第１加熱制御を開始した後の所定のタイミングから少なくともシートが定着器に到達するまでは第２加熱制御を実行する。

このような構成によれば、第１加熱制御を開始した後の所定のタイミングから少なくともシートが定着器に到達するまでは、加熱部の温度を緩やかに上げることができるので、ウォームアップ時のオーバーシュートの発生を抑制することができる。また、シートが定着器に入るまで加熱部の加熱を継続することができ、定着器にシートが入ったときにシートに熱が奪われても加熱部の温度が急激に下がるのを抑制することができるので、アンダーシュートの発生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、定着温度と検知温度の差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、デューティ比の上限値を１００％とし、第２加熱制御において、デューティ比の上限値を１００％よりも小さ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、複数のシートに連続して画像を形成する場合において、所定枚数目のシートの定着が完了するまでは第２加熱制御を実行し、所定枚数目のシートの定着が完了した後は第１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、複数のシートに連続して画像を形成する場合に、所定枚数のシートは、ヒータへの単位時間あたりの通電量を制限して定着を行うことができるので、ヒータの消費電力を抑制することができる。一方、所定枚数のシートを定着した後に、ヒータへの単位時間あたりの通電量の上限値の制限を解除することで、加熱部の加熱不足を抑制することができるので、定着不良が発生す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加熱制御を開始したときの検知温度が所定の温度閾値以下で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。

第１加熱制御を開始したときの検知温度が低いコールドスタートの場合には、加熱部を加熱したときに加熱部の温度が急激に上昇しやすいのでオーバーシュートが発生しやすい。そこで、コールドスタートの場合に、第２加熱制御を実行することで、ウォームアップ時のオーバーシュートおよびアンダーシュートの発生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加熱制御を開始した後、検知温度が定着温度よりも低い第２温度以上となったことに基づいて第２加熱制御を実行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温度は、第１温度以上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、検知温度が第１温度よりも低い第３温度未満の場合には定着器を回転駆動させず、検知温度が第３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る構成とすることができる。

本発明によれば、ウォームアップ時のオーバーシュートおよびアンダーシュートの発生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。 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。

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、温度検知部９と、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、温度検知部９が検知した検知温度Ｔ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。

温度検知部９は、加熱部８１の温度を検知するセンサである。本実施形態において、温度検知部９は、加熱部８１の表面との間に所定の間隔をあけた状態で加熱部８１の表面に対向して配置されている。温度検知部９は、加熱部８１の温度に応じた信号を制御部１００に出力する。制御部１００は、温度検知部９から出力された信号から、加熱部８１の温度としての検知温度Ｔを取得する。温度検知部９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。

なお、制御部１００が温度検知部９からの出力信号に基づいて取得する検知温度Ｔは、温度検知部９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、検知温度Ｔは、温度検知部９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、検知温度Ｔ（補正値）を取得することができる。
Ｔ＝ａ（ｔ）×ＴＳ＋ｂ（ｔ）
ここで、ＴＳは、温度検知部９が検知した温度、具体的には、温度検知部９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。

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。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、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。

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、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、温度検知部９の検知温度Ｔ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と検知温度Ｔの差、具体的には、定着温度Ｔｆから検知温度Ｔ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上限値を、第１加熱制御よりも小さくする。具体的には、制御部１００は、第２加熱制御において、デューティ比の上限値を、第１加熱制御よりも小さくする。

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３（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３（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、図３（ａ），（ｂ）に示すテーブルに基づき、差分ΔＴが０℃未満以上の場合、デューティ比を０％に設定し、差分ΔＴが０℃以上かつ５℃未満以上の場合、デューティ比を３０％に設定する。また、制御部１００は、差分ΔＴが５℃以上かつ１０℃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１５℃未満以上の場合、デューティ比を５０％に設定する。また、制御部１００は、差分ΔＴが１５℃以上かつ２０℃未満以上の場合、デューティ比を６０％に設定し、差分ΔＴが２０℃以上かつ２５℃未満以上の場合、デューティ比を７０％に設定する。

制御部１００は、図３（ａ）に示すように、第１加熱制御において、デューティ比の上限値を１００％とする。詳しくは、制御部１００は、第１加熱制御において、図３（ａ）に示すテーブルに基づき、差分ΔＴが２５℃以上の場合、デューティ比を上限値の１００％とする。

一方、制御部１００は、図３（ｂ）に示すように、第２加熱制御において、デューティ比の上限値を１００よりも小さくする。具体的には、制御部１００は、第２加熱制御において、デューティ比の上限値を７０％とする。詳しくは、制御部１００は、第２加熱制御において、図３（ｂ）に示すテーブルに基づき、差分ΔＴが２０℃以上の場合、デューティ比を上限値の７０％とする。

回転制御は、第１加熱制御を開始した後、検知温度Ｔが第３温度Ｔｔｈ３未満の場合には定着器８を回転駆動させず、検知温度Ｔが第３温度Ｔｔｈ３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、検知温度Ｔが第３温度Ｔｔｈ３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、検知温度Ｔが第３温度Ｔｔｈ３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３温度Ｔｔｈ３は、後述する第１温度Ｔｔｈ１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、１２５℃である。

搬送制御は、第１加熱制御を開始した後、検知温度Ｔが第１温度Ｔｔｈ１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、検知温度Ｔが第１温度Ｔｔｈ１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、１７０℃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、第１加熱制御を開始した後の所定のタイミングから少なくともシートＳが定着器８に到達するまでは第２加熱制御を実行する。

具体的には、制御部１００は、第１加熱制御を開始した後、検知温度Ｔが第２温度Ｔｔｈ２以上となったことに基づいて第２加熱制御を実行する。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後、検知温度Ｔが第２温度Ｔｔｈ２となった時点から所定時間ｔｐが経過したタイミングで第１加熱制御から第２加熱制御に切り替える。

第２温度Ｔｔｈ２は、第１温度Ｔｔｈ１以上、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。本実施形態において、第２温度Ｔｔｈ２は、第１温度Ｔｔｈ１と等しい。すなわち、本実施形態において、第２温度Ｔｔｈ２は、第１温度Ｔｔｈ１である。また、所定時間ｔｐは、検知温度Ｔが第２温度Ｔｔｈ２となった時点からシートＳが定着器８に到達するまでの時間よりも短い時間である。

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、所定枚数目のシートＳの定着が完了するまでは第２加熱制御を実行し、所定枚数目のシートＳの定着が完了した後は第１加熱制御を実行する。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１加熱制御から第２加熱制御に切り替えた後は、Ｎ枚目のシートＳの定着が完了するまでは第２加熱制御を実行し、Ｎ枚目のシートＳの定着が完了した後は第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Ｎ枚目のシートＳがシート検知部１２の揺動レバーを倒すことでシート検知部１２が制御部１００にＯＮ信号を出力し、その後、当該Ｎ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シート検知部１２の揺動レバーの揺動が解除されてシート検知部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。Ｎは、任意の自然数に設定することができる。

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検知温度Ｔ０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検知温度Ｔ０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３温度Ｔｔｈ３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。

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４に示すように、印刷ジョブが入力されると（ＳＴＡＲＴ）、制御部１００は、印刷開始時の検知温度Ｔ０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、検知温度Ｔが第３温度Ｔｔｈ３以上となったか否かを判定する（Ｓ１０３）。そして、検知温度Ｔが第３温度Ｔｔｈ３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、検知温度Ｔが第１温度Ｔｔｈ１以上となったか否かを判定する（Ｓ１０５）。そして、検知温度Ｔが第１温度Ｔｔｈ１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、印刷開始時の検知温度Ｔ０が温度閾値Ｔｔｈ０以下であるか否かを判定する（Ｓ１０７）。

印刷開始時の検知温度Ｔ０が温度閾値Ｔｔｈ０以下である場合（Ｓ１０７，Ｙｅｓ）、制御部１００は、検知温度Ｔが第１温度Ｔｔｈ１（＝第２温度Ｔｔｈ２）となった時点から所定時間ｔｐが経過したか否かを判定する（Ｓ１０８）。そして、所定時間ｔｐが経過した場合（Ｓ１０８，Ｙｅｓ）、制御部１００は、第２加熱制御を開始する（Ｓ１０９）。

なお、ステップＳ１０７において印刷開始時の検知温度Ｔ０が温度閾値Ｔｔｈ０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Ｓ１１３に進む。

ステップＳ１０９で第２加熱制御を開始した後、制御部１００は、連続印刷を行うか否かを判定する（Ｓ１１０）。そして、連続印刷を行う場合（Ｓ１１０，Ｙｅｓ）、制御部１００は、Ｎ枚目のシートＳの定着が完了したか否かを判定する（Ｓ１１１）。そして、Ｎ枚目のシートＳの定着が完了した場合（Ｓ１１１，Ｙｅｓ）、制御部１００は、第１加熱制御を開始し（Ｓ１１２）、第１加熱制御でＮ枚目よりも後のシートＳの定着を行う。

なお、ステップＳ１１０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Ｓ１１３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の動作および本実施形態に係るレーザプリンタ１の作用効果について、タイムチャートを参照しながら説明する。
図５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（検知温度Ｔ）が上昇していく。

その後、時刻ｔ１において、検知温度Ｔが第３温度Ｔｔｈ３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、検知温度Ｔが第１温度Ｔｔｈ１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。なお、第１加熱制御を開始してからシートＳの搬送が開始されるまでの間（時刻ｔ０～ｔ２）は、定着温度Ｔｆから検知温度Ｔを減算した差分ΔＴが十分に大きいので、デューティ比は、第１加熱制御における上限値である１００％に設定される。

その後、時刻ｔ３において、検知温度Ｔが第１温度Ｔｔｈ１（＝第２温度Ｔｔｈ２）となった時点（時刻ｔ２）から所定時間ｔｐが経過する。このとき、制御部１００は、印刷開始時（時刻ｔ０）の検知温度Ｔ０が温度閾値Ｔｔｈ０以下であったので、第２加熱制御を開始する。第２加熱制御におけるデューティ比の上限値は、７０％であるので、時刻ｔ３において、第２加熱制御が開始されると、デューティ比は、１００％から７０％に変更される。

ここで、仮に、時刻ｔ３以降も第１加熱制御が継続すると、デューティ比は二点鎖線で示すように１００％の状態が時刻ｔ３１までしばらく継続されるので、加熱部８１の温度が二点鎖線で示すように急激に上がり続けて定着温度Ｔｆを大きく超えるオーバーシュートが発生することがある（時刻ｔ４１付近参照）。

また、このようなオーバーシュートが発生するような状況では、定着器８にシートＳが入る前の時刻ｔ３２以降しばらく加熱部８１の加熱が停止される（デューティ比が０％となる）ことで、時刻ｔ４で定着器８にシートＳが入ったときにシートＳに熱が奪われて加熱部８１の温度が急激に下がり、定着温度Ｔｆを大きく下回るアンダーシュートが発生する可能性がある（時刻ｔ４２付近参照）。

一方、本実施形態によれば、時刻ｔ３から、デューティ比の上限値を１００％よりも小さい７０％とする第２加熱制御を実行することで、時刻ｔ３以降、加熱部８１の温度を緩やかに上げることができる。これにより、加熱部８１の温度を定着温度Ｔｆに向けて加熱するウォームアップ時のオーバーシュートの発生を抑制することができる。

また、シートＳが定着器８に入るまで、具体的には、時刻ｔ４の前後において、デューティ比が０％よりも大きくなり、加熱部８１の加熱を継続することができる。これにより、時刻ｔ４において、定着器８にシートＳが入ったときにシートＳに熱が奪われても加熱部８１の温度が急激に下がるのを抑制することができるので、アンダーシュートの発生を抑制することができる。

また、オーバーシュートおよびアンダーシュートが抑制されることで、時刻ｔ４以降において、加熱部８１の温度の変動幅が小さくなるため、デューティ比が０％となる時間の割合が小さくなる。

また、第１加熱制御を開始したとき（時刻ｔ０）の検知温度Ｔ０が温度閾値Ｔｔｈ０以下と低いコールドスタートの場合には、加熱部８１を加熱したときに加熱部８１の温度が急激に上昇しやすいのでオーバーシュートが発生しやすいが、このような場合に、第２加熱制御を実行することで、ウォームアップ時のオーバーシュートおよびアンダーシュートの発生を効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、複数のシートＳに連続印刷を行う場合には、Ｎ枚目のシートＳまでは、第２加熱制御でヒータ８３への単位時間あたりの通電量を制限して定着を行うことができるので、ヒータ８３の消費電力を抑制することができる。一方、Ｎ枚目のシートＳを定着した後に第１加熱制御を開始し、ヒータ８３への単位時間あたりの通電量の上限値の制限を解除するので、加熱部８１の加熱不足を抑制することができ、Ｎ枚目よりも後のシートＳにおいて定着不良が発生するのを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、前記実施形態では、差分ΔＴに応じたデューティ比を図３に示したようなテーブルに基づいて設定したが、定着温度と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、Ｎ枚目のシートＳの定着が完了するまでは第２加熱制御を実行し、Ｎ枚目のシートＳの定着が完了した後は第１加熱制御を実行したが、連続印刷を行う場合において、例えば、第２加熱制御を開始した後は、印刷が終了するまで第２加熱制御を継続して実行してもよい。

また、前記実施形態では、第１加熱制御を開始した後、検知温度Ｔが第２温度Ｔｔｈ２となった時点から所定時間ｔｐが経過したタイミングで第２加熱制御を実行したが、例えば、検知温度が第２温度となったタイミングで第２加熱制御を実行してもよい。また、前記実施形態では、第２温度Ｔｔｈ２が第１温度Ｔｔｈ１と等しい温度であったが、第２温度は、第１温度よりも高い温度であってもよい。

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、温度検知部９が、加熱部８１の温度を検知するように設けられていたが、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、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、温度センサは、非接触式の温度センサであってもよいし、接触式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
９ 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
Ｓ シート

Claims (6)

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、
   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、
   前記加熱部の温度を検知する温度検知部と、
   制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記温度検知部の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上限値を、前記第１加熱制御よりも小さくする第２加熱制御と、
   前記検知温度が前記定着温度よりも低い第１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と、を実行可能であり、
   前記第１加熱制御を開始した後の所定のタイミングから少なくともシートが前記定着器に到達するまでは前記第２加熱制御を実行し、
   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、所定枚数目のシートの定着が完了するまでは前記第２加熱制御を実行し、前記所定枚数目のシートの定着が完了した後は前記第１加熱制御を実行することを特徴とする画像形成装置。
2. 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、
   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、
   前記加熱部の温度を検知する温度検知部と、
   制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記温度検知部の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上限値を、前記第１加熱制御よりも小さくする第２加熱制御と、
   前記検知温度が前記定着温度よりも低い第１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と、を実行可能であり、
   前記第１加熱制御を開始した後の所定のタイミングから少なくともシートが前記定着器に到達するまでは前記第２加熱制御を実行し、
   前記制御部は、前記第１加熱制御を開始したときの前記検知温度が所定の温度閾値以下で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画像形成装置。
3. 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、前記定着温度と前記検知温度の差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上限値を１００％とし、
   前記第２加熱制御において、前記デューティ比の上限値を１００％よりも小さくす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１加熱制御を開始した後、前記検知温度が前記定着温度よりも低い第２温度以上となったことに基づいて前記第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３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記第２温度は、前記第１温度以上であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、前記検知温度が前記第１温度よりも低い第３温度未満の場合には前記定着器を回転駆動させず、前記検知温度が前記第３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。

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