JP2007199485A

JP2007199485A - 画像形成装置

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Publication number: JP2007199485A
Application number: JP2006018964A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Iwasaki; 岩崎　　敦志
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-01-27
Filing date: 2006-01-27
Publication date: 2007-08-09
Also published as: US20070175880A1; US8063341B2; CN101008815A; CN101008815B

Abstract

【課題】被加熱材の長手方向幅が加熱体の長手方向長さに対して比較的狭い被加熱材についてシワの発生を抑制できると共にスループットを向上できる画像形成装置の提供。
【解決手段】ニップ部Ｎで被加熱材Ｐを挟持搬送しつつ加熱する加熱装置１４と、加熱装置に対して被加熱材を給送する給送装置１９と、を有する。さらに、加熱装置の有する加熱体９１ａ，９１ｂを加熱制御するとともに給送装置の被加熱材の給送タイミングを制御する制御手段７１を有する。制御手段は、加熱装置の有する第一発熱体の発熱ｄｕｔｙと、第一発熱体と従属して発熱する従属発熱体の発熱ｄｕｔｙとの点灯時間比率に関して、連続して被加熱材に画像を形成する場合に、被加熱材のサイズに応じて点灯時間比率を変化させる。また、制御手段は、第一発熱体と従属発熱体の被加熱材搬送方向と直交する長手方向の温度分布に応じて給送装置による被加熱材の給送タイミングを決定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機やレーザービームプリンタ等の画像形成装置に関する。

従来、複写機やレーザービームプリンタに搭載する加熱装置（定着装置）として、特許文献１、特許文献２などに示されるフィルム加熱方式の装置が提案され、実用化されている。

このフィルム加熱方式の定着装置は、加熱体に加熱用回転体である耐熱性の薄膜フィルム（定着フィルム）を加圧用回転体（加圧ローラ）で密着させて摺動搬送させ、この定着フィルムを挟んで加熱体と加圧ローラとで圧接ニップ部を形成している。そしてこのニップ部に未定着画像を担持した被加熱材（転写紙）を導入して定着フィルムと一緒に搬送させて、定着フィルムを介して付与される加熱体からの熱とニップ部の加圧力によって未定着画像を被加熱材上に永久画像として定着させるものである。

このフィルム加熱方式の定着装置は、定着装置全体を低熱容量部材で構成することができるため、省電力化・ウェイトタイム短縮化（クイックスタート性）が可能である。

例えば加熱体としては、アルミナ(Ａｌ₂Ｏ₃)や窒化アルミニウム(ＡｌＮ)等、低熱容量の板状セラミック基材をベースとしている。そしてこの基材の一面に銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）・Ｔａ₂Ｎ等を用いた発熱パターン、および前記発熱パターンに通電させるためのＡｇ等の低抵抗材材料よりなる給電電極パターンをスクリーン印刷等で形成具備させている。さらに前記発熱パターン形成面を薄肉ガラス保護層で覆っている。

この加熱体は、給電電極パターンを介して発熱パターンに通電がなされることにより発熱し、加熱体全体が急速昇温する。この加熱体の昇温を、加熱体に当接させて配置された、あるいは加熱体の近傍に配置されたサーミスタにより検知し、通電駆動制御部へフィードバックされる。通電駆動制御部はサーミスタで検知される加熱体温度が所定のほぼ一定温度（定着目標温度）に維持されるように発熱パターンに対する通電を制御する。すなわち加熱体は所定の定着温度に加熱制御される。
特開昭６３−３１３１８２号公報特開平４−４４０７５号公報

この種の定着装置は、低熱容量であることによりクイックスタート性に優れている反面、低熱容量であるがゆえの問題を有している。被加熱材の長手方向幅（被加熱材の搬送方向と直交する方向における長さ）が加熱体の長手方向長さに対して比較的狭い場合、被加熱材が通過する領域（通紙部）と被加熱材が通過しない領域（非通紙部）とでは、加熱体から奪われる熱量が大きく異なる。すなわち、通紙部では被加熱体に熱量を奪われるが、非通紙部では被加熱体に熱量を奪われない。ここで、被加熱材の長手方向幅が加熱体の長手方向長さに対して比較的狭い場合の例としては、例えば最大通紙幅がＡ４サイズ横通紙[長手方向幅297ｍｍ]に対してLEGALサイズ[同幅215.9ｍｍ]やＡ４サイズ縦通紙[同幅210ｍｍ]等がそれに当る。以下、被加熱材の長手方向幅が加熱体の長手方向長さに対して比較的狭い被加熱材を「小サイズ」あるいは「幅狭サイズ」の被加熱材と称する。従って、被加熱材に熱量が奪われない非通紙部の温度は幅狭サイズの被加熱材を通紙していくにしたがって徐々に上昇していく、いわゆる非通紙部昇温現象を生じやすく、低熱容量であるフィルム加熱方式においては一層厳しくなる。

非通紙部昇温に起因する品質問題の１つに、幅狭サイズの被加熱材の連続通紙時における被加熱材シワ(以下、単に「シワ」もしくは「紙シワ」とも称する)が挙げられる。フィルム加熱方式においては、上記非通紙部昇温により通紙部と非通紙部との間に生じる温度差の結果、一般的に熱膨張する弾性体で構成される加圧ローラの外径は通紙部と非通紙部とで大きな差ができやすい。それゆえにフィルムの長手方向搬送ムラ、ひいては被加熱材の搬送ムラを生じて被加熱材にシワが発生しやすい。そして上記シワは、高温高湿環境等、紙などの被加熱材のコシが弱くなる環境において特に発生しやすいことが知られている。

本発明の目的は、被加熱材の長手方向幅が加熱体の長手方向長さに対して比較的狭い被加熱材についてシワの発生を抑制できると共にスループットを向上できる画像形成装置を提供することにある。

本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、細長い基板上に独立に発熱されうる複数の発熱体を具備する加熱体と、前記加熱体と接触しつつ移動する移動部材と、前記移動部材を介して前記加熱体とニップ部を形成する加圧部材とを具備し、前記ニップ部で被加熱材を挟持搬送しつつ被加熱材上の画像を加熱する加熱装置と、前記加熱装置に対して被加熱材を給送する給送装置と、前記加熱体を加熱制御するとともに前記給送装置の被加熱材の給送タイミングを制御する制御手段と、を有する画像形成装置において、
前記制御手段は、前記複数の発熱体のうち、第一発熱体の発熱ｄｕｔｙと、前記第一発熱体と従属して発熱する従属発熱体の発熱ｄｕｔｙとの点灯時間比率に関して、連続して被加熱材に画像を形成する場合に、前記被加熱材のサイズに応じて前記点灯時間比率を変化させ、前記加熱体の被加熱材搬送方向と直交する長手方向の前記第一発熱体と従属発熱体の温度分布に応じて前記給送装置による前記被加熱材の給送タイミングを決定する、ことを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、被加熱材の長手方向幅が加熱体の長手方向長さに対して比較的狭い被加熱材についてシワの発生を抑制できると共にスループットを向上できる画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明を図面に基づいて詳しく説明する。

（Ｉ）画像形成装置例
図１は本発明に係る画像形成装置の一例の概略構成模型図である。

本実施例の画像形成装置は電子写真方式を用いたレーザープリンタである。このプリンタは、被加熱材としての用紙の使用可能な最大用紙サイズがＡ３サイズ、用紙の搬送速度が１５０mm/sec、Ａ４サイズ横通紙を３０枚／分（ｐｐｍ）で出力するプリンタである。用紙の搬送基準は、用紙の長手方向幅の中心と加熱体の長手方向長さの中心を一致させた状態に用紙を搬送する中央基準搬送である。

画像形成装置は、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）１を備えている。感光ドラム１の周囲には、帯電ローラ（帯電手段）２、レーザースキャナユニット（露光手段）３、現像装置（現像手段）４、転写ローラ（転写手段）５、クリーニング装置（クリーニング手段）６がその順に配設されている。

７は用紙Ｐを積載して収納する給紙カセットである。この給紙カセット７から送り出される用紙Ｐの搬送経路に沿って順に、給紙ローラ８と、給紙ガイド９と、搬送ローラ１０と、レジストローラ１１と、トップセンサー１２と、搬送ガイド１３と、加熱装置１４と、排紙ローラ１５、排紙ガイド１６が配置されている。

１９は給送機構（給送手段）であり、給紙ローラ８と、搬送ローラ１０と、レジストローラ１１と、排紙ローラ１５と、これらのローラをギア列を介して回転する駆動モータ（不図示）等を備えている。

次に、上述構成の画像形成装置の動作を説明する。

ホストコンピュータ（不図示）からのプリント指令を制御部（不図示）が取り込むと、感光ドラム１は駆動手段（不図示）によって矢印方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転される。

帯電ローラ２はその感光ドラム１の外周面（表面）を所定の極性、所定の電位に一様に帯電する。その感光ドラム１表面に対しスキャナユニット３によって画像信号に基づいた画像露光Ｌがなされ、感光ドラム１表面に画像信号に応じた静電潜像が形成される。

静電潜像は現像装置４によって選択的にトナー（現像剤）が付着されてトナー像（現像像）として可視化され、感光ドラム１の回転にともない感光ドラム１と転写ローラ５間の転写部Ｔへ搬送される。

一方、給送機構１９の給紙ローラ８はモータによって矢印方向に回転され、カセット７内の用紙Ｐを一枚分離給紙する。ここで本実施例においては、カセット７内に用紙Ｐのサイズを検知するための用紙サイズ検知機構（被加熱材サイズ検知手段）１７を設けている。用紙サイズ検知機構１７は、カセット７内の用紙サイズ規制板位置の自動検知、ダイヤル方式の用紙サイズ指定、或いは用紙幅センサレバー等によって用紙サイズを検知する。

給紙ローラ８によって分離給紙された用紙Ｐは搬送ローラ１０によって給紙ガイド９を通じてレジストローラ１１に搬送され、このレジストローラ１１によってトップセンサー１２を介して転写部Ｔに搬送される。ここで用紙Ｐはトップセンサー１２のレバーを倒し、用紙Ｐの先端がトップセンサー１２位置を通過したことが検知される。この後、用紙Ｐ後端がトップセンサー１２を通過するまで、トップセンサー１２は紙有状態を検知し続ける。トップセンサー１２のレバーは用紙Ｐの後端が通過すると元に戻り、用紙Ｐ後端がトップセンサー１２の位置を通過したことが検知される。

用紙Ｐが転写部Ｔに搬送されると、転写部Ｔでは転写ローラ５に感光ドラム１表面のトナー像と逆極性の電界が印加される。これにより感光ドラム１表面のトナー像が用紙Ｐ上に転写される。

トナー像が転写された用紙Ｐは、搬送ガイド１３に導かれて加熱装置たる定着装置（定着器）１４へと搬送され、ここで未定着トナー像が加熱・加圧されて用紙Ｐ面に定着される。

未定着トナー像の定着処理を受けた用紙Ｐは、排紙ローラ１５によって排紙ガイド１６を通じて外部の排紙トレー１８上に画像形成物（プリント、コピー）として排出される。

用紙Ｐに転写されないで感光ドラム１表面に残った転写残トナはクリーニング装置６によって除去され、感光ドラム１は次の画像形成に供される。

以上の動作を繰り返すことで、次々と画像形成を行うことができる。

（ＩＩ）定着装置１４
図２はフィルム加熱方式の定着装置１４の一例の横断面側面模型図である。

本実施例の定着装置１４は加圧ローラ駆動式である。この定着装置１４は、加熱体９０を保持させたガイド部材（加熱体支持部材）２０を加圧ステイ６０によって可撓性を有する円筒状の定着フィルム（移動部材）３０を介して加圧ローラ（加圧部材）４０に所定の押圧力をもって圧接させている。これによって、定着フィルム３０と加圧ローラ４０との間にニップ部（圧接ニップ部、定着ニップ部）Ｎを形成している。

フィルム３０は、定着処理の高速化の一環としての熱容量低減のために、耐熱性のＰＴＦＥ、ＰＦＡ又はＦＥＰ等を主成分とする無端状の単層で構成され、全層厚が１００μｍ以下、好ましくは４０μｍ以上８０μｍ以下に採られている。或いは、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ又はＰＰＳ等を主成分とする無端状の基体の外周面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ又はＦＥＰ等をコーティングした複合層に構成され、全層厚が１００μｍ以下、好ましくは４０μｍ以上８０μｍ以下に採られている。

ガイド部材２０は、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の高耐熱性樹脂材等により横断面略半円形樋型に形成してある。このガイド部材２０は、加熱体９０を支持するとともにフィルム３０の内面を長手方向全域にわたってガイドする機能をもつ。

加圧ローラ４０は、鉄、アルミニウム等を主成分とする円柱状若しくは略円柱状の芯金４０ａの外周面に、耐熱性及び離型性を有するシリコーンゴム等を主成分とする円筒状の弾性層４０ｂを被覆することによって構成されている。この加圧ローラ４０は、芯金４０ａの一端部に設けた駆動ギア（不図示）が定着モータＭから回転力を受けることによって矢印方向へ回転されるようになっている。

図３は加熱体９０の概略構成模型図である。

加熱体９０は、アルミナ等に代表されるセラミックスを主成分とする薄板状基板９４を有する。この基板９４は用紙Ｐの搬送方向と直交する方向を長手とする細長い部材である。この基板９４の片面に、Ａｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等を主成分とする発熱体パターン９１ａ，９１ｂ、及びＡｇを主成分とする給電電極９２ａ，９２ｂ、共通電極９３をスクリーン印刷等により塗工してある。そしてこの発熱パターン（発熱体）９１ａ，９１ｂをガラス或いはフッ素等を主成分とする絶縁保護層９５で被覆している。

発熱パターン（第１発熱体）９１aは、長手中央付近から端部にかけて多段階的に発熱パターン幅を広げることによって単位長さ当りの抵抗値を小さくし、通電させた場合に長手中央を発熱ピークとする山型発熱分布をなすように形成されている。発熱パターン（従属発熱体、第２発熱体）９１ｂは、発熱パターン９１aと従属して発熱するように接続されている。この発熱パターン９１ｂは、長手中央から端部にかけて発熱パターン幅を狭めることによって単位長さ当りの抵抗値を大きくし、通電させた場合に長手中央を発熱ボトムとする谷型発熱分布をなすように形成されている。

この加熱体９０は絶縁保護層９５を設けた側が表面側であり、絶縁保護層９５の面にフィルム３０の内面が摺動する。この加熱体９０を、ガイド部材２０の下面に長手に沿って形成した溝内に加熱体９０表面側を外側にして嵌め込んで耐熱性接着剤で接着して保持させてある。加熱体９０の基板９４の裏面には、サーミスタ（温度検知手段）５０が当接もしくは近接して配置されている。

図４は加熱体駆動制御部７０の一例の回路図である。

加熱体９０の通電制御をつかさどる加熱体駆動制御部７０において、ＣＰＵ（制御手段）７１はサーミスタ５０の出力信号（検知温度信号）を取り込む。ＣＰＵ７１はその出力信号に基づいてサーミスタ５０の温度が所定の定着目標温度（１９０〜２１０℃）になるように、交流電源波形に対してトライアック７２ａ，７２ｂの点灯時間を駆動制御する、いわゆる位相制御や波数制御を用いている。またＣＰＵ７１は、トライアック７２ａの点灯ｄｕｔｙ、及び前記点灯ｄｕｔｙに対するトライアック７２bの点灯時間比率を決定でき、所望の長手発熱分布をもって上記温度制御を施すことができる。

また、加熱体駆動制御部７０において、加熱体９０の過昇温を防止する安全素子１０(温度ヒューズ、サーモスイッチ等)が通電ライン上に直列接続されている。本実施例では安全素子１０は、加熱体９０に当接して、もしくは加熱体９０の近傍に配置されている。

本実施例の定着装置１４は、図２に示すように、加圧ローラ４０が矢印方向に回転されると、加圧ローラ４０の回転によるフィルム３０表面との摺動摩擦力により、フィルム３０に回転力が作用してフィルム３０がガイド部材２０の外回りを矢印方向に回転する。そしてサーミスタ５０の検知温度情報に基づいてＣＰＵ７１がトライアック７２ａ，７２ｂの点灯時間を駆動制御することによって加熱体９０が所定の定着目標温度に温調制御される。この状態において、未定着トナー像ｔを担持した用紙Ｐをニップ部Ｎで挟持搬送することにより、加熱体９０の熱がフィルム３０を介して用紙Ｐに付与され、未定着トナー像ｔが用紙Ｐ面に熱定着される。ニップ部Ｎを通過した用紙Ｐはフィルム３０表面から曲率分離されて排紙される。

（ＩＩＩ）従来の非通紙部昇温緩和策
ここで、従来の画像形成装置における非通紙部昇温緩和策について説明する。

従来は以下に記すような画像形成装置の給送制御による対策や、加熱体構成および加熱制御方法による対策が採られている。

従来例（１）：画像形成装置の給送制御
非通紙部昇温は、前述のように幅狭サイズの連続通紙時において顕著に現れる。したがって、連続通紙の際の用紙間距離(以下、給送間隔と称する)を広げ、スループット（単位時間当たりの用紙の搬送枚数）を落とすことにより、用紙１枚当りの非通紙部昇温の進行度合が緩和され、紙シワの発生を抑制できる。

例えば、長手にわたってフラットな発熱分布を保つ加熱体８０(図７参照)、を具備する定着装置を有した画像形成装置において、本発明者が32℃／80%RH環境におけるＡ４サイズ縦の連続通紙ＪＯＢの紙シワ発生傾向を検討した。この装置のスペックは、最大通紙幅がＡ４サイズ横通紙、搬送速度が150ｍｍ/sec、Ａ４サイズ横通紙時の給送間隔が３０枚／分[ｐｐｍ]）である。その結果、４ｐｐｍまで給送間隔を延ばすことで紙シワの発生を防止できることがわかった。加熱体８０において、８１はセラミックスを主成分とする薄板状基板８４の片面に設けられた発熱体パターンである。８２・８３はＡｇを主成分とする給電電極である。絶縁保護層は図示を省略してある。

上記加熱体８０の通紙部(温度制御部)P0と非通紙部(用紙の左右端から10ｍｍ外側)P1におけるＪＯＢ中の温度推移を図８に示す。

図８において、プリント信号受信から１枚目の排紙完了までの時間（ファーストプリントアウトタイム、以下、FPOTと略する）は10secである。１枚目が定着装置に到達する直前における通紙部P0と非通紙部P1との温度差（突入前温度差）はほぼ０deg．である。Ａ４サイズ縦が定着装置を１枚通過する毎に２０deg．程度の非通紙部昇温を生じる。そして次に到達する被加熱材との給紙間隔(４ｐｐｍの場合１５秒間)のあいだにほぼ長手温度差が緩和され、４ｐｐｍの連続通紙中は、非通紙部温度が通紙部より極端に大きくならないことがわかる。

従来例（２）：加熱体構成および加熱制御方法
例えば、本実施例と同じ構成の加熱体９０を、本実施例と同じ構成の加熱体駆動制御部７０によって駆動制御することにより、幅狭サイズの用紙の連続通紙時における非通紙部昇温を低減させる方法が、特開平１０−１７７３１９号公報で提案されている。

この方法によれば、加熱体駆動制御部７０においてＣＰＵ７１でトライアック７２ａ，７２ｂの点灯比率を決定してトライアック７２ａ，７２ｂを駆動制御させることにより、加熱体９０の長手発熱分布に円滑な勾配を持たせている。

図９に、トライアック７２ａ，７２ｂの点灯比率による加熱体９０の長手発熱分布の例を示す。この加熱体９０を具備した、通紙基準が中央基準である定着装置を用いた場合、例えば用紙の長手方向長さに応じてトライアック７２ａと７２ｂの点灯時間比率１０：１０、１０：７、１０：３、１０：０のいずれかを選択するようにしている。これにより、定着性を確保しながら非通紙部昇温を一定の範囲内に抑えることが可能となり、幅狭サイズの用紙の通紙において、図７の加熱体８０を用いた場合よりも早い給送間隔を許容できる。

しかしながら、従来例（２）のような定着装置を具備した画像形成装置においてもなお、高温高湿環境における幅狭サイズの用紙のシワを防止するためにはスループットをかなり低く抑えなければならず、且つFPOTが大幅に遅延してしまうという課題があった。

従来例（２）の画像形成装置において、本発明者が32℃／80%RH環境におけるＡ４サイズ縦通紙の連続通紙ＪＯＢの紙シワ発生傾向を検討した。この装置のスペックは、最大通紙幅がＡ４サイズ横通紙、搬送速度が150ｍｍ/sec、Ａ４サイズ横通紙時の給送間隔が３０ｐｐｍである。その結果、６ｐｐｍまで給送間隔を延ばすことで紙シワの発生を防止できることがわかった。プリントＪＯＢ中のトライアック７２ａ・７２ｂの点灯時間比率は１０：０、すなわち加熱体９０の発熱パターン９１aのみが発熱するという可能な限り最大の山型発熱分布とした。

図１０に、加熱体９０の通紙部(温度制御部)P0と非通紙部(被加熱材の左右端から10ｍｍ外側)P1におけるＪＯＢ中の温度推移を示す。図１０に示すように、プリント信号受信からのFPOTは30sec、１枚目が定着装置に到達する直前における通紙部P0と非通紙部P1との温度差（突入前温度差）は２０deg．（P1のほうが低い）である。Ａ４サイズ縦が定着装置を１枚通過する毎に１０deg．程度の非通紙部昇温を生じ、６ｐｐｍでの連続通紙中は、非通紙部温度が通紙部より極端に大きくならないことがわかる。

しかし、給送間隔に関しては、従来例（１）が１５sec、従来例（２）が１０secであり、従来例（１）より従来例（２）のほうがスペックは高い。しかしながら、従来例（２）のFPOTが従来例（１）のFPOTよりも大幅に遅延することを鑑みると、例えばプリント信号受信から１分後に排出される枚数は従来例（１）、従来例（２）ともに４枚である。したがって、実質的なスループットとしては従来例（２）のスペックが高いとはいえなかった。

（４）本実施例の非通紙部昇温緩和策及びスループット向上策
画像形成（プリントＪＯＢ）を用紙Ｐに連続して行う場合のＣＰＵ７０による加熱・給送制御のフローチャートを図５に示す。

まず、プリント指令が画像形成装置に入力されると、定着装置１４の定着モータＭの駆動と同期して加熱体９０に対する通電加熱を開始する（Ｓ３１）。このとき、発熱パターン９１ａ，９１ｂの発熱比率、すなわちトライアック７２ａ，７２ｂに対する第１の点灯時間比率Ｃ１は用紙サイズによらず１０：１０（一定）とし、許容される最大電力を投入するのが望ましい。これは、定着装置１４全体に対する蓄熱量を可能な限り小さく抑えながら加熱体９０の温度を優先的に（短時間で）定着目標温度へ到達させるための制御であり、後述の点灯時間比率切り替え後の端部放熱効果を最大限に引き出せるという利点がある。これと同時に、FPOTを余計に延長させずに給送を開始できるという利点もある。

次に、ＣＰＵ７１は用紙サイズ検知機構１７から用紙サイズ信号を取り込み、その用紙サイズ信号に対応する用紙サイズに応じた第２の点灯時間比率Ｃ２、１枚目給紙ウェイト時間ｔｗ、給送間隔ｔｐを決定する（Ｓ３２）。

本実施例におけるそれぞれの設定値は表１に従う。表１に記載した設定値は、発明者が加熱体９０を具備した画像形成装置で本実施例の制御を施して事前検討した際に、高温高湿環境のシワを含めた品質問題が発生しなかった設定値である。表１に示されるように、第２の点灯時間比率Ｃ２は用紙サイズに応じて決定される。また、第２の点灯時間比率Ｃ２は第１の点灯時間比率Ｃ１以下である。

次に、加熱体９０に配置されたサーミスタ５０の温度をモニタし、定着目標温度に到達するまで第１の点灯時間比率Ｃ１による加熱を継続する（Ｓ３３）。Ｓ３３においてサーミスタ５０の温度が定着目標温度に到達した時点で第２の点灯時間比率Ｃ２に切り替える（Ｓ３４）。本実施例の定着装置７では３〜５秒程度の時間で定着目標温度に到達する。

次に、点灯時間比率をＣ２へ切り替えたところを基点に、Ｓ３２で決定した１枚目給紙ウェイト時間ｔｗを経過したのちに、給送機構１９のモータを回転駆動させることによってカセット７から用紙Ｐを１枚目を給紙する（Ｓ３５、Ｓ３６）。このウェイト制御は、特に幅狭サイズの用紙において、最初の用紙が定着装置１４に到達する以前の段階で、非通紙部温度を十分(通紙部の定着性に影響しない程度)に下げておく作用をもたらす。そしてこの作用は、定着装置１４全体の蓄熱量が少ない状態すなわち定着装置１４全体としては冷たい状態のほうが顕著に効く。本実施例の場合、例えばA4縦サイズについてこの制御を施すと、１枚目が定着装置１４に突入する直前において、非通紙部(用紙左右端の10ｍｍ外側)P1の加熱体９０の温度は通紙部(温度制御部)P0の温度に対して35deg．低くなる（図６の突入前温度差参照）。

１枚目給紙後の連続給送の場合は、トップセンサー１２で時間を監視しながらＳ３２で決定した給紙間隔ｔｐをもって給紙を継続し（Ｓ３７、Ｓ３８）、ＪＯＢを終了する（Ｓ３９）。

本実施例の画像形成装置において、上記フローチャートに則ってＡ４サイズ縦の連続通紙ＪＯＢをおこなったときの上記P0、P1位置における温度推移を図６に示す。

図６において、１枚目が定着装置１４に到達する直前における通紙部P0と非通紙部P1との温度差（突入前温度差）は３５deg（P1のほうが低い）、プリント信号受信からのFPOTは15secと従来に比べても比較的早く、Ａ４サイズ縦が定着装置１４を１枚通過する毎に１０deg.程度の非通紙部昇温を生じ、１０ｐｐｍでの連続通紙中は、非通紙部温度が通紙部より極端に大きくならないことがわかる。

ここで、本実施例と、前述の従来例（１）、（２）において、給紙間隔を振ったときのＡ４サイズ縦通紙時の対シワ性能比較結果を表２に示す。通紙環境は32℃／80%RH、紙種は坪量６４g／ｍ^２の薄紙の100枚連続通紙であり、紙シワ発生率（％）を表している。

表２によると、本実施例（実施例１）が従来例（１）、（２）に対して幅狭サイズの連続通紙ＪＯＢにおける紙シワ抑制効果が高いことがわかる。そして、本実施例によると、例えばプリント信号受信から１分後に排出される枚数は、従来の４枚に対して、８枚の出力が可能となり、実質的なスループットを飛躍的に向上させることができた。

本実施例の画像形成装置では、用紙Ｐが定着装置１４へ到達する以前の加熱体９０温度立上げについて、第１の点灯時間比率Ｃ１で加熱体９０を加熱する。これによって、定着装置１４全体に対する蓄熱量を最小限に抑えながら従来よりも短時間で加熱体９０の通紙部温度を目標定着温度まで到達させることができる。また、前記蓄熱量が最小限であるが故に、第２の点灯時間比率Ｃ２に切り替えることによる加熱体９０の非通紙部温度の降下量を従来よりも大きくすることが可能となる。よって、用紙Ｐの連続通紙中においても従来に比べて非通紙部昇温を緩和することができる。ひいては、幅狭サイズの用紙Ｐの非通紙部昇温に起因する紙シワを、高温高湿環境においても防止するための実質的なスループットを、従来に対して飛躍的に向上させることができる。

本実施例においては、用紙サイズを給紙前に検知もしくは情報入力したうえで上記点灯時間比率の切り替えやウェイト時間、給送間隔の決定をおこなうことが最も作用効果が得られるため、それに限定した例を説明した。しかしながら、用紙サイズの検知、点灯時間比率の切り替えやウェイト時間、給送間隔の決定はこれに限られるものではない。例えばプリントＪＯＢの用紙１枚目の搬送途中において用紙が定着装置１４に到達する前に用紙サイズを検知、あるいは点灯時間比率や給紙間隔の決定をおこなう制御であっても、同様な効果を得ることができる。

また、用紙サイズ検知機構１７の出力信号に基づいて用紙サイズを判断しているが、用紙サイズの判断はこれに限られずオペレーションパネルによるサイズ入力の入力情報、またはフォーマッタからのサイズ情報に基づいて用紙サイズを判断してもよい。

本発明に係る画像形成装置の他の例を説明する。

本実施例においては、実施例１の画像形成装置と共通する部材、部分には同じ符号を付して、再度の説明を省略する。

本実施例の画像形成装置は、定着装置１４において、画像形成中の温度制御をつかさどるメインサーミスタ（第一の温度検知素子）５０と、非通紙部温度の監視をつかさどるサブサーミスタ（他の温度検知素子）５１が設けられる。そして、メインサーミスタ５０の出力に対して、サブサーミスタ５１の温度低下量によって、用紙Ｐの給送タイミングを決定することを特徴としている。

本実施例の定着装置１４に用いたメインサーミスタ５０とサブサーミスタ５１の配置例を図１１に示す。

メインサーミスタ５０は、いかなるサイズの用紙Ｐが通紙されても常に通紙部となる位置に配された温度検知素子である。サブサーミスタ５１は、ＬＥＴＴＥＲサイズ横通紙よりも幅の小さな用紙が通紙された時に非通紙部となる位置(中央搬送基準位置から132ｍｍ)に配された温度検知素子である。サブサーミスタ５１は温度制御には用いられず、非通紙昇温のような加熱体９０の端部昇温のみを検知する。サブサーミスタ５１の出力信号もメインサーミスタ５０の出力信号と同様にＣＰＵ７１に入力されている。ＣＰＵ７１はサブサーミスタ５１の出力信号をリアルタイムに取り込んで加熱体９０の端部昇温をモニタしている。

次に、図１２のフローチャートに沿ってＣＰＵ７１による加熱・給送制御方法を説明する。

Ｓ６１は実施例１のＳ３１（図５）と同じである。

Ｓ６２では、用紙サイズ検知機構１７から用紙サイズ信号を取り込み、その用紙サイズ信号に対応する用紙サイズに応じた第２の点灯時間比率Ｃ２、サイズに応じたサーミスタ温度差閾値ΔＴｓ(ＬＥＴＴＥＲサイズ横[279.4ｍｍ]以上の場合は固有の給紙間隔ｔｐで制御)を決定する。

本実施例におけるそれぞれの設定値は表３に従う。表３に記載した設定値のうちΔＴｓは、各用紙サイズの左右端位置とサブサーミスタ５１の配置位置および発熱パターン９１ａと９１ｂの発熱比率による長手発熱分布から算出した値である。この値は用紙Ｐのサイズに依らず用紙コバ付近の非通紙部温度を一定範囲内に収めることが可能な設定値である。

Ｓ６３〜Ｓ６４は実施例１のＳ３３〜Ｓ３４と同じである。

Ｓ６５〜Ｓ６６において、メインサーミスタ５０の出力温度に対してサブサーミスタ５１の出力温度が何度低いかをモニタし、閾値ΔＴｓを上回った時点で給紙制御を施す点が実施例１と異なる。実施例１では、Ｓ３５〜Ｓ３６において、所定のウェイト時間、給紙間隔で給紙制御を施していた。本実施例の場合、用紙Ｐの左右端から10ｍｍ外側がメインサーミスタ５０温度よりも15deg．程度低くなったと見積もった時点で給紙許可を与えている。こうすることで、特にFPOTやＪＯＢ初期の給紙間隔をより短時間にすることができる。

本実施例のような制御を施すことにより、各紙サイズに応じて通紙部と非通紙部との温度差を厳密に管理したうえで、高温高湿環境において紙シワを発生させない範囲で実質的なスループットをより向上させることが可能となる。

本発明に係る画像形成装置の他の例を説明する。

本実施例の画像形成装置は、実施例１、２でおこなった加熱・給送制御を特定モード化し、FPOTとスループットを優先するモードを別設定している点に特徴がある。

本実施例においても、実施例１、２の画像形成装置と共通する部材、部分には同じ符号を付して、再度の説明を省略する。

幅狭サイズの連続通紙ＪＯＢ中の非通紙部温度を極力抑えることによって高温高湿環境のシワを回避することを目的とした制御例を実施例１、２で説明した。しかしながら、そもそも、坪量７５ｇ／ｍ^２を下回る薄紙でなければシワ発生が懸念されることは少なく、また高温高湿環境でなければ懸念されることは少ない。よって、ユーザーの使用状況によっては実施例１、２に示した制御を必要としない場合があり、このような場合には上記非通紙部昇温をある程度許容することができるため、より早いFPOTとスループットを提供することが可能となる。

実施例１、２の画像形成装置および定着装置１４においては、加熱体９０の定着制御温度として１９０〜２１０℃の範囲で設定しているが、加熱体９０の温度が２５０℃以内であれば、装置の熱損等の問題は発生しないことがわかっている。

本実施例の画像形成装置においては、定着装置１４として実施例２の定着装置１４を搭載している。ＣＰＵ７１は、非通紙部温度２５０℃までを許容した「スループット優先モード（第一のモード）」と、実施例１、２で説明したシワ防止のためのスループットに対応する「シワ回避モード（第二のモード）」とを有し、場合に応じて使い分けることが可能なように構成してある。

上記「スループット優先モード」と「シワ回避モード」の各用紙サイズにおける初期スループットは表４に従う。

本実施例の画像形成装置においては、例えば、Ａ４サイズ縦の連続通紙ＪＯＢにおける初期スループットは２０ｐｐｍとし、ＪＯＢ中にサブサーミスタ５１（図１１）により非通紙部温度を検知する。ＣＰＵ７１はその非通紙部温度が２５０℃（規制温度）を超えるような状態になった場合にスループット優先モードを実行して、給紙間隔を所定時間（例えば２秒ずつ）延長するように給送機構１９のモータの回転駆動を制御する。これによって非通紙部昇温を２５０℃以内に収めるすなわち規制するようにした。また、ＣＰＵ７１は非通紙部温度が２５０℃よりも低い温度で用紙Ｐにシワが発生しないようにシワ回避モードを実行して、給紙間隔を所定時間延長するように給送機構１９のモータの回転駆動を制御する。

このような給紙制御を施すことにより、特に幅狭サイズに関して、実施例１、２よりはるかに早いスループットを得ることが可能となる。また、長手発熱分布を制御可能な加熱体９０を用い、ＪＯＢ中の適当な範囲で発熱パターン９１ａ，９１ｂに対して適当な点灯時間比率を与えることにより、スループット性能をより向上させることが可能となる。更に、このモードにおいてはFPOTを遅延させるような給紙ウェイトを設けないことにより、FPOTもより早くさせることが可能となる。

そして、上記「スループット優先モード」と「シワ回避モード」との切り分け方法としては、例えばスループット優先モードをデフォルト設定とする。そして、シワ回避モードをユーザーが選択設定可能にする方式でもよい。この場合、上記の切り分けをオペレーションパネル（選択手段）で行う。その他の切り分け方法として、画像形成装置内に温湿度センサやメディア種類識別センサ、メディア吸湿量検出センサ等を設け、シワが発生する可能性が生じた場合に、ＣＰＵ７１によって自動的にシワ回避モードに移行させる方式でもよい。この場合には、ＣＰＵ７１が選択手段として機能する。

本実施例によると、FPOTやスループットを優先するユーザーの要望に応えることが可能となり、またユーザーの使用環境や要望に応じてモードを選択することが可能となるため、画像形成装置の品質・信頼性を一層向上させることが可能となる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はこれらの実施例にとらわれるものではなく技術思想内でのあらゆる変形が可能である。

実施例１に係る画像形成装置の一例の概略構成模型図定着装置の一例の横断面側面模型図加熱体の概略構成模型図加熱体駆動制御部の一例の回路図画像形成を用紙に連続して行う場合の加熱・給送制御のフローチャートＡ４サイズ縦の連続通紙ＪＯＢをおこなったときの通紙部と非通紙部の温度推移を表す図従来例（１）における加熱体の概略構成模型図従来例（１）における通紙部と非通紙部のＪＯＢ中の温度推移を表す図本発明に係る画像形成装置における定着装置、及び、従来例（２）の画像形成装置における定着装置において、トライアックの点灯比率による加熱体の長手発熱分布の一例を表す図従来例（２）の画像形成装置における定着装置の通紙部と非通紙部のＪＯＢ中の温度推移を表す図実施例２に係る画像形成装置の定着装置のおけるメインサーミスタとサブサーミスタの配置例を表す図画像形成を用紙に連続して行う場合の加熱・給送制御のフローチャート

符号の説明

１９‥‥給送機構、３０‥‥定着フィルム、４０‥‥加圧ローラ、７１‥‥ＣＰＵ、
９１ａ，９１ｂ‥‥発熱パターン、９０‥‥加熱体、９４‥‥基板、Ｐ‥‥用紙、
P0‥‥通紙部、P1‥‥非通紙部

Claims

細長い基板上に独立に発熱されうる複数の発熱体を具備する加熱体と、前記加熱体と接触しつつ移動する移動部材と、前記移動部材を介して前記加熱体とニップ部を形成する加圧部材とを具備し、前記ニップ部で被加熱材を挟持搬送しつつ被加熱材上の画像を加熱する加熱装置と、前記加熱装置に対して被加熱材を給送する給送装置と、前記加熱体を加熱制御するとともに前記給送装置の被加熱材の給送タイミングを制御する制御手段と、を有する画像形成装置において、
前記制御手段は、前記複数の発熱体のうち、第一発熱体の発熱ｄｕｔｙと、前記第一発熱体と従属して発熱する従属発熱体の発熱ｄｕｔｙとの点灯時間比率に関して、連続して被加熱材に画像を形成する場合に、前記被加熱材のサイズに応じて前記点灯時間比率を変化させ、前記加熱体の被加熱材搬送方向と直交する長手方向の前記第一発熱体と従属発熱体の温度分布に応じて前記給送装置による前記被加熱材の給送タイミングを決定する、ことを特徴とする画像形成装置。
前記第一発熱体は、前記被加熱材の搬送基準位置から長手方向端部にかけて発熱量が小さくなる発熱体であり、前記従属発熱体は、前記被加熱材の搬送基準位置から長手方向端部にかけて発熱量が大きくなる発熱体であり、前記制御手段は、前記第一発熱体に対する前記従属発熱体の前記点灯時間比率に関して、前記被加熱材が前記加熱装置へ到達する以前に第１の点灯時間比率Ｃ１から第２の点灯時間比率Ｃ２へ切り替えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記第１の点灯時間比率Ｃ１は、前記被加熱材のサイズに依らず一定であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記第２の点灯時間比率Ｃ２は、前記被加熱材のサイズに応じて決定することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記第２の点灯時間比率Ｃ２は、前記第１の点灯時間比率Ｃ１以下であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記加熱装置は、前記第一発熱体と従属発熱体の被加熱材搬送方向と直交する長手方向の温度分布の一部を検知する複数の温度検知素子を具備し、前記制御手段は、前記複数の温度検知素子のうち温度制御に関わる第１の温度検知素子の出力に対して、他の温度検知素子の温度低下量に応じて前記給送装置による前記被加熱材の給送タイミングを決定する、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
さらに、前記ニップ部において被加熱材を挟持搬送するときに被加熱材以外の領域の規制温度までの昇温を許容するように被加熱材を優先して給送するための第一のモードと、前記ニップ部の被加熱材以外の領域において規制温度よりも低い温度で前記被加熱材にシワが発生しないように被加熱材を優先して給送するための第二のモードと、前記第一のモード及び前記第二のモードの何れかを選択する選択手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。