JP2017026651A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】必要な定着性を維持しながらも、省エネルギー化やＵＦＰの発生量規制を図って、環境にやさしい動作を実現する。
【解決手段】加熱ローラー３１と、各ヒーター３３、３４と、加圧ローラー３２と、加熱ローラー３１の温度を検出する温度センサー３５、３６と、その検出された温度に基づき各ヒーター３３、３４を駆動制御して、加熱ローラー３１を加熱する標準モード、及び各ヒーター３３、３４の駆動制御を変更して、加熱ローラー３１の端部領域の温度を低下させる環境モードを実施する制御部６１と、操作部４７と、を備え、制御部６１は、操作部４７を通じて環境モードが指示されると、環境モードを実施する。
【選択図】図３

Description

本発明は、記録紙に形成されたトナー像を熱圧着して定着させる画像形成装置に関し、特に省エネルギー化や環境を向上させるための技術に関する。

画像形成装置としては、複写機、プリンター、ファクシミリ、或いは、これらの機能を有するＭＦＰ（Multifunction Printer）などがあって、電子写真方式により画像を記録紙に形成する。

この電子写真方式の画像形成装置においては、感光体の表面を均一に帯電させ、感光体表面を露光して、静電潜像を感光体表面に形成し、トナーにより感光体表面の静電潜像を現像して、感光体表面にトナー像（画像）を形成し、トナー像を感光体表面から記録紙に転写し、記録紙上のトナー像を熱圧着により定着させる。

記録紙上のトナー像の定着は、定着装置により行われる。この定着装置では、加熱ローラーと加圧ローラーを互いに圧接させて、これらの間にニップ域を形成し、加熱ローラーを加熱した状態で、記録紙をニップ域に挟み込んで、記録紙上のトナー像を熱圧着して定着させる。

このような定着装置においては、記録紙の幅が広かったり印字速度が速かったりすると、加熱ローラーの熱が奪われ易くなって、加熱ローラーの温度が低減する。このため、加熱ローラーの内側に２本のヒーターを配置することにより、加熱ローラーを効果的に加熱することがある。この場合は、加熱ローラーの温度に応じて２本のヒーターを同時に又は個別にオンオフさせたり、あるいはいずれかのヒーターのオンオフと２本のヒーターのオンオフを切り替えたりして、各ヒーターの発熱を制御する。

特許文献１では、複数の発熱体（ヒーター）を定着ローラー（加熱ローラー）の内側に配置し、各発熱体の点灯周期及び点灯比率を調節して、定着ローラーの温度を制御し、更に利用者による入力操作に応じて各発熱体の点灯周期及び点灯比率を変更している。これにより、紙質や環境温湿度の変化で定着性が悪化した場合でも、入力操作により定着性を改善することが可能となる。

また、特許文献２では、最大サイズ記録紙の領域を加熱するヒーターと、小サイズ記録紙の領域を加熱するヒーターとを定着ローラーの内側に配置し、電源投入直後に小サイズ記録紙の連続コピーを開始する場合は、所定の枚数あるいは所定時間までは大サイズ記録紙用のヒーターを点灯させ、以降は小サイズ記録紙用のヒーターの点灯に切り換えている。これにより、定着開始初期における温度立ち上げを迅速にして、小サイズ記録紙の定着不良を防止することができる。

特開平１０−３０１４３９号公報 特開昭６３−９５４８４号公報

ところで、定着装置においては、省エネルギー化やＵＦＰ（Ultra fine particles）の発生量規制など、環境に対しての基準が厳しくなっており、これらの基準を満足すると共に、少しでも環境にやさしい装置を提供することが要求されている。

しかしながら、上記特許文献１では、紙質や環境温湿度の変化で定着性が悪化した場合に、発熱体の点灯周期及び点灯比率を変更して、定着性を改善しているが、環境に対しての配慮はされていない。また、上記特許文献２では、大サイズ記録紙用のヒーターを点灯させて、小サイズ記録紙の定着不良を防止しているが、やはり環境に対しての配慮はされていない。

すなわち、従来は、定着性を向上させるという観点からヒーターの制御方法が提案されているが、省エネルギー化やＵＦＰの発生量規制を実現させるためのヒーターの制御方法が提案されてはいなかった。これは、定着性を向上させるにはヒーターの温度を十分に高くする必要があり、これに対して環境を改善するにはヒーターの温度を低く抑える必要があって、両者を成立させることが困難なためと考えられる。

本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、必要な定着性を維持しながらも、省エネルギー化やＵＦＰの発生量規制を図って、環境にやさしい動作を実現することを目的とする。

本発明の一局面に係る画像形成装置は、記録紙上に画像を形成する画像形成部と、
円筒状の加熱ローラーと、
前記加熱ローラーの内側に設けられて、該加熱ローラーを加熱する複数のヒーターと、
前記加熱ローラーに圧接されることにより、前記画像形成部により画像が形成された記録紙を挟み込むニップ域を、該加熱ローラーとの間に形成する加圧ローラーと、
前記加熱ローラーの温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部により検出された温度に基づき前記各ヒーターを駆動制御して、前記加熱ローラーを加熱する標準モード、及び前記各ヒーターの駆動制御を変更して、前記加熱ローラーの端部領域の温度を低下させる環境モードを実施する制御部と、
前記環境モードの設定を指示する入力部と、を備え、
前記制御部は、前記入力部を通じて前記環境モードの設定が指示されると、前記環境モードを実施して、前記加熱ローラーの端部領域の温度を低下させるものである。

本発明に係る画像形成装置によれば、必要な定着性を維持しながらも、省エネルギー化やＵＦＰの発生量規制を図ることができ、環境にやさしい動作を実現することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構造を示す正面断面図である。 画像形成装置の機能構成を示すブロック図である。 本実施形態の定着装置を示す平面図である。 本実施形態の定着装置を示す横断面図である。 定着装置におけるメインヒーター及びサブヒーターの配熱特性を概念的に示す図である。 サブヒーターの点灯制御のデューティー比を求めるためのデータテーブルを示す図である。 定着装置により定着が行われているときのＵＦＰの発生量を測定して示すグラフである。 標準モード及び環境モードによる加熱ローラーの温度の制御方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構造を示す正面断面図である。この画像形成装置１は、コピー機能、プリンター機能、スキャナー機能、及びファクシミリ機能を兼ね備えた複合機である。そして、この画像形成装置１は、装置本体２に、画像読取装置（ＩＳＵ;Image scanner unit）５、操作部４７、画像形成部１２０、本実施形態の定着装置１３、及び給紙部１４等を設けて構成される。

操作部４７は、画像形成装置１が実行可能な各種動作及び処理について利用者から画像形成動作実行指示や画像読取動作実行指示等の指示を受け付ける。

画像読取動作を行う場合、画像読取装置５は、原稿の画像を光学的に読取って、画像データを生成する。画像読取装置５により生成された画像データは、内蔵ＨＤＤ又はネットワーク接続されたコンピューター等に保存される。

画像形成動作を行う場合は、上記の画像読取動作により生成された画像データ、ネットワーク接続されたコンピューターやスマートフォン等の利用者端末装置から受信した画像データ、又は内蔵ＨＤＤに記憶されている画像データ等に基づいて、画像形成部１２０が、給紙部１４から供給される記録媒体としての記録紙Ｐにトナー像を形成する。

画像形成部１２０の画像形成ユニット１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙ、及び１２Ｂｋは、感光体ドラム１２２と、感光体ドラム１２２の表面を均一に帯電させる帯電装置と、感光体ドラム１２２の表面を露光して、その表面に静電潜像を形成する露光装置（ＬＳＵ;Laser scanning units）１２３と、感光体ドラム１２２の表面の静電潜像をトナー像に現像する現像装置と、１次転写ローラー１２６とをそれぞれ備えている。

カラー印刷を行う場合、画像形成部１２０のマゼンタ用の画像形成ユニット１２Ｍ、シアン用の画像形成ユニット１２Ｃ、イエロー用の画像形成ユニット１２Ｙ、及びブラック用の画像形成ユニット１２Ｂｋにおいては、感光体ドラム１２２の表面を均一に帯電させてから露光して、その表面にカラーの色成分の画像に対応する静電潜像を形成し、感光体ドラム１２２の表面の静電潜像をその色成分のトナーにより現像して、感光体ドラム１２２上にトナー像を形成し、トナー像を１次転写ローラー１２６により、駆動ローラー１２５Ａ及び従動ローラー１２５Ｂに張架されている中間転写ベルト１２５上に１次転写させる。

中間転写ベルト１２５は、その外周面にトナー像が転写される像担持面が設定されており、感光体ドラム１２２の周面に当接した状態で駆動ローラー１２５Ａによって駆動される。中間転写ベルト１２５は、各感光体ドラム１２２と同期しながら、駆動ローラー１２５Ａと従動ローラー１２５Ｂとの間を無端走行する。

中間転写ベルト１２５上に転写される各色成分のトナー画像は、転写タイミングを調整して中間転写ベルト１２５上で重ね合わされ、カラーのトナー像となる。２次転写ローラー２１０は、中間転写ベルト１２５の表面に形成されたカラーのトナー像を、中間転写ベルト１２５との間のニップ部Ｎにおいて、給紙部１４から搬送路１９０を通じて搬送されてきた記録紙Ｐに２次転写させる。

この後、定着装置１３で記録紙Ｐが加熱及び加圧されて、記録紙Ｐ上のトナー像が熱圧着により定着され、更に記録紙Ｐが排出ローラー対１５９を通じて排出トレイ１５１に排出される。

給紙部１４は、複数の給紙カセットを備える。利用者による操作部４７の操作で記録紙Ｐのサイズ及び縦横の向きが指示されると、この指示されたサイズ及び向きの記録紙Ｐを収容している給紙カセットのピックアップローラー１４５が回転駆動されて、記録紙Ｐが搬送路１９０へと搬送される。

次に、画像形成装置１の機能構成を説明する。図２は、画像形成装置１の機能構成を示すブロック図である。

画像形成装置１は、制御ユニット６０、画像読取装置５、定着装置１３、画像形成部１２０、操作部４７、画像メモリー６２、ＨＤＤ６３、ファクシミリ通信部６４、及びネットワークインターフェイス部６６等を備えて構成される。尚、図１を用いて説明した構成要素と同じものには同じ番号を付している。

制御ユニット６０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ、ＲＯＭ、及び専用のハードウェア回路等から構成される。制御ユニット６０は、制御部６１を備える。

制御部６１は、制御ユニット６０、画像読取装置５、定着装置１３、画像形成部１２０、操作部４７、画像メモリー６２、ＨＤＤ６３、ファクシミリ通信部６４、及びネットワークインターフェイス部６６等と接続され、これらの制御を行って、画像形成装置１を全体的に制御する。

ファクシミリ通信部６４は、図略の符号化／復号化部、変復調部、及びＮＣＵ（Network Control Unit）を備え、公衆電話回線網を用いてのファクシミリ通信を行うものである。

ネットワークインターフェイス部６６は、ＬＡＮボード等の通信モジュールから構成され、ネットワークインターフェイス部６６に接続されたＬＡＮ等を介して、ローカルエリア内又はインターネット上のパーソナルコンピューター等の端末装置６７と種々のデータ通信を行う。

画像メモリー６２は、画像読取装置５により読取られた原稿画像のデータを一時的に記憶したり、画像形成部１２０のプリント対象となるデータを一時的に保存したりする領域である。

ＨＤＤ６３は、画像読取装置５によって読取られた原稿画像等を記憶する大容量の記憶装置である。

このような構成において、利用者は、操作部４７を操作することによりファクシミリ通信機能、コピー機能、プリンター機能、及びスキャナー機能のいずれかを選択して、選択した機能の動作を開始させることができる。例えば、操作部４７の操作により、コピー機能が選択され、コピー動作の開始が指示されると、制御部６１は、画像読取装置５により原稿の画像を読取らせ、画像形成部１２０により該原稿の画像を記録紙に印刷させる。

次に、本実施形態の定着装置１３に上記図２に加えて図３及び図４を参照して詳しく説明する。図３は、本実施形態の定着装置１３を示す平面図である。図４は、本実施形態の定着装置１３を示す横断面図である。

図３及び図４に示すように定着装置１３は、加熱ローラー３１、加圧ローラー３２、メインヒーター３３、サブヒーター３４、第１温度センサー３５、第２温度センサー３６、及び剥離爪３７等を備えている。

加熱ローラー３１は、アルミニウムを中空の円筒体に成型し、この円筒体の外周面を、ＰＦＡ(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)からなる厚さ２０μｍのコート層で被覆したものであり、該加熱ローラー３１の外径が略３０ｍｍとなっている。

加圧ローラー３２は、金属製の円筒体又は円柱体の外周面をシリコーンゴム及びＰＦＡチューブで覆ったものであり、円筒体又は円柱体の外径が１２ｍｍ程度、シリコーンゴム及びＰＦＡチューブからなる層の厚さが９ｍｍ程度となっている。

ここで、加熱ローラー３１の両端部は、定着装置１３のフレーム（図示せず）で回転自在に支持されており、画像形成装置１側のモーターからギアユニットを通じて加熱ローラー３１へと回転駆動力が伝達されて、加熱ローラー３１が矢印方向に回転駆動される。

また、加圧ローラー３２の両端部は、定着装置１３のフレームで回転自在に支持されている。そして、加圧ローラー３２は、加熱ローラー３１と平行に配置されて、該加熱ローラー３１の外周面に圧接され、加熱ローラー３１との間にニップ域Ｎを形成している。

加熱ローラー３１が矢印方向に回転駆動されると、この加熱ローラー３１に圧接された加圧ローラー３２が従動回転する。記録紙Ｐは、２次転写ローラー２１０（図１に示す）から加熱ローラー３１と加圧ローラー３２の間のニップ域Ｎへと導かれて、このニップ域Ｎを通じて搬送される。

一方、メインヒーター３３及びサブヒーター３４は、８００Ｗ程度のハロゲンヒーターであり、加熱ローラー３１の内側に設けられて、該加熱ローラー３１の長手方向に沿って配置されている。加熱ローラー３１の内周面には黒色塗装が施されており、メインヒーター３３及びサブヒーター３４からの放射熱が加熱ローラー３１の内周面で効率的に吸収されるようにされている。

メインヒーター３３は、加熱ローラー３１の主に中央領域を加熱する位置に発熱体が配置されている。すなわち、メインヒーター３３は、加熱ローラー３１の主に中央領域を加熱するという配熱特性を有する。

また、サブヒーター３４は、加熱ローラー３１の主に回転軸向における両側の端部領域を加熱する位置に発熱体が配置されている。すなわち、サブヒーター３４は、加熱ローラー３１の主に回転軸向における両側の端部領域を加熱するという配熱特性を有する。

図５は、メインヒーター３３及びサブヒーター３４の配熱特性を概念的に示す図である。メインヒーター３３は、その発熱量が、一点鎖線で示すように加熱ローラー３１の中央領域で大きく、加熱ローラー３１の端部領域で小さくなる構成とされている。逆に、サブヒーター３４は、その発熱量が、点線で示すように加熱ローラー３１の中央領域で小さく、加熱ローラー３１の両側の端部領域で大きくなるように設定されている。

また、第１温度センサー３５は、例えば非接触型のサーミスターであり、加熱ローラー３１の中央領域に配置されて、加熱ローラー３１の外周面に対して隙間０．８ｍｍをあけて設けられている。この第１温度センサー３５により加熱ローラー３１の中央領域の温度ｔ１が検出される。

第２温度センサー３６は、例えば接触型のサーミスターであり、加熱ローラー３１の回転軸方向における一端部領域に配置されて、加熱ローラー３１の外周面に接触した状態で設けられている。この第２温度センサー３６により加熱ローラー３１の端部領域の温度ｔ２が検出される。

ここで、第１温度センサー３５は、加熱ローラー３１の中央領域の温度ｔ１を検出して、この温度ｔ１を示す検出出力を制御部６１（図２に示す）に出力する。また、第２温度センサー３６は、加熱ローラー３１の端部領域の温度ｔ２を検出して、この温度ｔ２を示す検出出力を制御部６１に出力する。制御部６１は、加熱ローラー３１の中央領域の温度ｔ１及び端部領域の温度ｔ２に基づき、メインヒーター３３及びサブヒーター３４の点灯制御（オンオフ制御）を行って、メインヒーター３３及びサブヒーター３４を発熱させ、加熱ローラー３１の温度を、記録紙Ｐ上のトナー像の熱圧着に適した温度に調節する。

このような構成の定着装置１３においては、記録紙Ｐが加熱ローラー３１と加圧ローラー３２の間のニップ域Ｎを通じて搬送されるときに、記録紙Ｐがニップ域Ｎで加熱及び加圧されて、記録紙Ｐ上のトナー像が熱圧着される。そして、記録紙Ｐが剥離爪３７により加熱ローラー３１から剥がされて更に搬送され、排紙トレイ１５１（図１に示す）に排出される。

次に、制御部６１による加熱ローラー３１の温度制御について更に説明する。この温度制御は、概ね、第１温度センサー３５により検出された加熱ローラー３１の中央領域の温度ｔ１に基づきメインヒーター３３の点灯制御（オンオフ制御）のデューティー比Ｄ１を変更して、加熱ローラー３１の中央領域の温度ｔ１を目標温度Ｔに調節し、これと同時に第２温度センサー３６により検出された加熱ローラー３１の端部領域の温度ｔ２と上記目標温度Ｔとの温度差Δｔｂを求め、この温度差Δｔｂ及びメインヒーター３３の点灯制御のデューティー比Ｄ１に応じてサブヒーター３４の点灯制御（オンオフ制御）のデューティー比Ｄ２を変更し、加熱ローラー３１の端部領域の温度ｔ２を調節するというものである。

これにより、加熱ローラー３１の中央領域及び端部領域を適確に加熱して、加熱ローラー３１と加圧ローラー３２の間のニップ域Ｎで記録紙Ｐ上のトナー像を良好に熱圧着して定着させる。

詳しくは、制御部６１は、メインヒーター３３については、第１温度センサー３５により加熱ローラー３１の中央領域の温度ｔ１を一定周期で繰り返し検出し、この検出の度に、その温度ｔ１と予め設定された目標温度Ｔとの温度差Δｔａを求めると共に、この温度ｔ１の変化の勾配を求め、温度差Δｔａ及び温度ｔ１の変化の勾配に基づきメインヒーター３３の点灯制御のデューティー比Ｄ１を設定し、このデューティー比Ｄ１でメインヒーター３３の点灯制御を行って、加熱ローラー３１の中央領域の温度ｔ１を目標温度Ｔに調節する。

例えば、制御部６１は、温度差Δｔａが大きい程、また温度ｔ１の変化の勾配が小さい程、メインヒーター３３の点灯制御のデューティー比Ｄ１を大きくして、メインヒーター３３の通電時間を長くする。これにより、加熱ローラー３１の中央領域の温度ｔ１が速やかに上昇して目標温度Ｔに到達する。

また、制御部６１は、温度差Δｔａが小さい程、また温度ｔ１の変化の勾配が大きい程、メインヒーター３３の点灯制御のデューティー比Ｄ１を小さくして、メインヒーター３３の通電時間を短くする。これにより、加熱ローラー３１の中央領域の温度ｔ１が目標温度Ｔの近傍で緩やかに変化する。

同時に、制御部６１は、サブヒーター３４については、第２温度センサー３６により加熱ローラー３１の端部領域の温度ｔ２を一定周期で繰り返し検出し、この検出の度に、その温度ｔ２と上記目標温度Ｔとの温度差Δｔｂを求める。そして、制御部６１は、図６に示すようなデータテーブルを参照して、温度差Δｔｂ及びメインヒーター３３の点灯制御のデューティー比Ｄ１に対応して定められているサブヒーター３４の点灯制御のデューティー比Ｄ２を求め、このデューティー比Ｄ２でサブヒーター３４の点灯制御を行って、加熱ローラー３１の端部領域の温度ｔ２を調節する。当該データテーブルは、制御部６１が記憶する、或いは、ＨＤＤ６３又は図略のメモリー（制御ユニット６０が備えるＲＯＭ等）に記憶されている。

図６は、サブヒーター３４の点灯制御（オンオフ制御）のデューティー比Ｄ２を求めるためのデータテーブルを示す図である。図６には、Ａ４横用データテーブルＢ１、Ａ４縦用データテーブルＢ２、Ａ５縦用データテーブルＢ３という３つのデータテーブルが例示されている。Ａ４横用データテーブルＢ１は、定型サイズＡ４の記録紙Ｐの長辺が加熱ローラー３１と平行になる横向きの状態で該記録紙Ｐをニップ域Ｎに通すときに用いられる。また、Ａ４縦用データテーブルＢ２は、定型サイズＡ４の記録紙Ｐの短辺が加熱ローラー３１と平行になる縦向きの状態で該記録紙Ｐをニップ域Ｎに通すときに用いられる。更に、Ａ５縦用データテーブルＢ３は、定型サイズＡ５の記録紙Ｐの短辺が加熱ローラー３１と平行になる縦向きの状態で該記録紙Ｐをニップ域Ｎに通すときに用いられる。

ここで、各データテーブルＢ１〜Ｂ３のいずれにおいても、各行が、メインヒーター３３の点灯制御のデューティー比Ｄ１に対応付けられ、行間ではデューティー比Ｄ１が５％変化し、各行全体ではデューティー比Ｄ１が０〜１００％の範囲で変化している。また、各列が、目標温度Ｔから加熱ローラー３１の端部領域の温度ｔ２を差し引いた温度差Δｔｂの温度条件に対応付けられている。１列目が１５℃≦温度差Δｔｂという温度条件に対応付けられ、また２列目が１０℃≦温度差Δｔｂ＜１５℃という温度条件に対応付けられ、更に３列目が５℃≦温度差Δｔｂ＜１０℃という温度条件に対応付けられ、以降同様に、次の列では、前の列よりも温度差Δｔｂの温度範囲が高く設定されている。

例えば、Ａ４横用データテーブルＢ１を参照しているものとすると、メインヒーター３３の点灯制御のデューティー比Ｄ１＝１００％であって、かつ１５℃≦温度差Δｔｂという温度条件の場合は、１行目及び１列目に対応する１００％がサブヒーター３４の点灯制御のデューティー比Ｄ２として求められて設定される。また、メインヒーター３３の点灯制御のデューティー比Ｄ１＝５０％であって、かつ５℃≦温度差Δｔｂ＜１０℃という温度条件の場合は、１１行目及び３列目に対応する５０％がサブヒーター３４の点灯制御のデューティー比Ｄ２として求められて設定される。更に、メインヒーター３３の点灯制御のデューティー比Ｄ１＝１０％であって、かつ−２０℃≦温度差Δｔｂ＜−１０℃という温度条件の場合は、１９行目及び６列目に対応する５％がサブヒーター３４の点灯制御のデューティー比Ｄ２として求められて設定される。

このように第１温度センサー３５により検出された加熱ローラー３１の中央領域の温度ｔ１に基づきメインヒーター３３の点灯制御のデューティー比Ｄ１を変更して、加熱ローラー３１の中央領域の温度ｔ１を目標温度Ｔに調節し、これと同時に第２温度センサー３６により検出された加熱ローラー３１の端部領域の温度ｔ２と目標温度Ｔとの温度差Δｔｂを求め、記録紙Ｐのサイズと向きに対応するデータテーブルを参照して、その温度差Δｔｂ及びメインヒーター３３の点灯制御のデューティー比Ｄ１に対応するサブヒーター３４の点灯制御のデューティー比Ｄ２を設定し、加熱ローラー３１の端部領域の温度ｔ２を調節する。

この結果、記録紙Ｐのサイズ及び縦横の向きにかかわらず、記録紙Ｐ上のトナー像を良好に熱圧着して定着することができる。

ところで、上記のような加熱ローラー３１の温度制御によって良好な定着性を得ることはできるが、環境の観点からは必ずしも良好な結果を得ることはできない。例えば、加熱ローラー３１の内周面には黒塗装が施されている等の構成が採られていると、加熱ローラー３１の端部領域の温度が高くなり、その黒塗装からのＵＦＰ（Ultra fine particles）の発生量が増大する。

図７は、定着装置１３により定着が行われているときのＵＦＰの発生量を測定して示すグラフである。この図７の左側半分には、目標温度Ｔを１９５℃に設定した上で、Ａ４横用データテーブルＢ１を参照して、サブヒーター３４の点灯制御のデューティー比Ｄ２を設定し、Ａ４横向きの記録紙Ｐの定着処理を行ったときのＵＦＰの発生量、Ａ４縦用データテーブルＢ２を参照して、サブヒーター３４の点灯制御のデューティー比Ｄ２を設定し、Ａ４縦向きの記録紙Ｐの定着処理を行ったときのＵＦＰの発生量、及びＡ５縦用データテーブルＢ３を参照して、サブヒーター３４の点灯制御のデューティー比Ｄ２を設定し、Ａ５縦向きの記録紙Ｐの定着処理を行ったときのＵＦＰの発生量が示されている。また、図７の右側半分には、目標温度Ｔを２０５℃に設定し、他の条件を上記左側半分と同様に設定したときのＵＦＰの発生量が示されている。

この図７のグラフから明らかなように目標温度Ｔを１９５℃に設定した場合は、Ａ４横向き、Ａ４縦向き、及びＡ５縦向きのいずれについても、ＵＦＰの発生量が規制値未満となっている。ただし、加熱ローラー３１の温度が、記録紙Ｐ上のトナー像の定着性を損なう程度まで低下するという不都合が生じる。

これに対して目標温度Ｔを２０５℃に設定した場合は、Ａ４横向き、Ａ４縦向き、及びＡ５縦向きのいずれについても、記録紙Ｐ上のトナー像を良好に定着することが可能になる。しかしながら、Ａ４横向きについては、ＵＦＰの発生量が規制値を超えることがある。

すなわち、Ａ４横用データテーブルＢ１では、Ａ４横向きの記録紙Ｐの全体で良好な定着性が得られることを優先して、サブヒーター３４の点灯制御のデューティー比Ｄ２を設定した結果、ＵＦＰの発生量が規制値を超えることがある。

そこで、本実施形態では、加熱ローラー３１の温度制御の方法として、標準モード及び環境モードを予め設定して使い分けている。

標準モードは、制御部６１が、画像形成部１２０により画像形成が行われる記録紙Ｐの幅に対応するデューティー比を上記データテーブルから読み出してメインヒーター３３及びサブヒーター３４の点灯を制御するモードである。

環境モードは、制御部６１が、画像形成部１２０により画像形成が行われる記録紙Ｐの幅よりも狭い予め定められた記録紙幅に対応するデューティー比を上記データテーブルから読み出してメインヒーター３３及びサブヒーター３４の点灯を制御するモードである。

標準モードでは、加熱ローラー３１の全体が記録紙Ｐ上のトナー像を定着するために必要十分な温度に調節される。これに対して環境モードでは、標準モードと比較して、加熱ローラー３１の端部領域の温度ｔ２が低く調節されることになる。この環境モードでの制御は、記録紙Ｐ上のトナー像の定着性を損なわない程度まで低くして、ＵＦＰの発生を規制する等を実現して環境を改善することを目的としている。

この環境モードでは、標準モードと比較して、加熱ローラー３１の端部領域の温度が低減されるため、この端部領域を加熱するサブヒーター３４の消費電力を抑えることができ、省エネルギー化を果たすことができる。また、加熱ローラー３１の端部領域の温度ｔ２を低減させると、ＵＦＰの発生量が低減する。従って、環境モードでは、省エネルギー化及びＵＦＰの発生量の低減を実現することができ、環境が改善される。

また、本実施形態では、利用者により操作部４７が操作されて、この操作により環境モードが指示された場合に、標準モードから環境モードへの切替えが行われる。例えば、環境モードが指示されると、この指示がなされた時点では標準モードが継続して実施され、この標準モードで定着処理された記録紙の枚数が一定枚数に達した時点で標準モードから環境モードに切替えられ、環境モードが実施される。

具体的には、操作部４７の操作により環境モードが操作者により指示されると、まず標準モードを実施する。この標準モードでは、Ａ４横用データテーブルＢ１を参照して、温度差Δｔｂ及びメインヒーター３３の点灯制御のデューティー比Ｄ１に対応するサブヒーター３４の点灯制御のデューティー比Ｄ２を設定し、加熱ローラー３１の端部領域の温度ｔ２を調節する。そして、標準モードで定着処理された記録紙の枚数が一定枚数に達すると、標準モードから環境モードへの切換を行う。この切替えは、参照対象となるデータテーブルを、Ａ４横用データテーブルＢ１からＡ４縦用データテーブルＢ２又はＡ５縦用データテーブルＢ３に変更することにより行われる。

ここで、Ａ４横用データテーブルＢ１は、Ａ４横向きの記録紙Ｐがニップ域Ｎに通されて加熱されるときに参照されるものである。このＡ４横向きの記録紙Ｐは、加熱ローラー３１の外周全体に接するので、この記録紙Ｐにより加熱ローラー３１全体の熱が奪われる。このため、Ａ４横用データテーブルＢ１では、加熱ローラー３１の端部領域を加熱するサブヒーター３４のオン期間が長く設定されている。例えば、加熱ローラー３１の端部領域の温度ｔ２が目標温度Ｔよりも高くなり過ぎたときにのみ（−２０℃＞温度差Δｔｂという温度条件の列のみ）、サブヒーター３４の点灯制御のデューティー比Ｄ２が０％にされ、他の温度条件の列ではデューティー比Ｄ２が０％にされることはない。

これに対してＡ４縦用データテーブルＢ２は、Ａ４縦向きの記録紙Ｐがニップ域Ｎに通されて加熱されるときに参照されるものである。このＡ４縦向きの記録紙Ｐは、加熱ローラー３１の端部領域に僅かに重なるだけなので、加熱ローラー３１の端部領域の熱が奪われ難い。このため、Ａ４縦用データテーブルＢ２では、加熱ローラー３１の端部領域を加熱するサブヒーター３４のオン期間が短くされる傾向にある。例えば、−１０℃＞温度差Δｔｂ≧−２０℃という温度条件の列、及び−２０℃＞温度差Δｔｂという温度条件の列で、つまり２列でサブヒーター３４の点灯制御のデューティー比Ｄ２が０％にされている。

更に、Ａ５縦用データテーブルＢ３は、Ａ５縦向きの記録紙Ｐがニップ域Ｎに通されて加熱されるときに参照されるものである。この縦向きの定型サイズＡ５の記録紙Ｐは、加熱ローラー３１の端部領域より外れるので、加熱ローラー３１の端部領域の熱がより奪われ難い。このため、Ａ５縦用データテーブルＢ３では、加熱ローラー３１の端部領域を加熱するサブヒーター３４のオン期間がより短くされている。例えば、−５℃＞温度差Δｔｂ≧−１０℃という温度条件の列、−１０℃＞温度差Δｔｂ≧−２０℃という温度条件の列、及び−２０℃＞温度差Δｔｂという温度条件の列で、つまり３列でサブヒーター３４の点灯制御のデューティー比Ｄ２が０％にされている。

従って、参照対象となるデータテーブルが、Ａ４横用データテーブルＢ１からＡ４縦用データテーブルＢ２又はＡ５縦用データテーブルＢ３に変更されると、サブヒーター３４の点灯制御のデューティー比Ｄ２が小さく抑えられる。これにより、加熱ローラー３１の端部領域の温度が、記録紙Ｐ上のトナー像の定着性を損なわない程度まで低下し、消費電力が抑えられ、ＵＦＰの発生量が少なくなって、環境が改善される。

すなわち、標準モードから環境モードに切替えられると、加熱ローラー３１の端部領域の温度が低下して、環境が改善される。

また、標準モードから環境モードへの切替えの前に、Ａ４横用データテーブルＢ１を参照して、標準モードを実施するので、加熱ローラー３１の全体がＡ４横向きの記録紙Ｐの定着処理に適した温度に概ね調節される。このため、標準モードから環境モードに切替えられて、加熱ローラー３１の端部領域の温度が適宜低減されても、記録紙Ｐ上のトナー像の定着性が損なわれ難くなる。

例えば、電源投入直後、加熱ローラー３１が冷えた状態であっても、標準モードで連続的に定着処理された記録紙の枚数が一定枚数に達した後に、標準モードから環境モードに切替えられるため、記録紙Ｐ上のトナー像の定着性が損なわれることはない。勿論、待機状態、あるいは加熱ローラー３１の温度が高い状態であっても、標準モードが実施され、引き続いて環境モードが実施されるため、記録紙Ｐ上のトナー像の定着性が損なわれることはない。

なお、標準モードでＡ４縦用データテーブルＢ２又はＡ５縦用データテーブルＢ３が参照されていた場合は、図７から明らかなようにＵＦＰの発生量が規制値未満であるため、環境モードが設定されず、参照対象となるデータテーブルの変更が行われない。ただし、より狭い幅の記録紙の定着処理を行うのに適したＡ６縦用データテーブルなどが予め設定されていた場合は、環境モードにおいて、標準モードで参照されていたＡ４縦用データテーブルＢ２又はＡ５縦用データテーブルＢ３をＡ６縦用データテーブルに変更して、消費電力をより抑え、ＵＦＰの発生量をより低減させることが可能となる。

次に、図８に示すフローチャートに従って、標準モード及び環境モードによる加熱ローラーの温度の制御方法を説明する。

まず、制御部６１は、操作部４７の操作による印刷開始の指示を待機しており（ステップＳ１１「Ｎｏ」）、印刷開始の指示を受けると（ステップＳ１１「Ｙｅｓ」）、環境モードが指示されているか否かを判定する（ステップＳ１２）、例えば環境モードが指示されていなければ（ステップＳ１２「Ｎｏ」）、標準モードを実施する（ステップＳ１３）。このとき、制御部６１は、第１温度センサー３５により加熱ローラー３１の中央領域の温度ｔ１が検出される度に、温度ｔ１と目標温度Ｔの温度差Δｔａを求めると共に、この温度ｔ１の変化の勾配を求めて、温度差Δｔａ及び温度ｔ１の変化の勾配に基づきメインヒーター３３の点灯制御のデューティー比Ｄ１を設定し、このデューティー比Ｄ１でメインヒーター３３の点灯制御を行って、加熱ローラー３１の中央領域の温度ｔ１を目標温度Ｔに調節する。

また、制御部６１は、複数の給紙カセットのいずれかより記録紙Ｐの給紙が行われると、この給紙が行われた給紙カセットに応じて記録紙ＰがＡ４横向き、Ａ４縦向き、Ａ５縦向きのいずれに対応するかを判定する。複数の給紙カセット別に、記録紙Ｐのサイズ及び縦横の向きが予め設定されているため、給紙が行われた給紙カセットに応じて、記録紙Ｐのサイズ及び縦横の向きを判定することができる。

そして、制御部６１は、記録紙ＰがＡ４横向きに対応すると判定すると、Ａ４横用データテーブルＢ１を選択し、また記録紙ＰがＡ４縦向きに対応すると判定すると、Ａ４縦用データテーブルＢ２を選択し、更に記録紙ＰがＡ５縦向きに対応すると判定すると、Ａ５縦用データテーブルＢ３を選択する。

例えば、制御部６１は、Ａ４横用データテーブルＢ１を選択すると、第２温度センサー３６により検出された加熱ローラー３１の端部領域の温度ｔ２と目標温度Ｔの温度差Δｔｂを求め、Ａ４横用データテーブルＢ１を参照して、その温度差Δｔｂ及びメインヒーター３３の点灯制御のデューティー比Ｄ１に対応するサブヒーター３４の点灯制御のデューティー比Ｄ２を求めて、このデューティー比Ｄ２でサブヒーター３４の点灯制御を行い、加熱ローラー３１の端部領域の温度ｔ２を調節する。

従って、操作部４７の操作により環境モードが指示されなければ、標準モードが継続的に実施されて、記録紙Ｐのサイズ及び縦横の向きにかかわらず、記録紙Ｐ上のトナー像が良好に定着される。

一方、制御部６１は、操作部４７の操作により環境モードが指示されると（ステップＳ１２「Ｙｅｓ」）、ステップＳ１３と同様に、まず標準モードを実施する（ステップＳ１４）。

そして、制御部６１は、標準モードの実施に際し、連続的に定着処理された記録紙Ｐの枚数を計数し、この枚数が一定枚数に達したか否かを判定する（ステップＳ１５）。例えば、制御部６１は、上記枚数が一定枚数に達しなければ（ステップＳ１５「Ｎｏ」）、ステップＳ１４に戻って、標準モードを維持し続ける。

また、上記枚数が一定枚数に達すると（ステップＳ１５「Ｙｅｓ」）、制御部６１は、参照対象となるデータテーブルを変更して、環境モードを実施する（ステップＳ１６）。

具体的には、制御部６１は、標準モードでＡ４横用データテーブルＢ１が選択されて参照されていた場合に、参照対象となるデータテーブルを、Ａ４横用データテーブルＢ１からＡ４縦用データテーブルＢ２又はＡ５縦用データテーブルＢ３に変更することにより、環境モードを実施する。

ただし、標準モードでＡ４縦用データテーブルＢ２又はＡ５縦用データテーブルＢ３が選択されて参照されていたならば、制御部６１は、参照対象となるデータテーブルを変更せず、ステップＳ１４に戻って、標準モードを維持し続ける。あるいは、より狭い幅の記録紙の定着処理を行うのに適したＡ６縦用データテーブルなどが予め設定されていた場合は、制御部６１は、Ａ４縦用データテーブルＢ２又はＡ５縦用データテーブルＢ３をＡ６縦用データテーブルに変更して、標準モードから環境モードに切り替えても構わない。

この環境モードの実施に際し、制御部６１は、標準モードと同様に、メインヒーター３３の点灯制御のデューティー比Ｄ１を設定し、このデューティー比Ｄ１でメインヒーター３３の点灯制御を行って、加熱ローラー３１の中央領域の温度ｔ１を目標温度Ｔに調節する。

そして、制御部６１は、第２温度センサー３６により検出された加熱ローラー３１の端部領域の温度ｔ２と目標温度Ｔの温度差Δｔｂを求め、上記ステップＳ１６で変更されたＡ４縦用データテーブルＢ２又はＡ５縦用データテーブルＢ３を参照して、その温度差Δｔｂ及びメインヒーター３３の点灯制御のデューティー比Ｄ１に対応するサブヒーター３４の点灯制御のデューティー比Ｄ２を求め、このデューティー比Ｄ２でサブヒーター３４の点灯制御を行い、加熱ローラー３１の端部領域の温度ｔ２を調節する。

これにより、加熱ローラー３１の端部領域の温度を、Ａ４横向きの記録紙Ｐ上のトナー像の定着性を損なわない程度まで低下させる。

更に、制御部６１は、記録紙Ｐの定着処理を連続的に行っている間（ステップＳ１７「Ｙｅｓ」）、環境モードを維持し、記録紙Ｐの定着処理を一旦終了すると（ステップＳ１７「Ｎｏ」）、この終了時点からの停止期間の計時を開始する（ステップＳ１８）。そして、制御部６１は、停止期間が一定時間に達したか否かを判定すると共に（ステップＳ１９）、次の定着処理が再開されたか否かを判定する（ステップＳ２０）。

ここで、記録紙Ｐの定着処理が終了すると、定着装置１３が待機状態に設定されて、加熱ローラー３１の温度が低下する。上記一定時間は、加熱ローラー３１の温度が定着処理に不適格なレベルまで低下するのに要する時間であり、停止期間が一定時間に達したときには、標準モードに戻って、加熱ローラー３１の全体を記録紙Ｐの定着処理に適した温度に速やかに調節するのが好ましい。従って、次の定着処理が再開されることなく（ステップＳ２０「Ｎｏ」）、停止期間が一定時間に達すると（ステップＳ１９「Ｙｅｓ」）、ステップＳ１４に戻って、標準モードを再び実施する。また、停止期間が一定時間に達する前に（ステップＳ１９「Ｎｏ」）、次の定着処理が再開されると（ステップＳ２０「Ｙｅｓ」）、ステップＳ１６に戻って、環境モードを実施する。

このように本実施形態では、利用者により操作部４７が操作されて、この操作により環境モードが指示された場合に、標準モードから環境モードへの切替えが行われ、加熱ローラー３１の端部領域の温度が、記録紙Ｐ上のトナー像の定着性を損なわない程度まで低下する。このため、省エネルギー化及びＵＦＰの発生量の低減を実現することができ、環境が改善される。

なお、上記実施形態では、２本のヒーターを加熱ローラー３１の内側に配置しているが、３本以上のヒーターを配置しても構わない。この場合は、加熱ローラー３１を、中央領域及び両側の端部領域だけではなく、より多くの領域に区分して、それぞれの領域の温度を調節することができる。

また、参照対象となるデータテーブルを、Ａ４横用データテーブルＢ１からＡ４縦用データテーブルＢ２又はＡ５縦用データテーブルＢ３に変更して、環境モードを実施しているが、加熱ローラー３１の端部領域の温度を低減させるための環境モード専用のデータテーブルを予め設定しておき、標準モードで参照したデータテーブルをその環境モード専用のデータテーブルに変更することにより、環境モードを実施してもよい。

あるいは、標準モードで参照したデータテーブルからデューティー比Ｄ２を読出し、このデューティー比Ｄ２を、加熱ローラー３１の端部領域の温度が低減するように演算で補正して、環境モードを実施しても構わない。

更に、上記実施形態では、本発明に係る画像形成装置としてカラープリンターを用いて説明しているが、これは一例に過ぎず、モノクロプリンターや他の電子機器、例えば、複合機、コピー機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置でもよい。

また、図１乃至図８を用いて説明した構成及び処理は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明を当該構成及び処理に限定する趣旨ではない。

１ 画像形成装置
２ 装置本体
５ 画像読取装置
１３ 定着装置
１４ 給紙部
４７ 操作部（入力部）
３１ 加熱ローラー
３２ 加圧ローラー
３３ メインヒーター
３４ サブヒーター
３５ 第１温度センサー
３６ 第２温度センサー
３７ 剥離爪
６１ 制御部
１２０ 画像形成部

Claims (5)

1. 記録紙上に画像を形成する画像形成部と、
   円筒状の加熱ローラーと、
   前記加熱ローラーの内側に設けられて、該加熱ローラーを加熱する複数のヒーターと、
   前記加熱ローラーに圧接されることにより、前記画像形成部により画像が形成された記録紙を挟み込むニップ域を、該加熱ローラーとの間に形成する加圧ローラーと、
   前記加熱ローラーの温度を検出する温度検出部と、
   前記温度検出部により検出された温度に基づき前記各ヒーターを駆動制御して、前記加熱ローラーを加熱する標準モード、及び前記各ヒーターの駆動制御を変更して、前記加熱ローラーの端部領域の温度を低下させる環境モードを実施する制御部と、
   前記環境モードの設定を指示する入力部と、を備え、
   前記制御部は、前記入力部を通じて前記環境モードの設定が指示されると、前記環境モードを実施して、前記加熱ローラーの端部領域の温度を低下させる画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記入力部を通じて前記環境モードの設定が指示されると、前記標準モードを実施した後に、引き続いて前記環境モードを実施する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記ニップ域に挟み込まれる記録紙の幅別に、前記加熱ローラーの端部領域で発熱量を大きく設定した前記ヒーターの点灯制御のデューティー比を示すデータテーブルを有しており、
   前記標準モードは、前記制御部により、前記画像が形成される記録紙の幅に対応するデューティー比を前記データテーブルから読み出して前記ヒーターの点灯が制御されるモードであり、
   前記環境モードは、前記制御部により、前記画像が形成される記録紙の幅よりも狭い予め定められた記録紙幅に対応するデューティー比を前記データテーブルから読み出して前記ヒーターの点灯が制御されるモードであり、
   前記制御部は、前記入力部を通じて前記環境モードが指示されると、前記標準モードで用いられるデータテーブルの点灯制御のデューティー比に従って前記ヒーターをオンオフさせて、最初に前記標準モードを実施した後、引き続いて前記環境モードで用いられるデータテーブルの点灯制御のデューティー比に従って前記ヒーターをオンオフさせて、前記環境モードを実施する請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記各ヒーターは、前記加熱ローラーの中央領域で発熱量が増大するヒーターと、前記加熱ローラーの端部領域で発熱量が増大するヒーターとを有し、
   前記制御部は、前記各ヒーターを個別に制御する請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、前記標準モードの実施に際し、前記ニップ域に通された記録紙の枚数を計数し、この記録紙の枚数が一定枚数に達すると、前記標準モードを切り換えて前記環境モードの実施を開始する請求項２乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。