JP2022102489A - 像加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録材のシワの発生の抑制と、省電力性とを両立することができる技術を提供する。【解決手段】記録材の搬送方向に対して直交する方向に並ぶ複数の発熱体を有するヒータを備えた加熱部材と、加熱部材に圧接してニップ部を形成し、かつ回転する加圧ローラであって、搬送方向に対して直交する方向における中央部から端部に向かって周長が長くなる加圧ローラと、複数の発熱体へ供給する電力を個々に制御する制御部と、を有し、記録材に形成された画像をヒータの熱によって加熱する像加熱装置において、制御部は、複数の発熱体のうち、ニップ部において記録材が通過しない非通紙領域に対応する発熱体への電力供給のために設定する制御目標温度を、ニップ部において記録材が通過する通紙領域に対応する発熱体への電力供給のために設定する制御目標温度のうち最も低い制御目標温度よりも、高く設定する。【選択図】図６

Description

本発明は電子写真方式を利用したプリンタ、複写機等の画像形成装置に関する。また、画像形成装置に搭載されている定着器や記録材に定着されたトナー画像を再度加熱することにより、トナー画像の光沢度を向上させる光沢付与装置等の像加熱装置に関する。

複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着器や光沢付与装置の像加熱装置としては、省電力性に優れたフィルム加熱方式の像加熱装置がある。また、このような像加熱装置の中には、記録材上に形成された画像部を選択的に加熱する方式も提案されている（特許文献１）。この方法では、記録材上の画像の有無に応じて、各発熱体を選択的に発熱制御し、記録材上に画像が無い部分（以下、非画像部）において発熱体への通電を減少させることでさらなる省電力化を図っている。

特開２０１４－０５９５０８号公報

ところで、像加熱装置において、加圧ローラを、所謂、逆クラウン形状とするものがある。逆クラウン形状とは、加圧ローラの外径を、中央部から端部にかけて徐々に大きくする形状である。かかる方式により、中央部から端部にかけて記録材を相対的に速く搬送することによって、記録材のシワ発生を抑制する。しかしながら、特許文献１のように記録材上に形成された画像部を選択的に加熱する場合、画像は主に記録材の中央に描かれるため、加圧ローラの端部よりも中央部の熱膨張が大きくなり、上述の逆クラウン形状による記録材のシワ抑制効果が弱まる。このことは近年の画像形成装置の高速化とあいまって顕在化してきた。さらには定着フィルムを薄層化した構成によっては、極端な場合、定着フィルムの座屈破損に至るもあることも分かってきた。

本発明の目的は、記録材のシワの発生の抑制と、省電力性とを両立することができる技術を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の像加熱装置は、
記録材の搬送方向に対して直交する方向に並ぶ複数の発熱体を有するヒータを備えた加熱部材と、
前記加熱部材に圧接してニップ部を形成し、かつ回転するローラであって、前記搬送方向に対して直交する方向における中央部から端部に向かって周長が長くなるローラと、
前記複数の発熱体へ供給する電力を個々に制御する制御部と、
を有し、記録材に形成された画像を前記ヒータの熱によって加熱する像加熱装置において、
前記制御部は、前記複数の発熱体のうち、前記ニップ部において記録材が通過しない非通紙領域に対応する発熱体への電力供給のために設定する制御目標温度を、前記ニップ部において記録材が通過する通紙領域に対応する発熱体への電力供給のために設定する制御目標温度のうち最も低い制御目標温度よりも、高く設定することを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の像加熱装置は、
記録材の搬送方向に対して直交する方向に並ぶ複数の発熱体を有するヒータと、前記ヒ
ータが内側に配置される筒状のフィルムと、を備えた加熱部材と、
前記フィルムの外面に圧接してニップ部を形成し、かつ回転するローラであって、前記搬送方向に対して直交する方向における中央部から端部に向かって周長が長くなるローラと、
前記複数の発熱体へ供給する電力を個々に制御する制御部と、
を有し、記録材に形成された画像を前記ヒータの熱によって加熱する像加熱装置において、
前記制御部は、前記フィルムにおける記録材が通過しない非通紙領域の温度が、前記フィルムにおける記録材が通過する通紙領域の温度より高くなるように、前記複数の発熱体に供給する電力を制御することを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
記録材に画像を形成する画像形成部と、
記録材に形成された画像を記録材に定着する定着部と、
を有する画像形成装置において、
前記定着部が上記の像加熱装置であることを特徴とする。

本発明によれば、省電力性を保ちつつ、記録材のシワの発生を抑制できる。

本発明の実施例に係る画像形成装置の概略断面図 本発明の加熱装置の断面図 本発明のヒータ構成図 本発明のヒータ制御回路図 本発明の加熱領域を示す図 本発明の加熱領域の分類に関する具体例 本発明の加熱領域の分類と制御温度を決定するフローチャート 本発明の加熱領域の分類に関する複数の具体例 実施例１と比較例における加圧ローラ逆クラウン量

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
１．画像形成装置の全体構成
図１は画像形成装置の概略正面断面図である。本発明が適用可能な画像形成装置としては、電子写真方式や静電記録方式を利用した複写機、プリンタなどが挙げられ、ここでは電子写真方式を利用して記録材Ｐ上に画像を形成するレーザプリンタに適用した場合について説明する。

画像形成装置１００は、ビデオコントローラ１２０と制御部１１３を備える。ビデオコントローラ１２０は、記録材に形成される画像の情報を取得する取得部として、パーソナルコンピュータ等の外部装置から送信される画像情報及びプリント指示を受信して処理するものである。制御部１１３は、ビデオコントローラ１２０と接続されており、ビデオコントローラ１２０からの指示に応じて画像形成装置１００を構成する各部を制御するものである。ビデオコントローラ１２０が外部装置からプリント指示をうけると、以下の動作
で画像形成が実行される。

画像形成装置本体１００がプリント信号を受信すると、その画像情報に応じて変調されたレーザ光をスキャナユニット２１が出射し、帯電ローラ１６によって所定の極性に帯電された感光ドラム１９表面を走査する。これにより感光ドラム１９には静電潜像が形成される。この静電潜像に対して現像ローラ１７からトナーが供給されることで、感光ドラム１９上の静電潜像は、トナー画像（トナー像）として現像される。一方、給紙カセット１１に積載された記録材（記録紙）Ｐはピックアップローラ１２によって一枚ずつ給紙され、搬送ローラ対１３によってレジストローラ対１４に向けて搬送される。更に、記録材Ｐは、感光ドラム１９上のトナー画像が感光ドラム１９と転写ローラ２０で形成される転写位置に到達するタイミングに合わせて、レジストローラ対１４から転写位置へ搬送される。記録材Ｐが転写位置を通過する過程で感光ドラム１９上のトナー画像は記録材Ｐに転写される。その後、記録材Ｐは像加熱装置（像加熱部）としての定着装置（定着部）２００で加熱され、トナー画像が記録材Ｐに加熱定着される。定着済みのトナー画像を担持する記録材Ｐは、搬送ローラ対２６、２７によって画像形成装置１００上部のトレイに排出される。ドラムクリーナ１８は感光ドラム１９に残存するトナーを清掃する。記録材Ｐのサイズに応じて幅調整可能な一対の記録材規制板である給紙トレイ２８（手差しトレイ）は定型サイズ以外のサイズの記録材Ｐにも対応するために設けられている。ピックアップローラ２９は給紙トレイ２８から記録材Ｐを給紙する。画像形成装置本体１００は、定着装置２００等を駆動するモータ３０を有する。商用の交流電源４０１に接続されたヒータ駆動手段、通電制御部としての制御回路４００は、定着装置２００へ電力供給を行う。上述した、感光ドラム１９、帯電ローラ１６、スキャナユニット２１、現像ローラ１７、転写ローラ２０が、記録材Ｐに未定着画像を形成する画像形成部を構成している。また、本実施例では、感光ドラム１９、帯電ローラ１６、現像ローラ１７を含む現像ユニット、ドラムクリーナ１８を含むクリーニングユニットが、プロセスカートリッジ１５として画像形成装置１００の装置本体に対して着脱可能に構成されている。

本実施例の画像形成装置１００は、記録材Ｐの搬送方向に直交する方向における最大通紙幅が２１６ｍｍであり、Ａ４サイズの記録材Ｐを３００ｍｍ／ｓｅｃの搬送速度が毎分６０枚でプリントすることが可能である。

２．像加熱装置の構成
図２は、本実施例の像加熱装置としての定着装置２００の模式的断面図である。定着装置２００は、エンドレスベルトとしての定着フィルム２０２と、定着フィルム２０２の内面に接触するヒータ３００と、定着フィルム２０２を介してヒータ３００に圧接する加圧ローラ２０８と、金属ステー２０４と、を有する。加圧ローラ２０８は、定着フィルム２０２の外面に圧接して定着ニップ部Ｎを形成する。本実施例における定着フィルム２０２、ヒータ３００、及び定着フィルム２０２内側に配置される各種構成が、本発明における加熱部材に相当する。

定着フィルム２０２は、筒状に形成された複層耐熱フィルムであり、ポリイミド等の耐熱樹脂、またはステンレス等の金属を基層としている。また、定着フィルム２０２の表面には、トナーの付着防止や記録材Ｐとの分離性を確保するため、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（ＰＦＡ）等の離型性にすぐれた耐熱樹脂を被覆して離型層を形成してある。更に、特にカラー画像を形成する装置では、画質向上のため、上記基層と離型層の間にシリコーンゴム等の耐熱ゴムを弾性層として形成してもよい。本実施例の定着フィルム２０２は外径が２４ｍｍ、基層はポリイミドで形成し厚みは７０μｍ、弾性層はシリコーンゴムで形成し厚みは２００μｍ、離型層はＰＦＡで形成し厚みは１５μｍとした。

加圧ローラ２０８は、鉄やＳＵＳ、アルミニウム等の材質の芯金２０９と、シリコーンゴム等の材質の弾性層２１０を有する。また、加圧ローラ２０８の表面にはトナーの付着防止のため、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（ＰＦＡ）等の離型性にすぐれた耐熱樹脂を被覆して離型層２１１を形成してある。本実施例において、加圧ローラ２０８の外径は、最小径（最小周長）となる中央部において２５ｍｍであり、両端部に向かうにしたがって徐々に拡径し、最大径（最大周長）となる端部において２５．１６ｍｍとなっている。すなわち、本実施例の加圧ローラ２０８は、いわゆる逆クラウン形状を有している。かかる形状により加圧ローラ２０８の中央部と両端部とで周速差が生じることで、定着ニップ部Ｎに挟持される記録材Ｐに、記録材Ｐの搬送方向と直交する長手方向の中央部から両端部に向かって適度な張力が与えられる。記録材Ｐに長手中央から端部方向へ引き延ばす力が付与されることで、記録材Ｐにシワが発生するのが抑制され、定着ニップ部Ｎにおける記録材Ｐの搬送性を安定させることができる。芯金２０９は、ＳＵＳで形成し、その外径は１７ｍｍで一定である。芯金２０９の外周に形成される弾性層２１０は、シリコーンゴムで形成し、厚みは中央部において４ｍｍであり、両端部に向かうにしたがって徐々に厚みが増し、両端部において４．０８ｍｍとなっている。すなわち、弾性層２１０の層厚が軸方向に変化することで、加圧ローラ２０８は逆クラウン形状に構成されている。弾性層２１０の表面に形成される離型層２１１は、ＰＦＡで形成し、厚みは２０μｍとした。

ここで、加圧ローラ２０８の逆クラウン形状の程度は、逆クラウン量として次のように定義される。
（逆クラウン量）＝（加圧ローラ２０８の両端部の外径）―（加圧ローラ２０８の中央部の外径）
加圧ローラ２０８は、ヒータ３００の熱により膨張変形を生じ、特に長手方向の両端部においては、昇温のし易さから、加熱が進むほど逆クラウン量が増大する傾向がある。一方で、端部昇温の弊害を抑制する観点あるいは省エネの観点から、定着ニップ部Ｎの端部における制御温度を低く抑える制御が採用される場合がある。かかる制御の結果、加圧ローラ２０８の端部における加熱が抑制され、記録材の搬送性を担保する上で必要となる逆クラウン量を確保できなくなる場合がある。

ヒータ３００は、耐熱樹脂製のヒータ保持部材２０１に保持されており、定着ニップ部Ｎ内に設けられた加熱領域Ａ_１～Ａ_７（詳細は後述する）を加熱することで、定着フィルム２０２を加熱する。ヒータ保持部材２０１は定着フィルム２０２の回転を案内するガイド機能も有している。ヒータ３００には、定着ニップ部Ｎの反対側に電極Ｅが設けられており、電気接点Ｃより電極Ｅに給電を行っている。金属ステー２０４は、不図示の加圧力を受けて、ヒータ保持部材２０１を加圧ローラ２０８向けて付勢する。。これにより、加圧ローラ２０８が加熱部材の一部としての定着フィルム２０２に圧接して定着ニップ部が形成される。また、ヒータ３００の異常発熱により作動してヒータ３００に供給する電力を遮断するサーモスイッチや温度ヒューズ等の安全素子２１２が、ヒータ３００に直接、もしくはヒータ保持部材２０１を介して間接的に当接している。これらヒータ３００、ヒータ保持部材２０１、金属ステー２０４は、ヒータユニット３１１を構成する。なお、定着フィルム２０２とヒータ３００との間には、伝熱部材等の他の部材を介在させてもよい。

加圧ローラ２０８は、モータ３０から動力を受けて矢印Ｒ１方向に回転する。加圧ローラ２０８が回転することによって、定着フィルム２０２が従動して矢印Ｒ２方向に回転する。定着ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐを挟持搬送しつつ定着フィルム２０２の熱を与えることで、記録材Ｐ上の未定着トナー画像は定着処理される。また、定着フィルム２０２の摺動性を確保し安定した従動回転状態を得るために、ヒータ３００と定着フィルム２０２の間には、耐熱性の高い摺動グリースを介在させている。

３．ヒータの構成
図３を用いて、本実施例におけるヒータ３００の構成を説明する。図３（Ａ）はヒータ３００の断面図、図３（Ｂ）はヒータ３００の各層の平面図、図３（Ｃ）はヒータ３００への電気接点Ｃの接続方法を説明する図である。図３（Ｂ）には、本実施例の画像形成装置１００における記録材Ｐの搬送基準位置Ｘを示してある。本実施例における搬送基準は中央基準となっており、記録材Ｐはその搬送方向に直交する方向における中心線が搬送基準位置Ｘを沿うように搬送される。また、図３（Ａ）は、搬送基準位置Ｘにおけるヒータ３００の断面図となっている。

ヒータ３００は、セラミックス製の基板３０５と、基板３０５上に設けられた裏面層１と、裏面層１を覆う裏面層２と、基板３０５上の裏面層１とは反対側の面に設けられた摺動面層１と、摺動面層１を覆う摺動面層２と、より構成される。

裏面層１は、ヒータ３００の長手方向に沿って設けられている導電体３０１（３０１ａ、３０１ｂ）を有する。導電体３０１は、導電体３０１ａと導電体３０１ｂに分離されており、導電体３０１ｂは、導電体３０１ａに対して記録材Ｐの搬送方向の下流側に配置されている。また、裏面層１は、導電体３０１ａ、３０１ｂに平行して設けられた導電体３０３（３０３－１～３０３－７）を有する。導電体３０３は、導電体３０１ａと導電体３０１ｂの間にヒータ３００の長手方向に沿って設けられている。

更に、裏面層１は、通電により発熱する発熱抵抗体である、発熱体３０２ａ（３０２ａ－１～３０２ａ－７）と発熱体３０２ｂ（３０２ｂ－１～３０２ｂ－７）を有する。発熱体３０２ａは、導電体３０１ａと導電体３０３の間に設けられており、導電体３０１ａと導電体３０３を介して電力を供給することにより発熱する。発熱体３０２ｂは、導電体３０１ｂと導電体３０３の間に設けられており、導電体３０１ｂと導電体３０３を介して電力を供給することにより発熱する。

導電体３０１と導電体３０３と発熱体３０２ａと発熱体３０２ｂとから構成される発熱部位は、ヒータ３００の長手方向に対し７つの発熱ブロック（ＨＢ１～ＨＢ７）に分割されている。すなわち、発熱体３０２ａは、ヒータ３００の長手方向に対し、発熱体３０２ａ－１～３０２ａ－７の７つの領域に分割されている。また、発熱体３０２ｂは、ヒータ３００の長手方向に対し、発熱体３０２ｂ－１～３０２ｂ－７の７つの領域に分割されている。更に、導電体３０３は、発熱体３０２ａ、３０２ｂの分割位置に合わせて、導電体３０３－１～３０３－７の７つの領域に分割されている。７つの発熱ブロック（ＨＢ１～ＨＢ７）は、各ブロックにおける発熱抵抗体への通電量が個別に制御されることで、それぞれの発熱量が個別に制御される。

本実施例の発熱範囲は、発熱ブロックＨＢ１の図中左端から発熱ブロックＨＢ７の図中右端までの範囲であり、その全長は２２０ｍｍである。また、各発熱ブロックの長手方向長さは、すべて同じ約３１ｍｍとしているが、長さを異ならせても構わない。

また、裏面層１は、電極Ｅ（Ｅ１～Ｅ７、およびＥ８－１、Ｅ８－２）を有する。電極Ｅ１～Ｅ７は、それぞれ導電体３０３－１～３０３－７の領域内に設けられており、導電体３０３－１～３０３－７を介して発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７それぞれに電力供給するための電極である。電極Ｅ８－１、Ｅ８－２は、ヒータ３００の長手方向端部に導電体３０１に接続するよう設けられており、導電体３０１を介して発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７に電力供給するための電極である。本実施例ではヒータ３００の長手方向両端に電極Ｅ８－１、Ｅ８－２を設けているが、例えば、電極Ｅ８－１のみを片側に設ける構成でも構わない。また、導電体３０１ａ、３０１ｂに対し共通の電極で電力供給を行っているが、導
電体３０１ａと導電体３０１ｂそれぞれに個別の電極を設け、それぞれ電力供給を行っても構わない。

裏面層２は、絶縁性を有する表面保護層３０７より構成（本実施例ではガラス）されており、導電体３０１、導電体３０３、発熱体３０２ａ、３０２ｂを覆っている。また、表面保護層３０７は、電極Ｅの箇所を除いて形成されており、電極Ｅに対して、ヒータの裏面層２側から電気接点Ｃを接続可能な構成となっている。

摺動面層１は、基板３０５において裏面層１が設けられる面とは反対側の面に設けられており、各発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７の温度を検知する検知手段としてサーミスタＴＨ（ＴＨ１－１～ＴＨ１－４、およびＴＨ２－５～ＴＨ２－７）を有している。サーミスタＴＨは、ＰＴＣ特性、若しくはＮＴＣ特性（本実施例ではＮＴＣ特性）を有した材料から成り、その抵抗値を検出することにより、全ての発熱ブロックの温度を検知できる。

また、摺動面層１は、サーミスタＴＨに通電しその抵抗値を検出するため、導電体ＥＴ（ＥＴ１－１～ＥＴ１－４、およびＥＴ２－５～ＥＴ２－７）と導電体ＥＧ（ＥＧ１、ＥＧ２）とを有している。導電体ＥＴ１－１～ＥＴ１－４は、それぞれサーミスタＴＨ１－１～ＴＨ１－４に接続されている。導電体ＥＴ２－５～ＥＴ２－７は、それぞれサーミスタＴＨ２－５～ＴＨ２－７に接続されている。導電体ＥＧ１は、４つのサーミスタＴＨ１－１～ＴＨ１－４に接続され、共通の導電経路を形成している。導電体ＥＧ２は、３つのサーミスタＴＨ２－５～ＴＨ２－７に接続され、共通の導電経路を形成している。導電体ＥＴおよび導電体ＥＧは、それぞれヒータ３００の長手に沿って長手端部まで形成され、ヒータ長手端部において不図示の電気接点を介して制御回路４００と接続されている。

摺動面層２は、摺動性と絶縁性を有する表面保護層３０８より構成（本実施例ではガラス）されており、サーミスタＴＨ、導電体ＥＴ、導電体ＥＧを覆うとともに、定着フィルム２０２内面との摺動性を確保している。また、表面保護層３０８は、導電体ＥＴおよび導電体ＥＧに対して電気接点を設けるために、ヒータ３００の長手両端部を除いて形成されている。

続いて、各電極Ｅへの電気接点Ｃの接続方法を説明する。図３（Ｃ）は、各電極Ｅへ電気接点Ｃを接続した様子をヒータ保持部材２０１側から見た平面図である。ヒータ保持部材２０１には、電極Ｅ（Ｅ１～Ｅ７、およびＥ８－１、Ｅ８－２）に対応する位置に貫通穴が設けられている。各貫通穴位置において、電気接点Ｃ（Ｃ１～Ｃ７、およびＣ８－１、Ｃ８－２）が、電極Ｅ（Ｅ１～Ｅ７、およびＥ８－１、Ｅ８－２）に対して、バネによる付勢や溶接などの手法によって電気的に接続されている。電気接点Ｃは、金属ステー２０４とヒータ保持部材２０１の間に設けられた不図示の導電材料を介して、後述するヒータ３００の制御回路４００と接続されている。

４．ヒータ制御回路の構成
図４は、実施例１のヒータ３００の制御回路４００の回路図を示す。４０１は、画像形成装置１００に接続される商用の交流電源である。ヒータ３００の電力制御は、トライアック４１１～トライアック４１７の通電／遮断により行われる。トライアック４１１～４１７は、それぞれ、ＣＰＵ４２０からのＦＵＳＥＲ１～ＦＵＳＥＲ７信号に従って動作する。トライアック４１１～４１７の駆動回路は省略して示してある。ヒータ３００の制御回路４００は、７つのトライアック４１１～４１７によって、７つの発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７を個々に独立制御可能な回路構成となっている。ゼロクロス検知部４２１は、交流電源４０１のゼロクロスを検知する回路であり、ＣＰＵ４２０にＺＥＲＯＸ信号を出力している。ＺＥＲＯＸ信号は、トライアック４１１～４１７の位相制御や波数制御のタイミングの検出等に用いている。

ヒータ３００の温度検知方法について説明する。ヒータ３００の温度検知は、サーミスタＴＨ（ＴＨ１－１～ＴＨ１－４、ＴＨ２－５～ＴＨ２－７）によって行われる。サーミスタＴＨ１－１～ＴＨ１－４と抵抗４５１～４５４との分圧がＴｈ１－１～Ｔｈ１－４信号としてＣＰＵ４２０で検知されており、ＣＰＵ４２０にてＴｈ１－１～Ｔｈ１－４信号を温度に変換している。同様に、サーミスタＴＨ２－５～ＴＨ２－７と抵抗４６５～４６７との分圧が、Ｔｈ２－５～Ｔｈ２－７信号としてＣＰＵ４２０で検知されており、ＣＰＵ４２０にてＴｈ２－５～Ｔｈ２－７信号を温度に変換している。

ＣＰＵ４２０の内部処理では、後述する各発熱ブロックの制御温度（制御目標温度）ＴＧＴｉと、サーミスタの検知温度に基づき、例えばＰＩ制御（比例積分制御）により、供給するべき電力を算出している。更に、供給する電力を、電力に対応した位相角（位相制御）や、波数（波数制御）の制御レベルに換算し、その制御条件によりトライアック４１１～４１７を制御している。ＣＰＵ４２０は、本発明における制御部、取得部として、ヒータ３００の温調制御にかかわる各種演算や通電制御等を実行する。

リレー４３０、リレー４４０は、故障などによりヒータ３００が過昇温した場合、ヒータ３００への電力遮断手段として用いている。リレー４３０、リレー４４０の回路動作を説明する。ＲＬＯＮ信号がＨｉｇｈ状態になると、トランジスタ４３３がＯＮ状態になり、電源電圧Ｖｃｃからリレー４３０の２次側コイルに通電され、リレー４３０の１次側接点はＯＮ状態になる。ＲＬＯＮ信号がＬｏｗ状態になると、トランジスタ４３３がＯＦＦ状態になり、電源電圧Ｖｃｃからリレー４３０の２次側コイルに流れる電流は遮断され、リレー４３０の１次側接点はＯＦＦ状態になる。同様に、ＲＬＯＮ信号がＨｉｇｈ状態になると、トランジスタ４４３がＯＮ状態になり、電源電圧Ｖｃｃからリレー４４０の２次側コイルに通電され、リレー４４０の１次側接点はＯＮ状態になる。ＲＬＯＮ信号がＬｏｗ状態になると、トランジスタ４４３がＯＦＦ状態になり、電源電圧Ｖｃｃからリレー４４０の２次側コイルに流れる電流は遮断され、リレー４４０の１次側接点はＯＦＦ状態になる。なお、抵抗４３４、抵抗４４４は電流制限抵抗である。

リレー４３０、リレー４４０を用いた安全回路の動作について説明する。サーミスタＴＨ１－１～ＴＨ１－４による検知温度の何れか１つが、それぞれ設定された所定値を超えた場合、比較部４３１はラッチ部４３２を動作させ、ラッチ部４３２はＲＬＯＦＦ１信号をＬｏｗ状態でラッチする。ＲＬＯＦＦ１信号がＬｏｗ状態になると、ＣＰＵ４２０がＲＬＯＮ信号をＨｉｇｈ状態にしても、トランジスタ４３３がＯＦＦ状態で保たれるため、リレー４３０はＯＦＦ状態（安全な状態）で保つことができる。尚、ラッチ部４３２は非ラッチ状態において、ＲＬＯＦＦ１信号をオープン状態の出力にしている。同様に、サーミスタＴＨ２－５～ＴＨ２－７による検知温度の何れか１つが、それぞれ設定された所定値を超えた場合、比較部４４１はラッチ部４４２を動作させ、ラッチ部４４２はＲＬＯＦＦ２信号をＬｏｗ状態でラッチする。ＲＬＯＦＦ２信号がＬｏｗ状態になると、ＣＰＵ４２０がＲＬＯＮ信号をＨｉｇｈ状態にしても、トランジスタ４４３がＯＦＦ状態で保たれるため、リレー４４０はＯＦＦ状態（安全な状態）で保つことができる。同様に、ラッチ部４４２は非ラッチ状態において、ＲＬＯＦＦ２信号をオープン状態の出力にしている。

５．加熱領域の設定
図５は、本実施例における加熱領域Ａ_１～Ａ_７を示す図であり、ＬＥＴＴＥＲサイズ紙の紙幅と対比して表示している。加熱領域Ａ_１～Ａ_７は、定着ニップ部Ｎ内の、発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７に対応した位置に設けられており、発熱ブロックＨＢｉ（ｉ＝１～７）の発熱により、加熱領域Ａ_ｉ（ｉ＝１～７）がそれぞれ加熱される。すなわち複数の発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７（複数の発熱体）に対応して複数の加熱領域Ａ_１～Ａ_７が形成される。加熱領域Ａ_１～Ａ_７の全長は２２０ｍｍであり、各領域はこれを均等に７分割し
たものである（Ｌ＝３１．４ｍｍ）。

図６を参照して、加熱領域Ａ_ｉの分類についての１例について説明する。本例では記録材Ｐは加熱領域Ａ₂から加熱領域Ａ₆を通過する。図６（Ａ）に示す位置に記録材Ｐ、及び画像が存在する。また、記録材Ｐの長手方向における両端部をＰＥとする。図６（Ｂ）に加熱領域Ａ_ｉの分類を示す。ここで、画像データ（画像情報）と記録材情報（記録材サイズ）から、加熱領域Ａ_３、Ａ_４、Ａ_５は画像範囲（記録材上の画像が存在する範囲）が通過するため画像領域ＡＩに分類される。一方、加熱領域Ａ₂、Ａ₆は画像範囲が通過しないため非画像領域ＡＰに分類される。また、加熱領域Ａ₁、Ａ₇は記録材Ｐが通過しないため非通紙領域ＡＮに分類される。

６．ヒータ制御方法の概要
続いて、本実施例のヒータ制御方法、すなわち発熱ブロックＨＢｉ（ｉ＝１～７）の発熱量制御方法を説明する。発熱ブロックＨＢｉの発熱量は、発熱ブロックＨＢｉへの供給電力によって決まる。発熱ブロックＨＢｉへの供給電力を大きくすることで、発熱ブロックＨＢｉの発熱量が大きくなり、発熱ブロックＨＢｉへの供給電力を小さくすることで、発熱ブロックＨＢｉの発熱量が小さくなる。発熱ブロックＨＢｉへの供給電力は、発熱ブロック毎に設定される制御温度ＴＧＴ_ｉ（ｉ＝１～７）と、サーミスタの検知温度に基づき算出される。本実施例では、各サーミスタの検知温度が各発熱ブロックの制御温度ＴＧＴ_ｉと等しくなるよう、ＰＩ制御（比例積分制御）によって供給電力が算出される。

図７は、本実施例の加熱領域の分類と制御温度を決定するフローチャートである。図７に示すように、各加熱領域Ａ_ｉ（ｉ＝１～７）は、画像領域ＡＩと非画像領域ＡＰと非通紙領域ＡＮに分類される。加熱領域Ａ_ｉの分類は、ホストコンピュータ等の外部装置（不図示）から送られる画像情報（画像データ）と記録材情報（記録材サイズ）とに基づいて行われる。

加熱領域Ａ_ｉは記録材情報（記録材サイズ）から記録材範囲か否か判断される（図７：Ｓ１００１）。記録材範囲の場合、加熱領域Ａ_ｉは次に画像情報（画像データ）から画像範囲か否か判断される（図７：Ｓ１００２）。画像範囲の場合は加熱領域Ａ_ｉを画像領域ＡＩと分類し（図７：Ｓ１００３）、画像範囲でない場合は加熱領域Ａ_ｉを非画像領域ＡＰと分類する（図７：Ｓ１００４）。画像領域ＡＩと分類された場合は、制御温度ＴＧＴ_ｉをＴＧＴ_ｉ＝Ｔ_ＡＩと設定する（図７：Ｓ１００６）。ここで、Ｔ_ＡＩは画像領域温度であり、未定着画像を記録材Ｐに定着させるために適切な温度として設定する。Ｓ１００２で加熱領域Ａ_ｉが非画像領域ＡＰと分類された場合は、制御温度ＴＧＴ_ｉをＴＧＴ_ｉ＝Ｔ_ＡＰと設定する（図７：Ｓ１００７）。ここで、Ｔ_ＡＰは非画像領域温度である。非画像領域温度Ｔ_ＡＰは画像領域温度Ｔ_ＡＩよりも低い温度として設定することで、非画像領域ＡＰにおける発熱ブロックＨＢ_ｉの発熱量を画像領域ＡＩより下げ、定着装置２００の省電力化を図っている。Ｓ１００１で記録材範囲でなかった場合は加熱領域Ａ_ｉを非通紙領域ＡＮと分類する（図７：Ｓ１００５）。そして、制御温度ＴＧＴ_ｉをＴＧＴ_ｉ＝Ｔ_ＡNと設定する（図７：Ｓ１００８）。ここで、Ｔ_ＡＰは非通紙領域温度である。非通紙領
域温度Ｔ_ＡＰは非画像領域温度Ｔ_ＡＰよりも高い温度として設定することで、非通紙領域ＡＮにおける発熱ブロックＨＢ_ｉの発熱量を非画像領域ＡＰより上げ、加圧ローラ２０８の逆クラウン形状の維持を図っている。

図８に、各加熱領域Ａ_ｉ（ｉ＝１～７）の様々な分類パターンを例示する。図８（Ａ）では加熱領域Ａ₄が画像加領域ＡＩ、加熱領域Ａ_２、Ａ_３、Ａ_５、Ａ_６が非画像領域ＡＰ
、加熱領域Ａ_１、Ａ₇が非通紙領域ＡＮに分類される。図８（Ｂ）では加熱領域Ａ_２、Ａ
_３、Ａ_4、Ａ₅が画像領域ＡＩ、加熱領域Ａ_６が非画像領域ＡＰ、加熱領域Ａ_１、Ａ₇が非
通紙領域ＡＮに分類される。加熱領域Ａ_２のように加熱領域に一部でも画像領域がある場
合は画像領域ＡＩとなる。図８（Ｃ）では加熱領域Ａ_２、Ａ_３、Ａ_4、Ａ₅が画像領域ＡＩ、加熱領域Ａ_１、Ａ_６、Ａ₇が非画像領域ＡＰに分類される。加熱領域Ａ_１、Ａ₇のように加熱領域に一部でも非通紙領域があり、かつ画像領域がない場合は非画像領域ＡＰとなる。図８（Ｄ）では加熱領域Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３、Ａ_4、Ａ_5、Ａ_６が画像領域ＡＩ、加熱領域Ａ₇が非画像領域ＡＰに分類される。加熱領域Ａ_１のように加熱領域に一部でも画像領域
がある場合は画像領域ＡＩなる。

７．ヒータ制御方法の詳細
前項で述べた画像領域温度Ｔ_ＡＩ、非画像領域温度Ｔ_ＡＰ、非通紙領域温度Ｔ_ＡＮと加圧ローラ２０８の逆クラウン量の関係について説明する。図８（Ａ）のパターンに当てはまる記録材Ｐ（紙幅１５５ｍｍ、紙長２９７ｍｍ、画像幅３１ｍｍ、坪量６０ｇ／ｍ^２）を通紙する場合、画像情報と記録材情報から、各加熱領域は次の通り分類される。すなわち、加熱領域Ａ₄が画像領域ＡＩ、加熱領域Ａ_２、Ａ_３、Ａ_５、Ａ_６が非画像領域ＡＰ、
加熱領域Ａ_１、Ａ₇が非通紙領域ＡＮに分類される。

表１は、本実施例の各加熱領域の制御温度と、比較例の制御温度である。また、この制御温度に設定した時の加圧ローラ２０８の逆クラウン量として、外径の中央差分を図９に示す。図９において、実線が実施例１、破線が比較例１、点線が比較例２に設定した場合である。比較例１のように非画像領域温度Ｔ_ＡＰの温度が高いほど、加圧ローラ２０８の逆クラウン量も大きくなるため、記録材Ｐのシワ抑制効果は高くなるが、定着装置２００の消費電力は増加してしまう。一方、比較例２のように非画像領域温度Ｔ_ＡＰの温度が低いほど、定着装置２００の消費電力は小さくなる。しかしながら、加圧ローラ２０８の逆クラウン量も小さくなるため、記録材Ｐのシワを抑制する効果が低下してしまう。

本実施例の構成では、実験により加圧ローラ２０８の逆クラウン量が１００μｍ未満になると記録材Ｐにシワが発生する事が分かっている。比較例２の場合、記録材Ｐの通紙領域端部であるＡ_２、Ａ_６の逆クラウン量は１００μｍ未満であり記録材Ｐにシワが発生する。一方、比較例１のように設定した場合、記録材Ｐの通紙領域端部であるＡ_２、Ａ_６の逆クラウン量は１００μｍ以上となり記録材Ｐにシワは発生しないが定着装置２００の消費電力は増加する。本実施例では、この点を鑑み非通紙領域温度Ｔ_ＡＮに着目し、記録材Ｐのシワ抑制と省電力性の両立を図る。すなわち、表１に示すように非通紙領域温度Ｔ_ＡＮを画像領域温度Ｔ_ＡＩより高い２６０℃に設定し、一方、非画像領域温度Ｔ_ＡＰを１００℃に設定する。このように温度制御すると、加圧ローラ２０８の逆クラウン量は図９の実線のようになり、通紙領域端部であるＡ_２、Ａ_６の逆クラウン量は１００μｍ以上となり記録材Ｐのシワは抑制される。ここで、２６０℃に設定した加熱領域Ａ_１、Ａ₇は、非
通紙領域であるため発熱ブロックＨＢ１とＨＢ７からの熱は記録材Ｐにより奪われないため消費電力は著しく増加しないため、省電力性が保たれる。

（表１）実施例１と比較例１、２における制御温度

８．発明の効果
比較実験として、表１における実施例１と比較例１、２の制御温度で、図８（Ａ）に当たる記録材Ｐ（紙幅１５５ｍｍ、紙長２９７ｍｍ、坪量６０ｇ／ｍ^２）を６０枚通紙した時の紙シワ発生頻度を表２に示す。表２より比較例２の構成では６０枚中３０枚にて記録
材Ｐに軽微にシワが発生した一方、実施例１の構成では記録材Ｐにシワは発生しなかった。実施例１では、非記録材領領域ＡＮである加熱領域Ａ_１、Ａ_７を加熱したことにより、加圧ローラ２０８を介した記録材Ｐの中央領域から端部ＰＥ方向へ引き延ばす力が維持されたことにより、記録材Ｐのシワ発生を抑制する事ができた。表２にはまた、この通紙時における電力を比較例１と比較して示している。比較例１は実施例１と同様に記録材Ｐにシワは発生しなかったが、実施例１の方が電力は－７％低かった。これは、非画像領域ＡＰである加熱領域Ａ_２、Ａ_３、Ａ_５、Ａ_６の温度が低いためである。以上の比較より、本実施例の構成である非画像領域温度より非通紙領域温度を高くする設定は、記録材のシワ抑制と、省電力化を両立する効果がある事を確認できた。

（表２）実施例１と比較例１、２におけるシワ発生頻度と省電力性

（実施例２）
本実施例では図６のパターンに当てはまる記録材Ｐ（紙幅１５５ｍｍ、紙長２９７ｍｍ、画像幅９３ｍｍ、坪量６０ｇ／ｍ^２）を通紙する場合について説明する。本実施例の各加熱領域の制御温度を表３に示す。ここで、比較例は非通紙領域温度Ｔ_ＡＮを実施例に対し±２０℃で変更したものであるが、すべて非画像領域温度より非通紙領域温度を高い設定にした。

（表３）実施例２と比較例３、４における制御温度

記録材Ｐ（紙幅１５５ｍｍ、紙長２９７ｍｍ、画像幅９３ｍｍ、坪量６０ｇ／ｍ^２）を６０枚通紙した時の紙シワ発生頻度を表４に示す。

（表４）実施例２と比較例３、４におけるシワ発生頻度と省電力性

本実施例では非通紙領域温度Ｔ_ＡＮを実施例１や比較例３に対し２０℃低い２４０℃に設定しているが、記録材Ｐにシワは発生しなかった。これは、実施例１に対し本実施例の方が画像領域ＡＩが広く、非画像領域ＡＰが狭いため、加圧ローラ２０８の逆クラウン量を維持しやすいためである。しかしながら、非通紙領域温度Ｔ_ＡＮがさらに２０℃低い比
較例４の設定では電力は下がるものの、６０枚中５枚にて記録材Ｐに軽微にシワが発生した。これより、シワ発生抑制と省電力の最大化のためには、非通紙領域温度Ｔ_ＡＮは画像領域と非画像領域に応じて設定することが必要であることが確認された。このように、シワ発生抑制と省電力の最大化を図る場合、その他の通紙条件によっても非通紙領域温度Ｔ_ＡＮを適時、変更することが好ましい。例えば、坪量が大きくシワが発生し難い記録材Ｐを通紙する場合は、非通紙領域温度Ｔ_ＡＮをより下げ、逆に高湿度環境のようにシワが発生し易い場合などには、非通紙領域温度Ｔ_ＡＮをより上げた方がよい。さらには、加圧ローラ２０８の累積使用状況、また記録材Ｐの通紙間隔に応じて非通紙領域温度Ｔ_ＡＮを変更してもよい。

以上、本実施例では、記録材のシワ抑制と省電力の最大化のためには非通紙領域温度Ｔ_ＡＮを通紙条件により適切に設定する必要があることを説明した。

（実施例３）
本実施例では図８（Ｂ）のパターンに当てはまる記録材Ｐ（紙幅１５５ｍｍ、紙長２９７ｍｍ、画像幅１０８ｍｍ、坪量６０ｇ／ｍ^２）を通紙する場合について説明する。本実施例の各加熱領域の制御温度を表５に示す。本実施例の画像パターンは加熱領域Ａ_２が画像領域ＡＩである以外は実施例２（表３）と同じである。よって加熱領域Ａ_２の制御温度は画像領域温度Ｔ_ＡＩである２５０℃にしたが、一方、加熱領域Ａ₁の制御温度は２２０
℃に設定した。

（表５）実施例３における制御温度

ここで、加熱領域Ａ₁の制御温度が同じである比較例４（表３）では紙シワ発生頻度は
５／６０（表４）であった。これに対し、本実施例で記録材Ｐ（紙幅１５５ｍｍ、紙長１０８ｍｍ、画像幅９３ｍｍ、坪量６０ｇ／ｍ^２）を６０枚通紙した時の紙シワ発生頻度は０／６０であった。これは、比較例４では加熱領域Ａ_２が非画像領域ＡＰであったのに対し、本実施例では加熱領域Ａ_２が画像領域ＡＩであったためである。すなわち、画像領域温度Ｔ_ＡＩは２５０℃と高いため、その隣接する加熱領域Ａ_１の温度が２２０℃と低くても、加圧ローラ２０８が逆クラウンを維持しやすいためである。

表６にこの時の定着フィルム２０２の表面温度を示す。ここで、定着フィルム２０２の表面温度は非接触温度検知装置を用いて外部から測定した。
（表６）実施例３における定着フィルム表面温度

表６より、記録材Ｐの非通紙領域である加熱領域Ａ_１とＡ₇の定着フィルム温度は、記
録材Ｐの通紙領域である加熱領域Ａ_２、Ａ_３、Ａ_４、Ａ_５、Ａ_６より２０℃以上高い。この定着フィルム２０２の端部高は、そのまま対面接触する加圧ローラ２０８に対しても作用するため、加圧ローラ２０８の逆クラウン化が上手く図られていることが確認された。また、加熱領域Ａ_１と加熱領域Ａ_７の定着フィルム温度が同じである。これは、加圧ローラ２０８端部の熱膨張量が同等化されることを示しており、これにより記録材Ｐの中央領
域から端部ＰＥ方向へ引き延ばす力も左右均等に働くため、シワ抑制につながっていることが確認された。一方、実施例１、２で説明してきたように、加熱領域Ａ_１とＡ₇の非通
紙領域であれは、発熱ブロックからの熱が記録材Ｐにより奪われないため、消費電力は著しく増加せず、省電力性は保たれる。

以上、本実施例では、定着フィルムの記録材通紙領域内の温度よりも、記録材非通紙領域の温度が高いように制御することが、記録材のシワ抑制に効果があることを説明した。

１００…画像形成装置本体、２００…定着装置、２０２…定着フィルム、３００…ヒータ、３０２ａ－１～３０２ａ－７、３０２ｂ－１～３０２ｂ－７…発熱体、Ａ_１～Ａ_７‥‥加熱領域、ＨＢ１～ＨＢ７‥‥発熱ブロック

Claims (6)

1. 記録材の搬送方向に対して直交する方向に並ぶ複数の発熱体を有するヒータを備えた加熱部材と、
   前記加熱部材に圧接してニップ部を形成し、かつ回転するローラであって、前記搬送方向に対して直交する方向における中央部から端部に向かって周長が長くなるローラと、
   前記複数の発熱体へ供給する電力を個々に制御する制御部と、
   を有し、記録材に形成された画像を前記ヒータの熱によって加熱する像加熱装置において、
   前記制御部は、前記複数の発熱体のうち、前記ニップ部において記録材が通過しない非通紙領域に対応する発熱体への電力供給のために設定する制御目標温度を、前記ニップ部において記録材が通過する通紙領域に対応する発熱体への電力供給のために設定する制御目標温度のうち最も低い制御目標温度よりも、高く設定することを特徴とする像加熱装置。
2. 前記最も低い制御目標温度が設定される発熱体が対応する前記通紙領域は、記録材上の画像がない領域が通過する非画像領域であることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
3. 前記最も低い制御目標温度が設定される発熱体が対応する前記通紙領域は、前記非通紙領域と隣接する前記通紙領域であることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
4. 前記加熱部材は、内側に前記ヒータが配置される筒状のフィルムを有し、前記ニップ部は前記フィルムを介して前記ヒータと前記ローラによって形成されており、記録材上の画像は前記フィルムを介して加熱されることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の像加熱装置。
5. 記録材の搬送方向に対して直交する方向に並ぶ複数の発熱体を有するヒータと、前記ヒータが内側に配置される筒状のフィルムと、を備えた加熱部材と、
   前記フィルムの外面に圧接してニップ部を形成し、かつ回転するローラであって、前記搬送方向に対して直交する方向における中央部から端部に向かって周長が長くなるローラと、
   前記複数の発熱体へ供給する電力を個々に制御する制御部と、
   を有し、記録材に形成された画像を前記ヒータの熱によって加熱する像加熱装置において、
   前記制御部は、前記フィルムにおける記録材が通過しない非通紙領域の温度が、前記フィルムにおける記録材が通過する通紙領域の温度より高くなるように、前記複数の発熱体に供給する電力を制御することを特徴とする像加熱装置。
6. 記録材に画像を形成する画像形成部と、
   記録材に形成された画像を記録材に定着する定着部と、
   を有する画像形成装置において、
   前記定着部が請求項１～５のいずれか１項に記載の像加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。

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