JP2022139959A

JP2022139959A - 画像形成装置

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Publication number: JP2022139959A
Application number: JP2021040563A
Authority: JP
Inventors: 一洋道田; Kazuhiro Michida
Original assignee: Canon Inc
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Priority date: 2021-03-12
Filing date: 2021-03-12
Publication date: 2022-09-26
Also published as: US20220299914A1; US20230350328A1; US11740576B2

Abstract

【課題】定着装置の定着部材の非通紙部の温度に応じて、定着部材を冷却するための加圧ローラの回転時間を制御すること。【解決手段】筒状の定着フィルム５１と、定着フィルム５１の外周面に当接し、定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラ５３と、発熱体４２ａ、４２ｂを有するヒータ４０と、を有し、定着ニップ部Ｎにおいてヒータ４０の熱により用紙Ｐ上のトナー像を用紙Ｐに定着する定着装置５０と、定着ニップ部Ｎに搬送される用紙Ｐが通過する定着ニップ部Ｎの領域を通紙部、定着ニップ部Ｎに搬送される用紙Ｐが通過しない定着ニップ部Ｎの領域を非通紙部とした場合、非通紙部に対応する発熱体４２ａ、４２ｂに供給される積算電力量を算出するＣＰＵ９４と、を備え、ＣＰＵ９４は、算出した積算電力量に基づいて、用紙Ｐが定着ニップ部Ｎを通過した後の定着ニップ部Ｎを均熱化するための動作を決定する（Ｓ１００～Ｓ１０９）。【選択図】図９

Description

本発明は、定着装置を備える画像形成装置に関する。

レーザプリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置では、記録材に転写されたトナー像を定着させるために定着装置を備えている。フィルム加熱方式の定着装置は、定着フィルムと定着フィルムと接触する加圧ローラとで構成され、定着フィルム内にはヒータ基板を有している。フィルム加熱方式の定着装置は熱容量が低いので、ヒータ基板に電力を供給すれば、短時間で定着フィルムなどの部品を所定の温度状態に到達させることができる。そのため、フィルム加熱方式の定着装置は、ＦＰＯＴ（ファーストプリントアウトタイム）が短い利点を備えた定着装置である。

一方、搬送方向に直交する方向の長さである用紙幅の小さい記録材を連続して、定着装置を通過させる場合、定着フィルムや加圧ローラの記録材が通過しない領域である非通紙部は、記録材が通過する領域である通紙部に比べ、より高い温度に到達する。このような状態で、用紙幅の大きい記録材が定着装置を通過すると、記録材が定着フィルムの非通紙部の領域で加熱過多の状態となり、ホットオフセットなどの画像不良が生じるおそれがある。

例えば、特許文献１では、ホットオフセットの発生を回避する手法が提案されている。特許文献１に示された画像形成装置では、定着装置を通過する用紙幅の小さい記録材の枚数をカウントし、カウント値が一定数を超えた場合には、用紙幅の小さい記録材が通過した後に定着装置を冷却するために、加圧ローラの回転時間を増加させる。これにより、定着装置の定着部材の非通紙部の温度が下がり、小サイズの記録材が通過した後に大サイズの記録材が定着装置を通過してもホットオフセットの発生を回避することができる。

特開平１１－７３０５５号公報

しかしながら、上述した特許文献１に提案された手法では、記録材の坪量（単位面積あたりの重量）や記録材の用紙幅の変化に柔軟に対応できない場合がある。例えば、記録材の坪量が大きい（記録材が重い）場合には、発熱源であるヒータに供給される電力量は大きくなると共に、記録材が通過しないヒータの非通紙部に供給される電力量も大きくなるため、非通紙部の温度が上昇するスピードも速くなる。また、ヒータの非通紙部に供給される電力量が大きくなることにより、定着部材（定着フィルム）の非通紙部の温度も上昇する。一方、記録材の坪量が小さい（記録材が軽い）場合には、発熱源であるヒータに供給される電力量は小さく、記録材が通過しない非通紙部に供給される電力量も小さくなるため、非通紙部の温度が上昇するスピードは遅くなる。また、記録材の用紙幅が小さい場合には、記録材が通過しない非通紙部に供給される電力量は大きくなり、非通紙部の温度上昇スピードは速くなる。一方、記録材の用紙幅が大きい場合には、非通紙部に供給される電力量は小さくなり、非通紙部の温度上昇スピードも遅くなる。

上述した特許文献１の画像形成装置では、定着装置を通過する記録材の枚数が増えるほど定着装置の定着部材（定着フィルム）を冷却するために、定着部材と当接する加圧ローラの回転時間を増加させている。ところが、この手法では、記録材の坪量や幅の違いによる非通紙部の温度上昇スピードの違いには対応することができない。そのため、非通紙部の温度上昇スピードが速すぎると、ホットオフセットが生じるおそれがあり、一方、温度上昇スピードが遅すぎると、定着部材（定着フィルム）を冷却するための加圧ローラの回転時間が必要以上に長くなるという課題がある。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、定着装置の定着部材の非通紙部の温度に応じて、定着部材を冷却するための加圧ローラの回転時間を制御することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明では、以下の構成を備える。

（１）筒状のフィルムと、前記フィルムの外周面に当接し、ニップ部を形成する加圧ローラと、発熱体を有するヒータと、を有し、前記ニップ部において前記ヒータの熱により記録材上のトナー像を記録材に定着する定着装置と、前記ニップ部に搬送される記録材が通過する前記ニップ部の領域を第１領域、前記ニップ部に搬送される記録材が通過しない前記ニップ部の領域を第２領域とした場合、前記第２領域に対応する発熱体に供給される積算電力量を算出する制御手段と、を備え、前記制御手段は、算出した前記積算電力量に基づいて、記録材が前記ニップ部を通過した後の前記ニップ部を均熱化するための動作を決定することを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、定着装置の定着部材の非通紙部の温度に応じて、定着部材を冷却するための加圧ローラの回転時間を制御することができる。

実施例１～４の画像形成装置の構成を示す断面図実施例１～４の画像形成装置の制御部の構成を示すブロック図実施例１～４の定着装置の構成を示す断面図実施例１のヒータの構成を説明する図、ヒータの電力供給経路を説明する図実施例１のヒータと用紙の位置関係を説明する図実施例１の非通紙部の昇温値と昇温時間、非通紙部の積算電力量と昇温時間の関係を示す図実施例１の関係式１と関係式２を説明するグラフ実施例１の関係式３を説明するグラフ実施例１の定着装置の冷却化の制御シーケンスを示すフローチャート実施例２の電力供給経路を説明する図、及び電力供給量と制御信号の関係を説明する図実施例３のヒータの構成を説明する図、及びヒータの電力供給経路を説明する図実施例３の発熱体と用紙の位置関係を説明する図実施例３の電力供給量と制御信号の関係を説明する図実施例３の非通紙部の積算電力量と昇温時間の関係を示す図、及び関係式３を説明する図実施例４の関係式４を説明する図実施例４の定着装置の冷却化の制御シーケンスを示すフローチャート

以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。以下の実施例において、記録材を定着装置の定着ニップ部に通すことを、通紙するという。また、発熱体が発熱している領域で、記録材が通紙していない領域を非通紙領域（又は非通紙部）といい、記録材が通紙している領域を通紙領域（又は通紙部）という。更に、非通紙領域が通紙領域に比べて温度が高くなってしまう現象を、非通紙部昇温という。

［画像形成装置の全体構成］
図１は実施例１の定着装置を搭載した一例の画像形成装置である、インライン方式のカラー画像形成装置の構成を示す断面図である。図１を用いて電子写真方式のカラー画像形成装置の構成を説明する。なお、第１ステーションをイエロー（Ｙ）色のトナー画像形成用のステーション、第２ステーションをマゼンタ（Ｍ）色のトナー画像形成用のステーションとしている。また、第３ステーションをシアン（Ｃ）色のトナー画像形成用のステーション、第４ステーションをブラック（Ｋ）色のトナー画像形成用のステーションとしている。

第１ステーションで、像担持体である感光ドラム１ａは、ＯＰＣ感光ドラムである。感光ドラム１ａは金属円筒上に感光して電荷を生成するキャリア生成層、発生した電荷を輸送する電荷輸送層等からなる機能性有機材料が複数層積層されたものであり、最外層は電気的導電性が低く略絶縁されている。帯電手段である帯電ローラ２ａは感光ドラム１ａに当接し、感光ドラム１ａの回転に伴い、従動回転しなから感光ドラム１ａ表面を均一に帯電する。帯電ローラ２ａには直流電圧又は交流電圧を重畳した電圧が印加され、帯電ローラ２ａと感光ドラム１ａ表面とのニップ部から、感光ドラム１ａの回転方向の上流側及び下流側の微小な空気ギャップにおいて放電が発生することにより感光ドラム１ａが帯電される。クリーニングユニット３ａは、後述する転写後に感光ドラム１ａ上に残ったトナーをクリーニングするユニットである。現像手段である現像ユニット８ａは非磁性一成分トナー５ａを格納し、現像ローラ４ａ、現像剤塗布ブレード７ａを有している。感光ドラム１ａ、帯電ローラ２ａ、クリーニングユニット３ａ、現像ユニット８ａは、画像形成装置に対して着脱自在な一体型のプロセスカートリッジ９ａに収容されている。

露光手段である露光装置１１ａは、レーザ光を回転多面鏡によって反射させ、感光ドラム１ａ上を走査するスキャナユニット又はＬＥＤ（発光ダイオード）アレイから構成され、画像信号に基づいて変調された走査ビーム１２ａを感光ドラム１ａ上に照射する。また、帯電ローラ２ａは、帯電ローラ２ａへの電圧供給手段である帯電高電圧電源２０ａに接続されている。現像ローラ４ａは、現像ローラ４ａへの電圧供給手段である現像高電圧電源２１ａに接続されている。１次転写ローラ１０ａは、１次転写ローラ１０ａへの電圧供給手段である１次転写高電圧電源２２ａに接続されている。以上が第１ステーションの構成であり、第２、第３、第４ステーションも同様の構成を有している。他のステーションについて、第１ステーションと同一の機能を有する部品は同一の符号を付し、符号の添え字にステーションごとにｂ、ｃ、ｄを付している。なお、以下の説明において、特定のステーションについて説明する場合を除き、添え字ａ、ｂ、ｃ、ｄを省略する。

中間転写ベルト１３は、その張架部材として２次転写対向ローラ１５、テンションローラ１４、補助ローラ１９の３本のローラにより支持されている。テンションローラ１４のみバネ（不図示）で中間転写ベルト１３を張る方向の力が加えられており、中間転写ベルト１３に適当なテンション力が維持されるようになっている。２次転写対向ローラ１５はメインモータ（不図示）からの回転駆動を受けて回転し、外周に巻かれた中間転写ベルト１３が回動する。中間転写ベルト１３は感光ドラム１ａ～１ｄ（例えば、図１では反時計回り方向に回転）に対して矢印方向（例えば、図１では時計回り方向）に略同速度で移動する。また、１次転写ローラ１０は中間転写ベルト１３を挟んで感光ドラム１と対向する位置に配置されて、中間転写ベルト１３の移動に伴い従動回転する。中間転写ベルト１３を挟んで感光ドラム１と１次転写ローラ１０とが当接している位置を１次転写位置という。補助ローラ１９、テンションローラ１４及び２次転写対向ローラ１５は電気的に接地されている。なお、第２～第４ステーションも１次転写ローラ１０ｂ～１０ｄは第１ステーションの１次転写ローラ１０ａと同様の構成を有しているので、説明を省略する。

次に、図１に示す画像形成装置の画像形成動作について説明する。画像形成装置は待機状態時に印刷指令を受信すると、画像形成動作をスタートする。感光ドラム１や中間転写ベルト１３等はメインモータ（不図示）によって所定のプロセススピードで図中矢印方向に回転を始める。感光ドラム１ａは、帯電高電圧電源２０ａにより電圧が印加された帯電ローラ２ａによって一様に帯電され、続いて露光装置１１ａから照射された走査ビーム１２ａによって画像情報に基づいた静電潜像が形成される。現像ユニット８ａ内のトナー５ａは、現像剤塗布ブレード７ａによって負極性に帯電されて現像ローラ４ａに塗布される。そして、現像ローラ４ａには、現像高電圧電源２１ａにより所定の現像電圧が印加される。感光ドラム１ａが回転して感光ドラム１ａ上に形成された静電潜像が現像ローラ４ａに到達すると、静電潜像は負極性のトナーが付着することによって可視化され、感光ドラム１ａ上には第１色目（例えば、Ｙ（イエロー））のトナー像が形成される。他の色Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各ステーション（プロセスカートリッジ９ｂ～９ｄ）も同様に動作する。各色の１次転写位置間の距離に応じたタイミングでコントローラ（不図示）からの書き出し信号を遅らせながら、露光装置１１からの走査ビーム１２による静電潜像が各感光ドラム１ａ～１ｄ上に形成される。それぞれの１次転写ローラ１０ａ～１０ｄにはトナーと逆極性の直流高電圧が印加される。これにより、感光ドラム１ａ～１ｄ上のトナー像が、順に中間転写ベルト１３に転写されて（以下、１次転写という）、中間転写ベルト１３上に多重トナー像が形成される。

その後、トナー像の作像に合わせて、カセット１６に積載されている記録材である用紙Ｐは、給紙ソレノイド（不図示）によって回転駆動される給紙ローラ１７により給送（ピックアップ）される。給送された用紙Ｐは搬送ローラ（不図示）によりレジストレーションローラ（以下、レジストローラという）１８に搬送される。用紙Ｐは、中間転写ベルト１３上のトナー像に同期して、レジストローラ１８によって中間転写ベルト１３と２次転写ローラ２５との当接部である転写ニップ部へ搬送される。２次転写ローラ２５には２次転写高電圧電源２６により、トナーと逆極性の電圧が印加され、中間転写ベルト１３上に担持された４色の多重トナー像が一括して用紙Ｐ上（記録材上）に転写される（以下、２次転写という）。一方、２次転写を終えた後、中間転写ベルト１３上に残留したトナーは、クリーニングユニット２７によって清掃される。２次転写が終了した後の用紙Ｐは、定着手段である定着装置５０へと搬送され、トナー像が定着された用紙Ｐは画像形成物（プリント、コピー）として排出トレー３０に排出される。なお、定着装置５０の定着フィルム５１、ニップ形成部材５２、加圧ローラ５３、ヒータ４０については後述する。

［画像形成装置の制御ブロック図］
図２は画像形成装置の制御部の構成を示すブロック図であり、この図を参照しながら画像形成装置の印刷動作について説明する。ホストコンピュータであるＰＣ１１０は、画像形成装置の内部にあるビデオコントローラ９１に対して、印刷画像の画像データや印刷情報を含んだ印刷指令を送信する。

ビデオコントローラ９１は、ＰＣ１１０から受信した画像データを露光データに変換し、エンジンコントローラ９２内にある露光制御装置９３に転送するとともに、印刷指令をＣＰＵ９４に送信する。露光制御装置９３はＣＰＵ９４により制御され、露光データに応じてレーザ光のオンオフを行う露光装置１１の制御を行う。制御手段であるＣＰＵ９４は、ビデオコントローラ９１から印刷指令を受信すると、画像形成動作をスタートさせる。

エンジンコントローラ９２には、ＣＰＵ９４、メモリ９５等が搭載されている。ＣＰＵ９４は、メモリ９５に予め格納されたプログラムに従って動作する。また、ＣＰＵ９４は、時間を測定するタイマを有しており、メモリ９５には後述する定着装置５０を制御する各種情報が格納されている。高電圧電源９６は、上述した帯電高電圧電源２０、現像高電圧電源２１、１次転写高電圧電源２２、２次転写高電圧電源２６から構成される。また、定着電力制御装置９７は、供給制御部である双方向サイリスタ（以下、トライアックという）５６、電力を供給する発熱体を排他的に選択する切替部としての発熱体切替装置５５２（図１１参照）等から構成される。定着電力制御装置９７は、定着装置５０において電力供給する発熱体を選択し、供給する電力量を決定する。

駆動装置９８はメインモータ９９、定着モータ１００等から構成される。また、センサ１０１は定着装置５０の温度を検知する温度検知手段である定着温度センサ６０、用紙Ｐの幅を検知する紙幅センサ１０２、電圧計５８、電流計５９等からなり、センサ１０１の検知結果はＣＰＵ９４に送信される。ＣＰＵ９４は画像形成装置内のセンサ１０１の検知結果を取得し、検知結果に基づいて、露光装置１１、高電圧電源９６、定着電力制御装置９７、駆動装置９８を制御する。これにより、ＣＰＵ９４は、静電潜像の形成、現像されたトナー像の用紙Ｐへの転写、転写されたトナー像の用紙Ｐへの定着等を行い、ＰＣ１１０から受信した画像データがトナー像として用紙Ｐ上に印刷される画像形成工程の制御を行う。なお、本発明が適用される画像形成装置は、図１で説明した構成の画像形成装置に限定されるものではなく、異なる幅の用紙Ｐを印刷することが可能で、後述するヒータ４０を有する定着装置５０を備える画像形成装置であればよい。

［定着装置の構成］
図３は、本実施例の画像形成装置に使用する定着装置５０の構成を示す図である。図３（ａ）は、定着装置５０の構成を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す定着装置５０を長手方向の中央で切断したときの断面図である。

定着装置５０は、円筒状の定着フィルム５１、定着フィルム５１と共に定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラ５３、定着フィルム５１を加熱するヒータ４０、ヒータ４０を保持するニップ形成部材５２と、長手方向の強度を保持するステー５５とで構成される。

定着フィルム５１は、膜厚５０μｍのポリイミド基材の上に、膜厚２００μｍのシリコーンゴム層、その上に膜厚２０μｍのＰＦＡ離型層が構成されている。加圧ローラ５３は外径１３ｍｍのＳＵＭ芯金、その上に膜厚３．５ｍｍのシリコーンゴム弾性層、更にその上に膜厚４０μｍのＰＦＡ離型層で構成されている。駆動源（不図示）によって加圧ローラ５３を回転させることにより、定着フィルム５１は加圧ローラ５３の駆動を受け、従動回転する。加熱部材であるヒータ４０は定着フィルム５１の内部空間に配置されて、ニップ形成部材５２に保持され、定着フィルム５１の内周面とヒータ４０の表面とが接触する。ステー５５の両端はニップ形成部材５２を加圧し、その加圧力はニップ形成部材５２、定着フィルム５１を介して、加圧ローラ５３が受ける。これにより、定着フィルム５１の外周面と加圧ローラ５３とが押圧接触する定着ニップ部Ｎが形成され、定着フィルム５１は加圧ローラ５３とヒータ４０により挟持される。定着ニップ部Ｎに用紙Ｐが図中、用紙搬送方向から通紙される。ニップ形成部材５２は剛性・耐熱性・断熱性を有する必要があるため、液晶ポリマーで形成されている。

ヒータ４０の裏面（定着フィルム５１と対向する面の反対側）の長手方向の中央部には、温度検知手段である定着温度センサ６０（ここではサーミスタを使用）と安全素子であるサーモスイッチ（不図示）が接触配置されている。本実施例の定着温度センサ６０はチップ抵抗式のサーミスタである（以下、サーミスタ６０という）。上述したＣＰＵ９４は、サーミスタ６０の抵抗値を検知し、抵抗値の検知結果に基づいて、ヒータ４０の温度制御を行う。また、サーミスタ６０は過剰昇温も検知可能である。ヒータ４０の長手方向の両端部には、それぞれサーミスタが配置されており、長手方向の各端部のヒータ４０のヒータ温度を検知することができる。また、サーモスイッチはバイメタルサーモスイッチであり、ヒータ４０とサーモスイッチとは電気的に接続されており、サーモスイッチがヒータ４０の過剰昇温を検知すると、サーモスイッチ内部のバイメタルが動作し、ヒータ４０への電力供給が遮断される。

［ヒータの構成］
図４（ａ）は、本実施例のヒータ４０の構成を説明する図である。図４（ａ）において、上側の右図は、ヒータ４０を加圧ローラ５３側から見たときの上面図であり、左図は、右図に示すヒータ４０を長手方向の中央部で切断したときの断面図である。一方、下図は、上側の右図に示すヒータ４０を短手方向の中央部で切断したときの断面図である。

ヒータ４０は、アルミナなどで形成された板状のセラミック基板４１の上に、銀とパラジウムが主成分の発熱体４２ａ、４２ｂ、発熱体４２ａ、４２ｂよりも抵抗値の低い導電経路４３、及び電力供給用の接点４４ａ、４４ｂが形成された構成となっている。接点４４ａ、４４ｂ以外の領域は、絶縁性のガラス４５でコーティングされている。電力供給用の接点４４ａと接点４４ｂとの間に電圧を印加すると、セラミック基板４１上の発熱体４２ａ、４２ｂが発熱する。セラミック基板４１の寸法は厚さｔ＝１ｍｍ、幅ｗ＝７．０ｍｍ、長さｌ＝２８０ｍｍである。発熱体４２ａ、４２ｂは、長手方向の長さが２２２ｍｍの同一寸法で、セラミック基板４１の短手方向に並列に配置されている。発熱体４２ａ、４２ｂの抵抗値は２１Ωであり、発熱体４２ａ、４２ｂは並列に接続されているので、２つの発熱体４２ａ、４２ｂの合成抵抗値は１０．５Ωになる。上述したように、発熱体４２ａ、４２ｂ、及び導電経路４３はガラス４５で被覆され、絶縁性が保持されている。セラミック基板４１を介してヒータ４０の温度を検知するサーミスタ６０はセラミック基板４１の長手方向中央部に配置されている。ＣＰＵ９４は、サーミスタ６０によるヒータ４０の温度の検知結果に基づいて、発熱体４２ａ、４２ｂに供給する電力量を制御する。

図４（ｂ）は、本実施例のヒータ４０に電力を供給する電力供給経路を説明する模式図である。図４（ｂ）に示すように、ヒータ４０の発熱体４２ａ、４２ｂには、電力供給用の接点４４ａ、４４ｂを介して交流電源５７（図中、ＡＣで表示）から電力が供給される。また、電力供給経路には、発熱体４２ａ、４２ｂに印加された電圧を測定する電圧検知手段である電圧計５８（図中、Ｖで表示）、発熱体４２ａ、４２ｂに流れる電流値を測定する電流検知手段である電流計５９（図中、Ａで表示）が配置されている。スイッチであるトライアック５６は交流電源５７から発熱体４２ａ、４２ｂへの電力供給路の接続／切断を行う。ＣＰＵ９４は、定着ニップ部Ｎが所定の温度となるように、サーミスタ６０により検知されるヒータ４０の温度情報を用いてＰＩ制御を行い、トライアック５６のオン／オフ時間の比率（デューティ）を算出する。そして、ＣＰＵ９４は、算出したデューティに基づいてトライアック５６を制御する。

本発明の目的は、定着部材である定着フィルム５１の非通紙部における温度を精度よく算出することにより、小サイズの用紙Ｐを通紙した後の加圧ローラ５３の冷却化時間を非通紙部の温度に応じて短くする。更に、小サイズの用紙Ｐを通紙した後に大サイズの用紙Ｐを通紙した際のホットオフセットの発生を防止する。そのため、本実施例では、ヒータ４０の非通紙部に供給した積算電力量を算出し、算出した積算電力量から定着フィルム５１の非通紙部の温度を算出する。定着フィルム５１の非通紙部の温度を精度よく算出することにより、小サイズの用紙Ｐを通紙した後の加圧ローラ５３の冷却化時間を必要最小限の時間に設定することができる。以下では、本実施例の具体的な定着部材の温度算出手法について説明する。

［ヒータの通紙部、非通紙部に供給される電力量］
図５は、図４（ｂ）を用いて、ヒータ４０と通紙される小サイズの用紙Ｐ（図中、小サイズ用紙と表示）の位置関係を説明する図である。図５では、小サイズの用紙Ｐの幅方向の中央は、ヒータ４０の発熱体４２ａ、４２ｂの長手方向（図中左右方向）の中央を通過するように通紙されるものとする。図５に示す発熱体４２ａ、４２ｂにおいて、用紙Ｐが通紙される通紙部の領域を領域Ａ、領域Ａの両側の用紙Ｐが通紙されない非通紙部のうち、一方の非通紙部を領域Ｂ（図中左側の非通紙部）、もう一方の非通紙部を領域Ｃ（図中、右側の非通紙部）とする。また、ヒータ４０の発熱体４２ａ、４２ｂの長手方向の長さをＨ、小サイズの用紙Ｐの用紙幅（幅方向の長さ）をｈａ、非通紙部である領域Ｂの長手方向の幅をｈｂ、領域Ｃの長手方向の幅をｈｃとする。上述したように、用紙Ｐはヒータ４０の発熱体４２ａ、４２ｂの長手方向の中央を通紙されるため、領域Ｂの幅ｈｂと領域Ｃの幅ｈｃは同じ長さである。用紙幅ｈａは、ＰＣ１１０から送信される印刷情報に含まれる、用紙Ｐの用紙サイズ情報に基づいて決定してもよいし、画像形成装置が備える紙幅センサ１０２による検知結果に基づいて、用紙Ｐの用紙幅ｈａを決定してもよい。

また、本実施例では、電圧計５８により測定された発熱体４２ａ、４２ｂに印加される電圧情報、及び電流計５９により測定された発熱体４２ａ、４２ｂに流れる電流情報に基づいて、ヒータ４０の発熱体４２ａ、４２ｂに供給された電力量が算出される。交流電源５７からヒータ４０の発熱体４２ａ、４２ｂに供給された電力量をＷＳとし、発熱体４２、４２ｂの通紙部である領域Ａに供給された電力量をＷＳａ、非通紙部である領域Ｂ、領域Ｃに供給され電力量を、それぞれＷＳｂ、ＷＳｃとする。電力量ＷＳは、電力量ＷＳ＝電力量ＷＳａ＋電力量ＷＳｂ＋電力量ＷＳｃにより算出することができる。通紙域である領域Ａの電力量ＷＳａは、電力量ＷＳａ＝（電力量ＷＳ×用紙幅ｈａ／発熱体の長さＨ）の算出式により算出することができる。また、非通紙部である領域Ｂにおける電力量ＷＳｂは、電力量ＷＳｂ＝（電力量ＷＳ×領域幅ｈｂ／発熱体の長さＨ）の算出式により算出される。同様に、非通紙部である領域Ｃにおける電力量ＷＳｃは、電力量ＷＳｃ＝（電力量ＷＳ×領域幅ｈｃ／発熱体の長さＨ）の算出式により算出される。なお、領域幅ｈｂ、ｈｃは同じ長さであり、（発熱体の長さＨ－用紙幅ｈａ）／２により算出される。

本実施例では、ヒータ４０の発熱体の非通紙部に供給された電力量を積算し、積算された電力量から、定着部材の非通紙部の上昇した温度（以下、昇温値という）を算出する。交流電源５７からヒータ４０に供給した積算電力量をＩＷＳ、非通紙部の領域Ｂの積算電力量をＩＷＳｂ、非通紙部の領域Ｃの積算電力量をＩＷＳｃとする。本実施例では、領域Ｂと領域Ｃの領域幅ｈｂ、ｈｃは同じ長さであるため、領域Ｂに供給される電力量と領域Ｃに供給される電力量は同一となる。そのため、以下では、領域Ｂにおける積算電力量を算出し、領域Ｂにおける昇温値の算出についての説明を行い、領域Ｃについての説明は省略する。

［定着部材の非通紙部の昇温値と積算電力量の推移］
最初に、用紙幅の異なる用紙を３種類用意して連続通紙試験を行い、そのときの定着部材の非通紙部における昇温値（最大値）と非通紙部の積算電力量ＩＷＳｂを求め、領域Ｂの積算電力量ＩＷＳｂと非通紙部の昇温値との間に相関関係があるかどうか確認した。連続通紙試験の通紙条件は、以下のとおりである。３種類の用紙Ｌ、Ｍ、Ｎの用紙幅ｈａは、それぞれ２１０ｍｍ、２０５ｍｍ、２００ｍｍであり、用紙Ｌ、Ｍ、Ｎの搬送方向の長さ、坪量は、いずれも２９７ｍｍ、１２８ｇ／ｍ^２である。連続通紙試験では、ヒータ４０に接触配置されているサーミスタ６０の検知温度が２００℃に保持されるように温度制御を実行し、用紙の搬送速度を２００ｍｍ／ｓｅｃ、各用紙の給送間隔を０．２秒とした。なお、ここでの定着部材は、定着装置５０の定着フィルム５１である。

図６（ａ）は、用紙Ｌ、Ｍ、Ｎを定着装置５０の定着ニップ部Ｎに連続して通紙した際の、定着フィルム５１の非通紙部の領域における表面温度の昇温値の推移を示すグラフである。図６（ａ）において、縦軸は定着フィルム５１の非通紙部における表面温度の昇温値（単位：℃）を示し、横軸は時間（単位：ｓｅｃ（秒））を示す。また、図中の実線のグラフは、用紙Ｌを連続通紙したときの温度変化を示し、二点鎖線のグラフは用紙Ｍを連続通紙したときの温度変化を示し、破線のグラフは用紙Ｎを連続通紙したときの温度変化を示している。

図中、黒丸で示すポイントは、用紙Ｌ、Ｍ、Ｎを連続通紙したときに定着フィルム５１の非通紙部の昇温値が２００℃となった時間を示している。図６（ａ）において、用紙Ｌを通紙したときに定着フィルム５１の非通紙部の昇温値が２００℃となった時間Ｔ_Ｌ２００は２６秒である。同様に、用紙Ｍ、用紙Ｎを通紙したときに定着フィルム５１の非通紙部の昇温値が２００℃となった時間Ｔ_Ｍ２００、Ｔ_Ｎ２００は、それぞれ１７秒、１２秒であった。図６（ａ）に示すように、用紙幅の最も小さい用紙Ｎは、定着フィルム５１の昇温スピードが速く、定着フィルム５１の昇温値は、３種類の用紙の中で、最も高い温度で飽和している。

図６（ｂ）は、用紙Ｌ、Ｍ、Ｎを定着装置５０の定着ニップ部Ｎに連続して通紙した際の、発熱体４２ａ、４２ｂの非通紙部の領域Ｂにおける積算電力量ＩＷＳｂの推移を示すグラフである。図６（ｂ）において、縦軸は発熱体４２ａ、４２ｂの非通紙部である領域Ｂに供給された積算電力量ＩＷＳｂ（単位：Ｗ・Ｓ）を示し、横軸は時間（単位：ｓｅｃ（秒））を示す。また、図中の実線のグラフは用紙Ｌを連続通紙したときの積算電力量ＩＷＳｂの変化を示し、二点鎖線のグラフは用紙Ｍを連続通紙したときの積算電力量ＩＷＳｂの変化を示し、破線のグラフは用紙Ｎを連続通紙したときの積算電力量ＩＷＳｂの変化を示している。上述したように、非通紙部の領域Ｂにおける電力量ＷＳｂは、電力量ＷＳｂ＝（電力量ＷＳ×領域幅ｈｂ／発熱体の長さＨ）の算出式により算出される。そして、領域Ｂにおける積算電力量ＩＷＳｂは、算出された電力量ＷＳｂを積算することにより求められる。

図６（ａ）で説明したように、用紙Ｌ、Ｍ、Ｎを連続通紙したときに定着フィルム５１の非通紙部の昇温値が２００℃となった時間は、それぞれ２６秒、１７秒、１２秒であった。図６（ｂ）において、用紙Ｌ、Ｍ、Ｎを連続通紙して、それぞれ２６秒、１７秒、１２秒が経過したときの領域Ｂにおける積算電力量ＩＷＳｂは、用紙Ｌ、Ｍ、Ｎについて、それぞれ２２０（Ｗ・Ｓ）、２２０（Ｗ・Ｓ）、２１５（Ｗ・Ｓ）であった。すなわち、用紙Ｌ、Ｍ、Ｎが連続通紙されて、定着フィルム５１の非通紙部の領域の表面温度が２００℃に到達するまでに、発熱体４２ａ、４２ｂの非通紙部の領域Ｂに供給される積算電力量ＩＷＳｂは、ほぼ同一の値であった。

また、定着フィルム５１の非通紙部の領域の表面温度が１９０℃、１８０℃の場合の、発熱体４２ａ、４２ｂの非通紙部の領域Ｂに供給される積算電力量ＩＷＳｂとの相関関係についても上述した連続通紙試験を行い、相関関係の有無について確認した。図６（ａ）に示すように、用紙Ｌ、Ｍ、Ｎを連続通紙したときに定着フィルム５１の非通紙部の昇温値が１９０℃となった時間は、それぞれ１９秒、１２秒、９秒であった。そして、図６（ｂ）において、用紙Ｌ、Ｍ、Ｎを連続通紙して、それぞれ１９秒、１２秒、９秒が経過したときの領域Ｂにおける積算電力量ＩＷＳｂは、用紙Ｌ、Ｍ、Ｎについて、それぞれ１６５（Ｗ・Ｓ）、１７０（Ｗ・Ｓ）、１７０（Ｗ・Ｓ）であった。また、図６（ａ）に示すように、用紙Ｌ、Ｍ、Ｎを連続通紙したときに定着フィルム５１の非通紙部の昇温値が１８０℃となった時間は、それぞれ１４秒、９秒、６秒であった。そして、図６（ｂ）において、用紙Ｌ、Ｍ、Ｎを連続通紙して、それぞれ１４秒、９秒、６秒が経過したときの領域Ｂにおける積算電力量ＩＷＳｂは、用紙Ｌ、Ｍ、Ｎについて、それぞれ１３０（Ｗ・Ｓ）、１３５（Ｗ・Ｓ）、１３０（Ｗ・Ｓ）であった。その結果、定着フィルム５１の非通紙部に対応する領域の表面温度が１９０℃、１８０℃の場合も、発熱体４２ａ、４２ｂの非通紙部の領域Ｂに供給される積算電力量ＩＷＳｂと相関関係が強いことが確認された。

図７（ａ）は、上述した連続通紙試験の結果に基づいて、定着フィルム５１の非通紙部の昇温値と発熱体４２ａ、４２ｂの非通紙部に供給された積算電力量ＩＷＳｂとの関係を示すグラフである。図７（ａ）の縦軸（Ｙ軸）は定着フィルム５１の非通紙部の昇温値（単位：℃）を示し、横軸（Ｘ軸）は発熱体４２ａ、４２ｂの非通紙部の領域Ｂに供給された積算電力量（単位：Ｗ・Ｓ）を示している。図７（ａ）のグラフは、定着フィルム５１の非通紙部の昇温値が１８０℃、１９０℃、２００℃のときの発熱体４２ａ、４２ｂの非通紙部に供給された積算電力量ＩＷＳｂをプロットした点を通る近似式を表す直線を示している。図７（ａ）に示す直線を示す式を関係式１（第１の算出式）と定義すると、関係式１は、Ｙ＝０．２３Ｘ＋１５０で表される。なお、関係式１を用いて、発熱体４２ａ、４２ｂの非通紙部に供給された積算電力量ＩＷＳｂと、定着フィルム５１の非通紙部の昇温値とを対応づけた表を作成し、積算電力量ＩＷＳｂから定着フィルム５１の非通紙部の昇温値を算出するようにしてもよい。

また、図６（ａ）に示す定着フィルム５１の非通紙部の昇温値のグラフにおいて、用紙Ｌ、Ｍ、Ｎに対応する定着フィルム５１の非通紙部の昇温値が、それぞれ、ある温度に収束するように飽和していることがわかる。具体的には、用紙Ｌ、Ｍ、Ｎの定着フィルム５１の非通紙部の昇温値は、それぞれ２１０℃、２３０℃、２５５℃で飽和している。ここでは、この温度を飽和昇温値（飽和温度）と定義する。次に、飽和昇温値を算出する方法について説明する。

図６（ｂ）は、用紙Ｌ、Ｍ、Ｎを連続通紙した際の、発熱体４２ａ、４２ｂの非通紙部の領域Ｂにおける積算電力量ＩＷＳｂの推移を示すグラフである。ここで、図６（ｂ）に示す用紙Ｌ、Ｍ、Ｎのグラフを、縦軸に示す積算電力量をＹとし、横軸に示す時間をＸとした一次の近似式で示したときの、Ｘの変化量に対するＹの変化量の比率（変化率）、すなわち、一次の近似式の傾きαを求める。用紙Ｌ、Ｍ、Ｎにおける傾きαは、それぞれ７．２、１０．２、１３．３であった。なお、ここでは、用紙Ｌ、Ｍ、Ｎが定着装置５０の定着装置５０の定着ニップ部Ｎに通紙される時間が４秒以降のグラフの傾きを算出している。したがって、図６（ｂ）に示す用紙Ｌ、Ｍ、Ｎの積算電力量ｙを示す一次式は、それぞれ、ｙ＝７．２ｘ、ｙ＝１０．２ｘ、ｙ＝１３．３ｘで近似される。

図７（ｂ）は、上述した連続通紙試験の結果に基づいて、定着フィルム５１の非通紙部の飽和昇温値と、図６（ｂ）のグラフから算出した傾きαとの関係を示すグラフである。図７（ｂ）の縦軸（Ｙ軸）は定着フィルム５１の非通紙部の飽和昇温値（単位：℃）を示し、横軸（Ｘ軸）は図６（ｂ）に示すグラフの傾き、すなわち通紙時間に対する発熱体４２ａ、４２ｂの非通紙部の領域Ｂにおける積算電力量ＩＷＳｂの変化量を示している。図７（ｂ）のグラフは、飽和昇温値が２１０℃、２３０℃、２５５℃の用紙Ｌ、Ｍ、Ｎの図６（ｂ）のグラフで算出された傾きαをプロットした点を通る近似式を表す直線を示しており、傾きαと飽和昇温値との間に相関関係があることが確認できる。図７（ｂ）に示した傾きα（Ｘ）と飽和昇温値（Ｙ）の関係を示す式を関係式２（第２の算出式）と定義すると、関係式２はＹ＝７．４Ｘ＋１５６で表される。

［ヒータの非通紙部における積算電力量と定着フィルムの非通紙部の昇温値との関係］
次に、図７（ａ）に示したヒータ４０の発熱体４２ａ、４２ｂの非通紙部の領域Ｂにおける積算電力量ＩＷＳｂと、定着フィルム５１の非通紙部の昇温値との関係を示す関係式１をベースに、上述した飽和昇温値を考慮した関係式３の算出方法について説明する。ここでは、図７（ａ）で示した関係式１において、関係式１により算出した非通紙部の昇温値が上述した飽和昇温値より高い場合には、関係式１より算出される非通紙部昇温値を飽和昇温値に置き換える関係式３を作成する。具体例として、用紙幅が２０７ｍｍの用紙Ｐを例に説明する。用紙幅が２０７ｍｍの用紙Ｐを通紙した際の傾きαは１１である。そして、上述した関係式２に傾きα＝１１（すなわち、Ｘ＝１１）を代入することにより、飽和昇温値Ｙは２３８℃（≒７．４℃×１１＋１５６℃）と算出される。更に、関係式１において、非通紙部昇温値が２３８℃より高くなる積算電力量に対応する非通紙部昇温値を全て飽和昇温値である２３８℃に置き換える。これにより、最終的な発熱体４２ａ、４２ｂの非通紙部の積算電力量と定着フィルム５１の非通紙部の昇温値との関係は、図８に示すグラフのように表すことができる。

図８は、発熱体４２ａ、４２ｂの非通紙部に供給された積算電力量と定着フィルム５１の非通紙部の昇温値との関係を示すグラフである。図８において、縦軸（Ｙ軸）は定着フィルム５１の非通紙部の昇温値（単位：℃）を示し、横軸（Ｘ軸）は発熱体４２ａ、４２ｂの非通紙部に供給された積算電力量を示している。図８に示すグラフを表す関係式３は、非通紙部の積算電力量をＸ、非通紙部の昇温値をＹとしたときに、Ｘの値が０～３８３までは、関係式１のＹ＝０．２３Ｘ＋１５０を用いてＹの値を算出し、Ｘの値が３８３を超える場合は、Ｙ＝２３８とする。関係式３と印刷終了後の発熱体４２ａ、４２ｂの非通紙部の積算電力量とにより、印刷終了後の定着フィルム５１の非通紙部の昇温値を算出することができる。

［非通紙部の昇温値に応じた定着装置の冷却化時間］
次に、定着フィルム５１の非通紙部の昇温値に対する冷却化時間について説明する。冷却化時間（冷却時間ともいう）とは、用紙幅の狭い小サイズ用紙を通紙することによって、定着装置５０の定着フィルム５１の高温状態の非通紙部の温度を所定の温度まで低下させるための時間（均熱化するための動作を実行する期間）である。また、所定の温度とは、次に印刷する用紙Ｐの用紙幅が直前に印刷した用紙Ｐの用紙幅よりも広い場合でもホットオフセットが生じない温度のことである。定着フィルム５１の非通紙部の温度を所定の温度まで低下させて均熱化することにより、小サイズ用紙を通紙した後に、幅の広い大サイズ紙を通紙してもホットオフセットの発生を抑制することができる。本実施例では、小サイズ用紙を通紙した後の定着フィルム５１の非通紙部の昇温値を算出し、算出された昇温値に応じて、定着フィルム５１の非通紙部の温度を低下させるための冷却化時間を決定する。冷却化時間は、定着フィルム５１の非通紙部の昇温値が高いほど長くし、低いほど短くするように決定する。なお、冷却化時間では、定着装置５０の加圧ローラ５３は回転させた状態でもよいし、回転させずに停止させた状態でもよい。

［定着装置の冷却化の制御シーケンス］
図９は、上述した定着装置５０の定着フィルム５１の非通紙部の昇温値を低下させる冷却化の制御シーケンスを示すフローチャートである。図９に示す処理は、用紙Ｐへの印刷が行われる際に起動され、ＣＰＵ９４により実行される。なお、ＣＰＵ９４は、ヒータ４０の発熱体４２ａ、４２ｂへの電力供給を制御することにより、定着装置５０の定着フィルム５１の温度制御を行うが、図９のフローチャートに示す処理とは別の処理にて実行されるものとする。また、メモリ９５には、発熱体４２ａ、４２ｂの長手方向の長さ情報、上述した関係式１、関係式２が予め格納されているものとする。更に、メモリ９５には、定着フィルム５１の非通紙部の昇温値と定着フィルム５１の非通紙部の温度を所定の温度に低下させるための冷却化時間とを対応づけたテーブルが格納されているものとする。

画像形成装置では、ビデオコントローラ９１は、ＰＣ１１０から印刷指令を受信すると、ＣＰＵ９４に用紙Ｐの情報等を含む印刷指令を送信し、ビデオコントローラ９１から印刷指令を受信したＣＰＵ９４は、用紙Ｐの印刷動作を開始する。なお、ＰＣ１１０からの印刷指令による印刷ジョブは、同じ用紙サイズの用紙Ｐに対する印刷ジョブとする。

ステップ（以下、Ｓという）１００では、ＣＰＵ９４は、ビデオコントローラ９１から受信した印刷指令に含まれる用紙Ｐの情報から用紙幅ｈａと、メモリ９５から発熱体４２ａ、４２ｂの長手方向の長さ情報Ｈを取得する。Ｓ１０１では、ＣＰＵ９４は、発熱体４２ａ、４２ｂの非通紙部の領域Ｂにおける積算電力量ＩＷＳｂを０に設定する。

Ｓ１０２では、ＣＰＵ９４は、電圧計５８により測定された発熱体４２ａ、４２ｂに印加される電圧情報、及び電流計５９により測定された発熱体４２ａ、４２ｂに流れる電流情報を取得する。Ｓ１０３では、ＣＰＵ９４は、Ｓ１０２で取得した電圧情報、電流情報に基づいて、発熱体４２ａ、４２ｂに供給される電力量ＷＳ（＝電圧×電流）を算出する。そして、ＣＰＵ９４は、算出した電力量ＷＳ、用紙Ｐの用紙幅ｈａ、及び発熱体４２ａ、４２ｂの非通紙部の領域Ｂの長手方向の長さ（発熱体の長さＨ－用紙幅ｈａ）／２を用いて、上述した非通紙部の電力量ＷＳｂを算出する。更に、ＣＰＵ９４は、発熱体４２ａ、４２ｂの非通紙部の領域Ｂの積算電力量ＩＷＳｂの値に算出した電力量ＷＳｂを加算して、積算電力量ＩＷＳｂの値を更新し、更新した積算電力量ＩＷＳｂをメモリ９５に保存する。Ｓ１０４では、ＣＰＵ９４は、印刷ジョブが終了したかどうか判断し、印刷ジョブが終了していないと判断した場合には処理をＳ１０２に戻し、印刷ジョブが終了したと判断した場合には処理をＳ１０５に進める。

Ｓ１０５では、ＣＰＵ９４は、更新する毎にメモリ９５に保存されている積算電力量ＩＷＳｂを読み出し、時間推移に伴う積算電力量ＩＷＳｂの変化量を示す傾きαを算出する。Ｓ１０６では、ＣＰＵ９４は、メモリ９５から上述した関係式２を読み出し、読み出した関係式２に、Ｓ１０５で算出した傾きαを代入して、用紙Ｐに対する定着フィルム５１の非通紙部の飽和昇温値を算出する。

Ｓ１０７では、ＣＰＵ９４は、Ｓ１０６で算出した飽和昇温値と、メモリ９５から読み出した関係式１（非通紙部積算電力量と非通紙部昇温値）を用いて、飽和昇温値より高い非通紙部昇温値のすべて飽和昇温値に置き換えた、上述した関係式３を生成する。Ｓ１０８では、ＣＰＵ９４は、メモリ９５に保存された印刷ジョブ終了時の積算電力量ＩＷＳｂを読み出し、読み出した積算電力量ＩＷＳｂをＳ１０７で生成した関係式３に代入して、印刷ジョブ終了時の定着フィルム５１の非通紙部の昇温値を算出する。

Ｓ１０９では、ＣＰＵ９４は、メモリ９５に格納された定着フィルム５１の非通紙部の昇温値と定着フィルム５１の冷却化時間とを対応づけたテーブルから、Ｓ１０８で算出した定着フィルム５１の非通紙部の昇温値に対応する冷却化時間を取得する。Ｓ１１０では、ＣＰＵ９４は、定着装置５０の加圧ローラ５３を停止させて、タイマをリセットしスタートさせる。Ｓ１１１では、ＣＰＵ９４は、タイマを参照して、タイマ値が冷却化時間を経過したかどうか判断する。ＣＰＵ９４はタイマ値が冷却化時間を経過していないと判断した場合には処理をＳ１１１に戻し、タイマ値が冷却化時間を経過していると判断した場合には処理を終了する。

なお、ここでは、冷却化時間には、定着フィルム５１の非通紙部の温度を低下させるために加圧ローラ５３の回転を停止させる処理を行った。例えば、冷却化時間には、定着フィルム５１の非通紙部の温度を低下させるために加圧ローラ５３を回転させ、冷却化時間が経過した後、加圧ローラ５３の回転を停止させる処理を行うようにしてもよい。

また、本実施例では、同じサイズの用紙Ｐに印刷を行う印刷ジョブを例に説明した。例えば、異なるサイズの複数の用紙Ｐに印刷を行う印刷ジョブの場合には、用紙サイズが変更されると、加圧ローラ５３の冷却化処理を行い、冷却化処理が終了すると、次の用紙Ｐの印刷を行うようにしてもよい。

上述したように、本実施例では、発熱体の非通紙部の積算電力量と非通紙部の飽和昇温値に基づいて、定着部材の非通紙部の昇温値を精度よく算出することで、小サイズの用紙を通紙した後の定着装置の冷却化時間を短くしている。そして、定着部材の温度に応じて適切に定着部材の冷却化を実行することにより、小サイズの用紙を通紙した後に大サイズの用紙を通紙してもホットオフセットの発生を防止することができる。

以上説明したように、本実施例によれば、定着装置の定着部材の非通紙部の温度に応じて、定着部材を冷却するための加圧ローラの回転時間を制御することができる。

実施例１では、ヒータの発熱体の非通紙部の領域の電力量を、電圧計と電流計で測定した電圧情報、電流情報に基づいて算出する例について説明した。実施例２では、電圧計及び電流計が設けられていない定着装置におけるヒータの発熱体の非通紙部の領域の電力量算出方法について説明する。

［ヒータの構成］
図１０（ａ）は、本実施例のヒータ４０に電力を供給する電力供給経路を示す模式図である。図１０（ａ）では、実施例１の図５と比べて、電圧計５８及び電流計５９が設けられていない点が異なる。なお、画像形成装置のその他の構成については、実施例１と同様であり、同じ部材には実施例１と同じ符号を用いることにより、ここでの説明は省略する。

本実施例では、メモリ９５は、ヒータ４０の目標温度とサーミスタ６０が検知したヒータ４０の温度との温度差と、ヒータ４０に印加すべき電圧とを対応づけた印加電圧テーブルを有している。また、メモリ９５は、ヒータ４０に印加すべき電圧とトライアック５６をオンする制御信号を出力するタイミング、出力間隔を対応づけた制御信号テーブルも有している。ＣＰＵ９４は、周期的にサーミスタ６０によるヒータ４０の温度検知結果に基づいて、ヒータ４０の目標温度との温度差を検知し、印加電圧テーブルより検知した温度差に応じた印加電圧を取得する。更に、ＣＰＵ９４は、制御信号テーブルより、取得した印加電圧に応じたトライアック５６の制御信号の出力タイミングを決定し、出力タイミングに応じてトライアック５６に制御信号を出力する。なお、本実施例では、ＣＰＵ９４は、制御信号を、交流電源５７の交流電圧波形における半波周期（半周期毎）で出力するものとする。トライアック５６は、ＣＰＵ９４から制御信号が出力されると、交流電圧波形の半周期の間、オン状態となり、交流電源５７からの交流電圧がヒータ４０に供給される。

［交流電圧とトライアックの制御信号との関係］
図１０（ｂ）は、交流電源５７の交流電圧とトライアック５６を駆動する制御信号との関係を説明する図である。図１０（ｂ）において、下側の図は、ＣＰＵ９４から出力されるトライアック５６の制御信号を示しており、制御信号が出力された交流電圧の半周期だけトライアック５６がオン状態となる。上側の図は、ヒータ４０に供給される交流電源５７からの交流電圧（図中、ＡＣ電圧と記載）の波形を示しており、制御信号が出力された半周期だけヒータ４０に交流電圧が供給される。なお、図中のハッチング部分は交流電圧がヒータ４０に交流電圧が供給されている状態を示している。交流電源５７は電圧が１００Ｖ、電源周波数が５０Ｈｚで、ヒータ４０の発熱体４２ａ、４２ｂの合成抵抗は１０．５Ωとする。すると、ヒータ４０に供給される１秒間当たりの最大電力量ＷＳは、ＷＳ＝Ｖ^２／Ｒ＝１００（Ｖ）×１００（Ｖ）／１０．５（Ω）≒９５２［Ｗ］である。５０Ｈｚは１秒間に５０周期（＝１００半波）であり、１半波は１（秒）／１００（回）＝０．０１秒である。したがって、１半波毎のヒータ４０に供給される電力量は、（１００（Ｖ）×１００（Ｖ）／１０．５（Ω））×０．０１（秒）＝９．５２［Ｗ・Ｓ］となる。

本実施例では、ＣＰＵ９４は、トライアック５６に制御信号を出力する都度、電力量９．５２［Ｗ・Ｓ］を積算電力量ＩＷＳに加算する。ヒータ４０の非通紙部の領域Ｂにおける積算電力量ＩＷＳｂは、実施例１で説明した積算電力量ＩＷＳｂ＝ｈｂ／Ｈ×ＩＷＳの計算式によって算出することができる。ヒータ４０の非通紙部の積算電力量を算出した後、非通紙部の飽和昇温値、関係式３、非通紙部の昇温値などの算出方法については、実施例１と同じであるため、ここでの説明は省略する。

なお、本実施例では、発熱体４２ａ、４２ｂの合成抵抗値を１０．５Ω、交流電源５７の交流電圧値を１００Ｖとして電力量を計算した。発熱体４２ａ、４２ｂの抵抗値のばらつきは±７％と小さくため、電力量の測定精度に対する影響は小さい。一方、交流電源５７の電源電圧値のばらつきは使用環境によって変化するため、電力量の測定精度に対する影響はあり得る。ヒータ４０の非通紙部における積算電力量を過少に算出してはならないため、交流電源５７の電源電圧値は想定する最大電圧値とすることが望ましい。発熱体４２ａ、４２ｂの抵抗値、及び交流電源５７の電源電圧値の情報は、予めメモリ９５に格納しておき、ＣＰＵ９４は必要に応じて参照するようにすればよい。

また、実施例１の図９に示すフローチャートは実施例２についても適応可能である。図９では、Ｓ１０２の処理で、ＣＰＵ９４は、電圧計５８、電流計５９で測定された電圧情報、電流情報を取得し、Ｓ１０３の処理では、取得した電圧情報、電流情報を用いて電力量を算出し、積算電力量を更新していた。実施例２の場合には、実施例１と異なり、電圧計５８及び電流計５９が設けられていない。

そこで、図９のフローチャートを実施例２に適用するためには、Ｓ１０２、Ｓ１０３の処理を次のように変更すればよい。Ｓ１０２の処理では、ＣＰＵ９４は、トライアック５６に制御信号を出力するかどうか判断し、制御信号を出力する場合には処理をＳ１０３に進め、制御信号を出力しない場合には、処理をＳ１０４に進める。また、Ｓ１０３の処理では、ＣＰＵ９４は、積算電力量ＩＷＳｂに、交流電圧の半波周期の間にヒータ４０の非通紙部の領域Ｂに供給される電力量９．５２［Ｗ・Ｓ］を加算し、更新した積算電力量ＩＷＳｂをメモリ９５に保存する。

または、Ｓ１０３の処理では、トライアック５６ン制御信号が出力された回数をカウントしておき、Ｓ１０４の処理で印刷ジョブが終了したと判断した場合に、電力量９．５２［Ｗ・Ｓ］にカウント値を乗ずることにより積算電力量を算出するようにしてもよい。

上述したように、本実施例では、トライアック５６の制御信号を出力する毎に交流電源５７から電源周波数の半波周期にヒータ４０に供給される電力量を積算することにより、非通紙部の積算電力量を算出する。そして、実施例１と同様に、発熱体の非通紙部の積算電力量と非通紙部の飽和昇温値に基づいて、定着部材の非通紙部の昇温値を精度よく算出することで、小サイズの用紙を通紙した後の定着装置の冷却化時間を短くすることができる。そして、定着部材の温度に応じて適切に定着部材の冷却化を実行することにより、小サイズの用紙を通紙した後に大サイズの用紙を通紙してもホットオフセットの発生を防止することができる。

実施例１、２のヒータは、１種類の発熱体だけを備えていた。実施例３のヒータは複数の発熱体を備えており、発熱体の使用比率を変更することにより発熱体の非通紙部に供給される電力量を制御する方法について説明する。

［ヒータの構成］
図１１（ａ）は、本実施例のヒータ５４の構成を説明する図である。ヒータ５４は、Ａｌ２Ｏ３材のヒータ基板５４９（厚さｔ＝１ｍｍ、幅ｗ＝６．３ｍｍ、長さｌ＝２８０ｍｍ）上に、銀とパラジウムが主成分の導電材を使用した発熱体、銀が主成分の導通経路、及び電力供給用の接点を有している。なお、幅ｗは図中短手方向の長さ、長さｌは図中長手方向の長さを示す。ヒータ５４は、長手方向の長さが最大の発熱体５４１、５４２、次に長手方向の長さが長い発熱体５４３、そして、最も長手方向の長さが短い発熱体５４４を有している。発熱体５４１、５４２の寸法は、厚さｔ＝１０μｍ、幅ｗ＝０．７ｍｍ、長さｌ＝２２２ｍｍであり、Ａ４サイズの用紙の用紙幅２１０ｍｍに対応している。また、発熱体５４３の寸法は、厚さｔ＝１０μｍ、幅ｗ＝０．７ｍｍ、長さｌ＝１８８ｍｍであり、Ｂ５サイズの用紙の用紙幅１８２ｍｍに対応している。そして、発熱体５４４の寸法は、厚さｔ＝１０μｍ、幅ｗ＝０．７ｍｍ、長さｌ＝１５４ｍｍであり、Ａ５サイズの用紙の用紙幅１４８．５ｍｍに対応している。

発熱体５４１、５４２（第１の発熱体）の一端は、それぞれ電力供給用の接点５４５に電気的に接続され、他端は、それぞれ電力供給用の接点５４６に電気的に接続されている。また、発熱体５４３（第２の発熱体）の一端は電力供給用の接点５４７に接続され、他端は電力供給用の接点５４６に電気的に接続されている。そして、発熱体５４４（第２の発熱体）の一端は電力供給用の接点５４７に接続され、他端は電力供給用の接点５４８に電気的に接続されている。

発熱体５４１、５４２の電気抵抗はいずれも２１Ωであり、電力供給用の接点５４５、５４６間における発熱体５４１、５４２の合成抵抗値は１０．５Ωである。また、発熱体５４３の抵抗値は２４Ωであり、発熱体５４４の抵抗値は２８Ωである。各発熱体５４１、５４２、５４３、５４４の図中短手方向の間隔は、いずれも０．７ｍｍである。

［発熱体の配置］
次に、各発熱体５４１、５４２、５４３、５４４のヒータ基板５４９上の配置について説明する。第１の発熱体である発熱体５４１、５４２は、交流電源５７からの電力供給量が最大の発熱体であり、定着装置５０を短時間で通紙可能な状態に加熱することができる。発熱体５４１、５４２は短時間で加熱可能であるが、最大電圧を印加したときのヒータ基板５４９の熱ムラが大きく、ヒータ基板５４９にひずみが生じる可能性がある。そこで、本実施例では、２つの発熱体５４１、５４２を並列に配置し、１箇所に電力を集中させない構成とした。また、発熱体５４１、５４２をヒータ基板５４９の短手方向の中央に対して対称に配置し、ヒータ基板５４９の熱ムラを低減する構成とした。

一方、第２の発熱体である発熱体５４３、第３の発熱体である発熱体５４４は、ヒータ５４のサイズアップを抑えるために、それぞれ１つずつとしている。また、発熱体５４３、５４４は、発熱体５４１、５４２に比べて長手方向の長さが短く、ヒータ基板５４９の熱ムラに不利な構成となっているため、交流電源５７からの電力供給量を小さくすることにより、ヒータ基板５４９の熱ムラを低減させる構成としている。

［電力供給経路の制御］
次に、各発熱体に電力を供給する電力供給経路の制御について説明する。図１１（ｂ）は、交流電源５７からヒータ５４に電力を供給する電力供給経路を説明する模式図である。図１１（ｂ）において、交流電源５７の一端は、トライアック５５０、５５１の一端と接続され、他端はヒータ５４の電力供給用の接点５４６、及び発熱体切替装置５５２であるＣ接点リレー（以下、リレー５５２という）に接続されている。トライアック５５０の他端は、ヒータ５４の電力供給用の接点５４５と接続されている。一方、トライアック５５１の他端は、リレー５５２、及びヒータ５４の電力供給用の接点５４８と接続されている。スイッチであるリレー５５２は、３つの接点、すなわち、トライアック５５１の他端と接続された接点、交流電源５７の他端と接続された接点、及びヒータ５４の電力供給用の接点５４７と接続された接点の３つの接点を有している。リレー５５２の接点５４７と接続された接点は、ＣＰＵ９４から出力されるリレー制御信号により、トライアック５５１の他端と接続された接点、又は交流電源５７の他端と接続された接点と接続される。

図１１（ｂ）に示すように、本実施例の電力供給経路の構成は、実施例１の図４（ｂ）に示す電力供給経路の構成と比べ、トライアックが１個から２個になっている点、リレー５５２が追加されている点、電圧計５８及び電流計５９が削除されている点が異なる。その他の画像形成装置の構成は実施例１と同様であり、同じ部材には同じ符号を用いることにより、ここでの説明は省略する。

発熱体５４１、５４２に交流電源５７から電力を供給する場合には、ＣＰＵ９４はトライアック５５０に制御信号を出力してトライアック５５０をオンし、ヒータ５４の接点５４５と接点５４６との間に交流電圧を印加させる。発熱体５４３に交流電源５７から電力を供給する場合には、ＣＰＵ９４はトライアック５５１に制御信号を出力してトライアック５５１をオンし、ヒータ５４の接点５４７と接点５４６との間に交流電圧を印加させる。なお、このとき、ＣＰＵ９４は、リレー５５２にリレー制御信号を出力しないため、リレー５５２では、ヒータ５４の接点５４７と接続された接点とトライアック５５１と接続された接点とが接続されている。発熱体５４４に交流電源５７から電力を供給する場合には、ＣＰＵ９４はリレー制御信号を出力し、リレー５５２は、ヒータ５４の接点５４７と接続された接点と交流電源５７と接続された接点とを接続する。そして、ＣＰＵ９４は、リレー５５２の接続を切り替えた後、トライアック５５１に制御信号を出力してトライアック５５１をオンし、ヒータ５４の接点５４７と接点５４８との間に交流電圧を印加させる。

上述したように、発熱体５４１、５４２の合成抵抗値は１０．５Ωであり、発熱体５４３、５４４の抵抗値は、それぞれ２４Ω、２８Ωである。例えば、交流電源５７の供給可能な最大電圧を１２０Ｖ（ボルト）とすると、発熱体５４１、５４２における最大電流値は１１．４３Ａ（アンペア）となり、発熱体５４３における最大電流値は５Ａ、発熱体５４４における最大電流値は４．２９Ａとなる。家庭用の交流電圧線の供給可能な電流値は一般的には１５Ａ以下であり、複数の発熱体（例えば発熱体５４１、５４２と発熱体５４３）に同時に交流電圧を印加すると、電流値が１５Ａを超える可能性がある。そのため、本実施例では、いずれか１つの発熱体に交流電圧を印加する（電力供給を行う）場合には、他の２つの発熱体には交流電源５７からの交流電圧を印加しない制御とする。すなわち、ＣＰＵ９４は、図１１（ｂ）に示すトライアック５５０に制御信号を出力している間は、トライアック５５１には制御信号を出力しない。これにより、トライアック５５０、５５１が同時にオン状態とはならないので、複数の発熱体に交流電源５７の交流電圧が印加されることはない。

［ヒータの電力供給制御］
次に、ヒータ５４への電力供給制御について説明する。例えばＢ５サイズの用紙を通紙する場合は、交流電源５７から電力供給を行う発熱体として、発熱体５４１、５４２と、Ｂ５サイズの用紙幅と長手方向の長さが近しい発熱体５４３を使用する。また、Ａ５サイズの用紙を通紙する場合は、交流電源５７から電力供給を行う発熱体として、発熱体５４１、５４２と、Ａ５サイズの用紙幅と長手方向の長さが近しい発熱体５４４を使用する。

ＣＰＵ９４は、サーミスタ６０によるヒータ５４の温度検知結果に基づいてヒータ５４の目標温度との温度差を検知し、実施例２で説明した印加電圧テーブルより検知した温度差に応じた印加電圧を取得する。更に、ＣＰＵ９４は、実施例２で説明した制御信号テーブルより、取得した印加電圧に応じたトライアック５５０、５５１の制御信号の出力タイミングを決定し、出力タイミングに応じてトライアック５５０、５５１のどちら一方に制御信号を出力する。ＣＰＵ９４は、どちらの発熱体に電力供給を行うかは、予め定められている発熱体の使用比率を参照して、決定する。例えば、発熱体５４１、５４２の使用比率が３０％、発熱体５４３の使用比率が７０％の場合は、０．３秒間は発熱体５４１、５４２に電力供給を行い、０．７秒間は発熱体５４３に電力供給を行うといった使用時間比で、電力供給の制御が行われる。

ところで、用紙を通紙する際の定着装置５０の状態として、ヒータ５４が加熱されておらず冷えた状態と、ヒータ５４が加熱されて温まっている状態の２つの状態がある。定着装置５０が冷えた状態の場合には、通紙する用紙の他に、電力供給を行って加熱する必要がある部材があり、より大きい電力量をヒータ５４に供給して、発熱体５４１、５４２によりヒータ５４全体を温める（加熱する）必要がある。一方、定着装置５０が温まっている状態であれば、冷えた状態に比べてそれほど高い電力量を供給する必要はないが、発熱体５４３、５４４は上述したように電力供給量は小さい。そのため、定着装置５０が冷えた状態と温まっている状態とでは、発熱体５４１、５４２の使用比率を変更する必要がある。すなわち、ＣＰＵ９４は、定着装置５０が冷えた状態では電力供給量の大きい発熱体５４１、５４２の使用比率を高くし、定着装置５０が温まっている状態ではヒータ５４の非通紙部への電力供給量を削減するために、発熱体５４３、５４４の使用比率を高くする。

定着装置５０が冷えた状態か、温まっている状態かの判断は、ヒータ基板５４９に接触配置しているサーミスタ６０による検知温度に基づいて行われる。サーミスタ６０による検知温度が高いほど、定着装置５０は温まっている状態である。本実施例では、サーミスタ６０の検知温度を４つの温度区分に分け、それぞれ暖気レベル１、２、３、４と定義して、暖気レベルが大きいほど、定着装置５０がより温まっている状態であることを示している。

表１は、定着装置５０の暖気レベルの温度定義と、各暖気レベルに応じた発熱体５４１、５４２、５４３、５４４の使用比率を示した表である。表１において、定着装置暖気レベルは、暖気レベル１～４を示し、サーミスタ検知温度は、各暖気レベルに対応するサーミスタ６０の検知温度の範囲を示している。例えば、サーミスタ６０により検知されたヒータ５４の温度が５０℃未満の場合には、定着装置５０の暖気レベルはレベル１となる。同様に、サーミスタ６０により検知されたヒータ５４の検知温度が、例えば８０℃、１２０℃、１５５℃の場合には、それぞれ、暖気レベルはレベル２、レベル３、レベル４となる。また、発熱体の使用比率（単位：％）は、暖気レベルに対応した発熱体の使用比率を示している。左側の発熱体の使用比率は、Ｂ５サイズの用紙を通紙する場合に、定着装置５０の暖気レベルに応じて使用する発熱体５４１、５４２と発熱体５４３の使用比率を示している。一方、右側の発熱体の使用比率は、Ａ５サイズの用紙を通紙する場合に、定着装置５０の暖気レベルに応じて使用する発熱体５４１、５４２と発熱体５４４の使用比率を示している。表１に示すように、暖気レベルが低く、定着装置５０が温まっていない状態ほど、発熱体５４１、５４２の使用比率が高くなるように設定されている。

［ヒータへの電力供給量の算出］
表１に示すように、Ｂ５サイズの用紙を通紙する場合には、発熱体５４１、５４２と発熱体５４３とが使用される。図１２は、Ｂ５サイズの用紙と、発熱体５４１、５４２、発熱体５４３の大きさの関係を説明する図である。図１２（ａ）は、発熱体５４１、５４２とＢ５サイズの用紙の位置関係を示しており、図１２（ｂ）は、発熱体５４３とＢ５サイズの用紙の位置関係を示している。図１２（ａ）において、小サイズ用紙であるＢ５サイズの用紙の用紙幅ｈａは１８２ｍｍである。発熱体５４１、５４２の図中長手方向の長さは同じであり、長さＨ１は２２２ｍｍである。また、発熱体５４１、５４２のＢ５サイズの用紙が通過しない非通紙領域の長さｈｂ１、ｈｃ１はそれぞれ２０ｍｍ（＝（２２２ｍｍ－１８２ｍｍ）／２）である。また、図１２（ｂ）において、発熱体５４３の図中長手方向の長さＨ２は１８８ｍｍであり、発熱体５４３のＢ５サイズの用紙が通過しない非通紙領域の長さｈｂ２、ｈｃ２は、それぞれ３ｍｍ（＝（１８８ｍｍ－１８２ｍｍ）／２）である。

ヒータ５４の発熱体への電力供給量は、実施例２と同様に、ＣＰＵ９４がトライアック５５０、５５１に出力した制御信号の回数に基づいて電力量を積算する。例えば、発熱体５４１、５４２の合成抵抗値を１０．５Ω、交流電源５７の交流電圧を１００Ｖ、電源周波数を５０Ｈｚとする。すると、電源周波数の１半波（０．０１秒）あたりの電力量は、（１００（Ｖ）×１００（Ｖ）／１０．５（Ω））×０．０１（秒）＝９．５２［Ｗ・Ｓ］となる。一方、発熱体５４３の抵抗値を２４Ω、交流電源５７の交流電圧を１００Ｖ、電源周波数を５０Ｈｚとすると、電源周波数の１半波あたりの電力量は、（１００（Ｖ）×１００（Ｖ）／２４（Ω））×０．０１（秒）＝４．１６［Ｗ・Ｓ］となる。

図１３は、発熱体５４１、５４２と発熱体５４３の使用比率が５０％：５０％のときの、各発熱体に印加した交流電圧（ＡＣ電圧）波形と、トライアック５５０、５５１をオンする制御信号の関係を示した図である。図１３では、交流電圧波形における８半波を制御単位としている。図１３では、発熱体５４１、５４２に８半波分の時間である０．０８秒（＝０．０１秒／半波×８半波）間、電力供給を行った後、電力供給先を発熱体５４３に切り替える。そして、次に発熱体５４３に８半波時間である０．０８秒間、電力供給を行った後、再度、電力供給先を発熱体５４１、５４２に切り替えている。

ＣＰＵ９４は、発熱体５４１、５４２に交流電圧を印加するために、トライアック５５０に出力した制御信号の回数Ｔ１をカウントし、制御信号を出力する都度、電力量９．５２［Ｗ・Ｓ］を発熱体５４１、５４２の積算電力量ＩＷＳ１に加算する。発熱体５４１、５４２使用時の非通紙部の領域における積算電力量ＩＷＳｂ１は、ＩＷＳｂ１＝積算電力量ＩＷＳ１×（発熱体５４１、５４２の非通紙部の長さｈｂ１／発熱体５４１、５４２の発熱体の長さＨ１）の式によって算出することができる。同様に、ＣＰＵ９４は、発熱体５４３に交流電圧を印加するために、トライアック５５１に出力した制御信号の回数Ｔ２をカウントし、制御信号を出力する都度、電力量４．１６［Ｗ・Ｓ］を発熱体５４３の積算電力量ＩＷＳ２に加算する。発熱体５４３使用時の非通紙部の領域における積算電力量ＩＷＳｂ２は、ＩＷＳｂ２＝積算電力量ＩＷＳ２×（発熱体５４３の非通紙部の長さｈｂ２／発熱体５４３の発熱体の長さＨ２）の式によって算出することができる。そして、ＣＰＵ９４は、算出した発熱体５４１、５４２の非通紙部の積算電力量ＩＷＳｂ１と、発熱体５４３の非通紙部の積算電力量ＩＷＳｂ２を合算して、ヒータ５４における非通紙部の積算電力量ＩＷＳｂを算出する。

［ヒータの非通紙部における積算電力量と定着フィルムの非通紙部の昇温値との関係］
図１４（ａ）は、定着装置５０の暖気レベルが１（Ｌｖ１）（発熱体５４１、５４２と発熱体５４３の使用比率が５０％：５０％）のときの、ヒータ５４の非通紙部の領域における積算電力量ＩＷＳｂの時間推移を示すグラフである。図１４（ａ）において、縦軸はヒータ５４の非通紙部の領域における積算電力量ＩＷＳｂ（単位：Ｗ・Ｓ）を示し、横軸は時間（単位：ｓｅｃ（秒））を示している。発熱体の長さが異なるため、発熱体５４１、５４２の使用時と発熱体５４３の使用時におけるヒータ４０の非通紙部の領域における電力量が異なる。また、上述したように、発熱体５４１、５４２と発熱体５４３を交互に使用するため、図１４（ａ）に示すように、非通紙部の領域における積算電力量ＩＷＳｂは階段状に推移していく。実施例１、２で説明したように、ＣＰＵ９４は、積算電力量の時間推移に基づいて、傾きαを算出し、図１４（ａ）に示すグラフの傾きαは、１４．９であった。実施例１で説明した図７（ｂ）の関係式２であるＹ＝７．４Ｘ＋１５６を用いて、傾きαが１４．９のときの飽和昇温値を算出すると、飽和昇温値は２６６℃（≒７．４℃×１４．９＋１５６℃）と算出される。

次に、実施例１の図７（ａ）の関係式１（Ｙ＝０．２３Ｘ＋１５０）において非通紙部の領域における昇温値が飽和昇温値より高い場合には、関係式１の非通紙部の領域における昇温値を、関係式２で算出した飽和昇温値に置き換える。図１４（ｂ）は、飽和昇温値を置き換えた後の、ヒータ５４の非通紙部の積算電力量（単位：Ｗ・Ｓ）と定着フィルム５１の非通紙部の昇温値（単位：℃）との関係を示す関係式３をグラフで示した図である。ＣＰＵ９４は、関係式３とプリント終了後のヒータ５４の非通紙部の領域における積算電力量とに基づいて、プリント終了後の定着フィルム５１の非通紙部の昇温値を算出する。そして、ＣＰＵ９４は、実施例１、２と同様に、算出した定着フィルム５１の非通紙部における昇温値から定着装置５０の冷却化時間を決定し、定着装置５０に冷却化動作を実行する。上述した説明は、Ｂ５サイズの用紙を通紙した場合の説明であったが、発熱体５４１、５４２と発熱体５４４を使用するＡ５サイズの用紙を通紙する場合においても、同様の手順で対応すればよい。なお、本実施例についても、実施例１の図９に示すフローチャートにおいて、発熱体の非通紙部の積算電力量を算出する処理を変更する必要があるが、図９のフローチャートを実施例３に適用することは可能である。

上述したように、本実施例では、ヒータ５４が長さの異なる発熱体を複数有している場合でも、それぞれの発熱体の非通紙部の電力量に基づいて、ヒータ５４全体の非通紙部の電力量を算出する。ヒータ５４全体の非通紙部の電力量を算出することにより、実施例１、２と同様に、発熱体の非通紙部の積算電力量と非通紙部の飽和昇温値に基づいて、定着部材の非通紙部の昇温値を精度よく算出することができる。これにより、小サイズの用紙を通紙した後の定着装置の冷却化時間を短くすることができる。そして、定着部材の温度に応じて適切に定着部材の冷却化を実行することにより、小サイズの用紙を通紙した後に大サイズの用紙を通紙してもホットオフセットの発生を防止することができる。

上述した実施例１～３では、ヒータの発熱体の非通紙部に供給される電力量に基づいて非通紙部の領域の昇温値を算出し、算出した昇温値に基づいて定着装置の冷却化時間を決定した。実施例４では、簡易な方法でヒータの発熱体の飽和昇温値を算出し、算出した飽和昇温値を非通紙部の領域の昇温値として定着装置の冷却化時間を決定する方法について説明する。なお、本実施例の画像形成装置や定着装置、ヒータの構成は実施例３と同様であり、同じ装置、部材には同じ符号を使用することにより、ここでの説明を省略する。

［Ｂ５用紙通紙時の発熱体の使用比率と飽和昇温値の関係］
Ｂ５サイズの用紙を使用して、発熱体５４１、５４２、発熱体５４３の使用比率と、定着フィルム５１の非通紙部の領域における飽和昇温値との関係を確認する通紙試験を行った。発熱体５４１、５４２、発熱体５４３の使用比率は、上述した表１と同様、定着装置５０の暖気レベル１～４に応じて、４種類とした。通紙試験では、坪量１２８ｇ／ｍ^２のＢ５サイズの用紙を使用し、ヒータ５４に接触配置されたサーミスタ６０の検知温度が２００℃に保持されるように温度制御を実行し、用紙の搬送速度を２００ｍｍ／ｓｅｃ、各用紙の給送間隔を０．２秒とした。

表２は、Ｂ５サイズの用紙の通紙試験の結果をまとめた表である。表２は定着装置５０の暖気レベル（１～４）、Ｂ５用紙を通紙する場合の暖気レベルに対応した発熱体５４１、５４２、発熱体５４３の使用比率（単位：％）、定着フィルム５１の非通紙部の領域の暖気レベルに応じた飽和昇温値（単位：℃）から構成されている。表２に示すように、暖気レベル１における発熱体５４１、５４２、発熱体５４３の使用比率は５０％：５０％であり、このときの飽和昇温値は２２７℃であった。同様に、暖気レベル２における発熱体５４１、５４２、発熱体５４３の使用比率は３０％：７０％であり、このときの飽和昇温値は２１１℃であった。また、暖気レベル３における発熱体５４１、５４２、発熱体５４３の使用比率は２０％：８０％であり、このときの飽和昇温値は２０３℃であった。そして、暖気レベル４における発熱体５４１、５４２、発熱体５４３の使用比率は１０％：９０％であり、このときの飽和昇温値は１９５℃であった。

図１５（ａ）は、表２に示す発熱体５４３の使用率と対応する飽和昇温値をプロットしたグラフであり、縦軸は定着フィルム５１の飽和昇温値（単位：℃）、横軸は発熱体５４３の使用率（単位：％）を示している。図１５（ａ）に示すように、発熱体５４３の使用率と飽和昇温値との相関関係が高いことがわかる。図１５（ａ）にプロットされた点を結ぶ直線を、Ｂ５サイズの用紙を通紙した場合の関係式４と定義すると、関係式４は、発熱体５４３の使用率をＸ、飽和昇温値をＹとすると、Ｙ＝－０．８Ｘ＋２６７で表される。

［Ａ５用紙通紙時の発熱体の使用比率と飽和昇温値の関係］
Ａ５サイズの用紙についても、発熱体５４１、５４２、発熱体５４４の使用比率と、定着フィルム５１の非通紙部の領域における飽和昇温値との関係を確認する通紙試験を行った。発熱体５４１、５４２、発熱体５４４の使用比率は、上述した表１と同様、定着装置５０の暖気レベル１～４に応じて、４種類とした。通紙試験では、坪量１２８ｇ／ｍ^２のＡ５サイズの用紙を使用し、ヒータ５４に接触配置されたサーミスタ６０の検知温度が２００℃に保持されるように温度制御を実行し、用紙の搬送速度を２００ｍｍ／ｓｅｃ、各用紙の給送間隔を０．２秒とした。

表３は、Ａ５サイズの用紙の通紙試験の結果をまとめた表である。表３は定着装置５０の暖気レベル（１～４）、Ａ５用紙を通紙する場合の暖気レベルに対応した発熱体５４１、５４２、発熱体５４４の使用比率（単位：％）、定着フィルム５１の非通紙部の領域の暖気レベルに応じた飽和昇温値（単位：℃）から構成されている。表３に示すように、暖気レベル１における発熱体５４１、５４２、発熱体５４４の使用比率は５０％：５０％であり、このときの飽和昇温値は２２０℃であった。同様に、暖気レベル２における発熱体５４１、５４２、発熱体５４４の使用比率は３０％：７０％であり、このときの飽和昇温値は２０４℃であった。また、暖気レベル３における発熱体５４１、５４２、発熱体５４４の使用比率は２０％：８０％であり、このときの飽和昇温値は１９６℃であった。そして、暖気レベル４における発熱体５４１、５４２、発熱体５４４の使用比率は１０％：９０％であり、このときの飽和昇温値は１８５℃であった。

図１５（ｂ）は、表３に示す発熱体５４４の使用率と対応する飽和昇温値をプロットしたグラフであり、縦軸は定着フィルム５１の飽和昇温値（単位：℃）、横軸は発熱体５４４の使用率（単位：％）を示している。図１５（ｂ）に示すように、発熱体５４４の使用率と飽和昇温値との相関関係が高いことがわかる。図１５（ｂ）にプロットされた点を結ぶ直線を、Ａ５サイズの用紙を通紙した場合の関係式４（第３の算出式）と定義すると、関係式４は、発熱体５４４の使用率をＸ、飽和昇温値をＹとすると、Ｙ＝－０．８６Ｘ＋２６３．６で表される。

なお、その他のサイズの用紙についても、同様の方法により通紙試験を行い、それぞれの用紙に応じた関係式４を算出する。そして、算出された関係式は、Ｂ５サイズ、Ａ５サイズの関係式４を含めて、メモリ９５に格納される。そして、本実施例では、予めメモリ９５に格納されている関係式４と、暖気レベルに応じた発熱体５４３、５４４の使用比率とに基づいて、定着フィルム５１の非通紙部における飽和昇温値を算出する。そして、算出された飽和昇温値を定着フィルム５１の非通紙部の昇温値とし、非通紙部の昇温値に対応する冷却化時間を決定する。

［定着装置の冷却化の制御シーケンス］
図１６は、本実施例の定着装置５０の定着フィルム５１の非通紙部の昇温値を低下させる冷却化の制御シーケンスを示すフローチャートである。図１６に示す処理は、用紙Ｐへの印刷が行われる際に起動され、ＣＰＵ９４により実行される。ＣＰＵ９４は、ヒータ５４の発熱体５４１、５４２、５４３、５４４への電力供給を上述した表２、３に示す使用比率に基づいて制御することにより、定着装置５０の定着フィルム５１の温度制御を行う。なお、定着装置５０の定着フィルム５１の温度制御は、図１６のフローチャートに示す処理とは別の処理にて実行されるものとする。また、メモリ９５には、上述した表２、表３の情報、及び関係式４が予め格納されているものとする。更に、メモリ９５には、定着フィルム５１の非通紙部の昇温値と定着フィルム５１の非通紙部の温度を所定の温度に低下させるための冷却化時間とを対応づけたテーブルが格納されているものとする。なお、ＰＣ１１０からの印刷指令による印刷ジョブは、同じ用紙サイズの用紙Ｐに対する印刷ジョブとする。

Ｓ２００では、ＣＰＵ９４は、ビデオコントローラ９１から受信した印刷指令に含まれる用紙Ｐの情報から用紙Ｐの種類情報（Ｂ５サイズ、Ａ５サイズ等）を取得する。また、ＣＰＵ９４は、サーミスタ６０が検知したヒータ４０の温度に基づいて、定着装置５０の暖気レベル（１～４）を決定する。Ｓ２０１では、ＣＰＵ９４は、Ｓ２００で取得した用紙Ｐの種類情報と、Ｓ２００で決定した定着装置５０の暖気レベルとに基づいて、メモリ９５に格納された表２又は表３より、発熱体の使用比率を取得する。例えば、印刷ジョブに使用する用紙がＢ５サイズの場合には、ＣＰＵ９４は、表２を用いて定着装置５０の暖気レベルに対応する発熱体５４３の使用比率を取得する。同様に、印刷ジョブに使用する用紙がＡ５サイズの場合には、ＣＰＵ９４は、表３を用いて定着装置５０の暖気レベルに対応する発熱体５４４の使用比率を取得する。

Ｓ２０２では、ＣＰＵ９４は、Ｓ２０１で取得した使用比率の発熱体に対応した関係式４をメモリ９５より読み出し、関係式４に該当の発熱体の使用比率を代入することで、定着フィルム５１の飽和昇温値を算出する。Ｓ２０３では、ＣＰＵ９４は、印刷ジョブが終了したかどうか判断し、終了したと判断した場合には、処理をＳ２０４に進め、終了していないと判断した場合には処理をＳ２０３に戻す。

Ｓ２０４では、ＣＰＵ９４は、Ｓ２０２で算出した定着フィルム５１の飽和昇温値を定着フィルム５１の非通紙部の領域の昇温値に決定する。Ｓ２０５では、ＣＰＵ９４は、メモリ９５に格納された定着フィルム５１の非通紙部の昇温値と定着フィルム５１の冷却化時間とを対応づけたテーブルから、Ｓ２０４で決定した定着フィルム５１の非通紙部の昇温値に対応する冷却化時間を取得する。

Ｓ２０６では、ＣＰＵ９４は、定着装置５０の加圧ローラ５３を停止させ、タイマをリセットしスタートさせる。Ｓ２０７では、ＣＰＵ９４は、タイマを参照して、タイマ値が冷却化時間を経過したかどうか判断する。ＣＰＵ９４はタイマ値が冷却化時間を経過していないと判断した場合には処理をＳ２０７に戻し、タイマ値が冷却化時間を経過していると判断した場合には処理を終了する。なお、ここでは、冷却化時間には、定着フィルム５１の非通紙部の温度を低下させるために加圧ローラ５３の回転を停止させる処理を行った。例えば、冷却化時間には、定着フィルム５１の非通紙部の温度を低下させるために加圧ローラ５３を回転させ、冷却化時間が経過した後、加圧ローラ５３の回転を停止させる処理を行うようにしてもよい。

上述したように、本実施例では、使用する用紙のサイズと定着装置の暖気レベルに基づいて決定した発熱体の使用比率で定着フィルム５１の飽和昇温値を算出し、算出した飽和昇温値を非通紙部の昇温値としている。実施例４は、簡易な方法で定着フィルム５１の非通紙部の昇温値を決定しているため、上述した実施例１～３に比べて、非通紙部の昇温値の精度は低下することになり、冷却化時間が長くなる。しかしながら、定着装置５０の暖気レベルに応じた冷却化時間が確保されるため、ホットオフセットの発生を防止することができる。

４０ヒータ
４２ａ、４２ｂ発熱体
５０定着装置
５１定着フィルム
５３加圧ローラ
９４ＣＰＵ

Claims

筒状のフィルムと、
前記フィルムの外周面に当接し、ニップ部を形成する加圧ローラと、
発熱体を有するヒータと、
を有し、前記ニップ部において前記ヒータの熱により記録材上のトナー像を記録材に定着する定着装置と、
前記ニップ部に搬送される記録材が通過する前記ニップ部の領域を第１領域、前記ニップ部に搬送される記録材が通過しない前記ニップ部の領域を第２領域とした場合、前記第２領域に対応する発熱体に供給される積算電力量を算出する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、算出した前記積算電力量に基づいて、記録材が前記ニップ部を通過した後の前記ニップ部を均熱化するための動作を決定することを特徴とする画像形成装置。
前記ヒータは、交流電源から電力を供給されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記交流電源から前記ヒータへの電力供給路の接続又は切断を行うスイッチを備え、
前記制御手段は、前記交流電源の電源周波数の半周期毎に、前記スイッチを制御する制御信号を出力することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記交流電源から前記ヒータに印加される電圧を検知する電圧検知手段と、
前記交流電源から前記ヒータに流れる電流を検知する電流検知手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記電圧検知手段により検知された電圧値と、前記電流検知手段により検知された電流値と、前記ニップ部を通過する記録材の搬送方向と直交する方向の長さと、前記ヒータの長手方向の長さとに、基づいて、前記発熱体の前記第２領域に供給される前記積算電力量を算出することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
前記発熱体に供給される電力量は、前記電圧値と前記電流値とに基づいて算出されることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記電源周波数の半周期の間に前記発熱体に供給される電力量と、前記ヒータへの前記電力供給路を接続するために出力された前記制御信号の数と、前記ニップ部を通過する記録材の搬送方向と直交する方向の長さと、前記ヒータの長手方向の長さとに、基づいて、前記発熱体の前記第２領域に供給される前記積算電力量を算出することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
前記発熱体に供給される電力量は、前記交流電源の電圧値と、前記発熱体の抵抗値と、に基づいて算出されることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
前記ヒータは、長手方向の長さが異なる複数の発熱体を有し、
前記交流電源から前記複数の発熱体への電力供給路の接続又は切断を行う複数のスイッチを備え、
前記制御手段は、前記交流電源の電源周波数の半周期毎に、前記ニップ部を通過する記録材の搬送方向と直交する方向の長さに応じて、複数の前記スイッチを制御する制御信号を出力して、前記複数の発熱体への電力供給を行うことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記電源周波数の半周期において、２つ以上の前記発熱体への電力供給を行わないように前記複数のスイッチを制御することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
記録材の印刷が開始されるときの前記ヒータの温度を検知する温度検知手段を有し、
前記制御手段は、前記温度検知手段により検知された前記ヒータの温度に基づいて、前記複数の発熱体のうち、第１の発熱体、及び前記長手方向の長さが前記第１の発熱体よりも短く、かつ前記ニップ部を通過する記録材の搬送方向と直交する方向の長さに近い第２の発熱体に電力供給を行う比率を決定することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
前記第１の発熱体に電力供給を行う前記比率は、前記温度検知手段により検知された前記ヒータの温度が低いほど大きくなり、前記第２の発熱体に電力供給を行う前記比率は、前記温度検知手段により検知された前記ヒータの温度が高いほど大きくなることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記電源周波数の半周期の間に前記第１の発熱体に供給される電力量と、前記第１の発熱体への電力供給路を接続するために出力された前記制御信号の数と、前記電源周波数の半周期の間に前記第２の発熱体に供給される電力量と、前記第２の発熱体への電力供給路を接続するために出力された前記制御信号の数と、前記ニップ部を通過する記録材の搬送方向と直交する方向の長さと、前記第１の発熱体の前記長手方向の長さと、前記第２の発熱体の前記長手方向の長さと、に基づいて、前記第１の発熱体及び前記第２の発熱体の前記第２領域に供給される積算電力量を算出することを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
前記第１の発熱体に供給される電力量は、前記交流電源の電圧値と、前記第１の発熱体の抵抗値と、に基づいて算出され、
前記第２の発熱体に供給される電力量は、前記交流電源の電圧値と、前記第２の発熱体の抵抗値と、に基づいて算出されることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
前記フィルムの前記第２領域の温度を算出する温度算出手段を備え、
前記温度算出手段は、前記制御手段により算出された前記積算電力量から前記フィルムの前記第２領域の温度を算出する第１の算出式を有していることを特徴とする請求項５、請求項７、請求項１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記温度算出手段は、前記制御手段により算出された前記積算電力量の時間あたりの変化率から前記フィルムの前記第２領域の飽和温度を算出する第２の算出式を有し、前記第１の算出式により算出した前記フィルムの前記第２領域の温度が前記第２の算出式により算出した前記飽和温度よりも高い場合には、前記飽和温度を前記フィルムの前記第２領域の温度とすることを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。
前記フィルムの前記第２領域の温度を算出する温度算出手段を備え、
前記温度算出手段は、第１の発熱体、及び前記第２の発熱体に電力供給を行う前記比率から前記フィルムの前記第２領域の飽和温度を算出する第３の算出式を有し、前記第３の算出式により算出された前記飽和温度を前記フィルムの前記第２領域の温度とすることを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記フィルムの前記第２領域の温度と、前記フィルムの前記第２領域の温度を所定の温度に低下させるための前記フィルムの冷却時間と、を対応づけた情報を有し、前記情報と前記温度算出手段により算出された前記フィルムの前記第２領域の温度とに基づいて、前記フィルムの冷却時間を決定することを特徴とする請求項１５又は請求項１６に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記均熱化するための動作を実行する期間、前記加圧ローラは停止させる、又は前記加圧ローラは駆動させることを特徴とする請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記ヒータは前記フィルムの内部空間に配置されており、前記ヒータと前記加圧ローラで前記フィルムを挟持しており、記録材上の画像は前記ニップ部で前記フィルムを介して加熱される請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載の画像形成装置。