JP4520172B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、サイズの異なる記録媒体に対してそれぞれ画像形成をおこなうことができる画像形成装置に関するものである。

従来から、複写機等の画像形成装置において、定着ローラ等の定着部材における局部的な温度上昇を防止すること等を目的として、画像形成をおこなう記録媒体のサイズに応じて定着装置の定着部材の加熱範囲を可変する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
ここで、サイズの異なる記録媒体とは、ＪＩＳ寸法のＡ列やＢ列における種々の定形サイズの記録媒体の他に、不定形サイズの記録媒体も含まれる。

このようなサイズの異なる記録媒体を定着装置で定着する場合には、記録媒体の幅方向（搬送方向に直交する方向である。）の大きさ（幅）に応じて、定着部材の幅方向の熱分布も変動してしまう。例えば、幅の小さな記録媒体を通紙して定着する場合には、その記録媒体の幅に対応する定着部材の位置（通紙位置である。）では熱が多く奪われて、その他の位置（非通紙位置である。）に比べて定着温度が低くなる。このような現象は、幅の小さな記録媒体を連続的に通紙するような場合に、特に顕著になる。

したがって、このような現象の直後に、幅の大きな記録媒体を通紙して定着すると、その記録媒体上の幅方向中央（小さな記録媒体の幅に対応する領域である。）にて定着不良が発生することがある。また、このような不具合を防止するために、定着部材の幅方向中央の定着温度を基準として定着部材の幅方向全域の定着温度を制御しようとすると、定着部材の幅方向両端の定着温度が上昇してしまい、記録媒体上の対応する位置にホットオフセットが発生してしまう。

このような問題は、同一サイズの記録媒体であっても、長手方向を搬送方向とした後に、短手方向（長手方向に直交する方向である。）を搬送方向にした場合にも起こりうる。例えば、Ａ４サイズの記録媒体を縦搬送（短手方向が幅方向となる搬送である。）した後に、Ａ４サイズの記録媒体を横搬送（長手方向が幅方向となる搬送である。）するような場合である。

このような問題を解決するために、記録媒体のサイズに応じて定着ローラ（定着部材）の加熱範囲を可変する技術が開示されている。
具体的に、特許文献１等では、電磁誘導加熱によるベルト定着方式の定着装置に、記録媒体の幅方向のサイズに応じた複数の磁場発生手段を設ける技術が開示されている。そして、定着装置を立ち上げた後に、通紙される記録媒体の幅方向サイズに応じた磁場発生手段を用いることで、定着ローラの非通紙位置における温度上昇を抑止している。

特開２００１−１１７４０１号公報

上述した従来の画像形成装置は、定着装置を立ち上げるときに無駄なエネルギー消費が生じる場合があった。

近年の画像形成装置の定着装置においては、省エネルギー化とユーザーの操作性向上とを両立させることを目的として、画像形成時以外でのエネルギー消費を少なく、立ち上げ時間を短くすることが求められている。

熱ローラ方式や定着ベルト方式等の定着方式に係わらず、定着ローラ等の定着部材の表面温度を所望の定着温度に維持するには、多くのエネルギーが消費される。そのために、画像形成をおこなわない待機時には、定着装置に電力を供給しない場合が多い。このとき、定着部材の定着温度は、待機時の時間が長いほど低下することになる（最終的に室温とほぼ同じ温度で飽和する。）。
他方、待機状態の定着部材を再び立ち上げるときに、昇温時間が長くなってしまうと、多くのエネルギーが消費されて省エネルギー化が充分に満足されないことに加え、ユーザーの使い勝手が悪くなってしまう。

上述の特許文献１等の技術は、電磁誘導加熱によるベルト定着方式の定着装置であるために、熱ローラ方式の定着装置に比べて、立ち上げ時間（ウォームアップ時間）を短くできることが知られている。したがって、ベルト定着方式の定着装置は、熱ローラ方式のものに比べて、省エネルギー化されるとともに、ユーザーの操作性が向上される。
また、特許文献１等の技術では、記録媒体の幅方向のサイズに応じた複数の磁場発生手段を設けて、定着装置を立ち上げた後に通紙される記録媒体の幅方向サイズに応じた磁場発生手段を用いることで、定着ローラの非通紙位置における温度上昇を抑止している。

ところが、従来の定着装置では、立ち上げ後の画像形成の使用形態に係わらず、その立ち上げ時には定着部材の幅方向全域を一様に昇温しているために、エネルギーと昇温時間との浪費があった。すなわち、記録媒体の幅方向サイズに応じた磁場発生手段を備えた定着装置であっても、立ち上げ時には、最大サイズの記録媒体を想定して定着部材の幅方向全域を加熱していた。したがって、立ち上げ後に最大サイズよりも小さなサイズの記録媒体が通紙されるような場合には、定着部材の非通紙位置に対しての加熱に係わるエネルギー消費が無駄になっていた。

このような問題は、取扱う記録媒体の最大サイズから最小サイズまでの大きさが大きい画像形成装置では、特に無視できない問題である。
また、このような問題は、ベルト定着方式の定着装置以外の、熱ローラ方式の定着装置等であっても、その定着方式の範囲で省エネルギー化とユーザーの操作性向上とを達成するためには共通の問題となる。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、定着装置を立ち上げるときに無駄なエネルギー消費と昇温時間とが生じない、エネルギー効率及び作業効率の高い画像形成装置を提供することにある。

前記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、搬送される記録媒体上のトナー像を加熱して当該トナー像を当該記録媒体に定着させる定着部材と、前記定着部材を加熱するとともに、前記定着部材の加熱範囲を可変できる加熱部材と、を有し、前記加熱部材は、前記定着部材を加熱して立ち上げるときに、該定着部材に搬送される前記記録媒体の搬送方向に直交する幅方向の大きさに応じて前記加熱範囲を可変する定着装置を備えた画像形成装置において、前記記録媒体の長手方向を前記幅方向として複数の記録媒体を搬送するときの単位時間当たりの搬送枚数が当該記録媒体の短手方向を前記幅方向として複数の記録媒体を搬送するときの単位時間当たりの搬送枚数よりも大きくなるように制御され、前記記録媒体の長手方向及び短手方向のいずれかを当該記録媒体の前記幅方向として選択的に当該記録媒体を搬送できる場合に、前記定着部材の立ち上げに要する時間と、前記定着される複数の記録媒体の枚数を前記単位時間当たりの搬送枚数で除した搬送時間と、を加算した総時間が短くなるように、前記定着される複数の記録媒体の枚数に応じて前記搬送方向を選択することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記加熱部材は、前記幅方向の大きさが小さいときには前記幅方向の大きさが大きいときよりも前記加熱範囲を幅方向に短くすることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置において、前記定着される複数の記録媒体の枚数が所定枚数以下のときには、前記記録媒体の短手方向を前記幅方向として前記複数の記録媒体を搬送するように前記搬送方向を選択することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一つに記載の画像形成装置において、前記定着部材の立ち上げに要する時間は、当該定着部材の立ち上げを開始したときの当該定着部材の表面温度に基いて求められることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れか一つに記載の画像形成装置において、前記定着部材の立ち上げに要する時間は、可変される前記加熱範囲に基いて求められることを特徴とする。

なお、本願において、定着部材の「立ち上げ」とは、加熱部材によって定着部材を加熱して、定着部材の表面温度がトナー像を加熱して記録媒体に定着させるのに充分な温度にまで昇温されることをいう。したがって、「立ち上げ」は、定着部材の表面温度が雰囲気温度（室温）と同等である状態からの立ち上げの他に、定着部材の表面温度が雰囲気温度よりも高い温度である状態からの立ち上げをも含む。

本発明は、定着装置の立ち上げ時に、記録媒体の幅方向の大きさに応じて定着部材の加熱範囲を可変しているので、無駄なエネルギー消費と昇温時間とが生じない、エネルギー効率及び作業効率の高い画像形成装置を提供することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１〜図６にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としての複写機の装置本体、２は原稿Ｄの画像情報を光学的に読み込む原稿読込部、３は原稿読込部２で読み込んだ画像情報に基いた露光光Ｌを感光体ドラム５上に照射する露光部、４は感光体ドラム５上にトナー像を形成する作像部、７は感光体ドラム５上に形成された画像を記録媒体Ｐに転写する転写部、１０はセットされた原稿Ｄを原稿読込部２に搬送する原稿搬送部、１２〜１４は転写紙（用紙）等の記録媒体Ｐが収納された給紙部、２０は記録媒体Ｐ上の未定着画像を定着する定着装置を示す。

図１を参照して、画像形成装置における、通常の画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部１０の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部２上を通過する。このとき、原稿読込部２では、上方を通過する原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。
そして、原稿読込部２で読み取られた光学的な画像情報は、電気信号に変換された後に、露光部３（書込部）に送信される。そして、露光部３からは、その電気信号の画像情報に基づいたレーザ光等の露光光Ｌが、作像部４の感光体ドラム５上に向けて発せられる。

一方、作像部４において、感光体ドラム５は図中の時計方向に回転しており、所定の作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程）を経て、感光体ドラム５上に画像情報に対応したトナー像が形成される。
その後、感光体ドラム５上に形成されたトナー像は、転写部７で、レジストローラにより搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。

一方、転写部７に搬送される記録媒体Ｐは、次のように動作する。
まず、画像形成装置本体１の複数の給紙部１２、１３、１４のうち、１つの給紙部が自動又は手動で選択される（例えば、最上段の給紙部１２が選択されたものとする。）。なお、複数の給紙部１２〜１４には、それぞれ、異なるサイズの記録媒体Ｐや、搬送方向の異なる同一サイズの記録媒体Ｐが、収納されている。

そして、給紙部１２に収納された記録媒体Ｐの最上方の１枚が、搬送経路Ｋの位置に向けて搬送される。
その後、記録媒体Ｐは、搬送経路Ｋを通過してレジストローラの位置に達する。そして、レジストローラの位置に達した記録媒体Ｐは、感光体ドラム５上に形成されたトナー像と位置合わせをするためにタイミングを合わせて、転写部７に向けて搬送される。

そして、転写工程後の記録媒体Ｐは、転写部７の位置を通過した後に、搬送経路を経て定着装置２０に達する。定着装置２０に達した記録媒体Ｐは、定着ベルトと加圧ローラとの間に送入されて、定着ベルトから受ける熱と加圧ローラから受ける圧力とによってトナー像が定着される。トナー像が定着された記録媒体Ｐは、定着ベルトと加圧ローラとの間から送出された後に、画像形成装置本体１から出力画像として排出される。
こうして、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２にて、画像形成装置本体１に設置される定着装置２０の構成・動作について詳述する。
図２に示すように、定着装置２０は、主として、定着ローラ２１、定着ベルト２２、加熱ローラ２３、２つの誘導加熱部２４、２５、加圧ローラ２８、温度センサ３７（サーミスタ）、ガイド板３５等で構成される。

ここで、定着ローラ２１は、その表面に弾性層が形成されていて、不図示の駆動部によって図２の時計方向に回転駆動される。定着部材としての定着ベルト２２は、導電性材料からなる加熱ローラ２３と、定着ローラ２１とに、張架・支持されている。定着ベルト２２は、その表面に離型層が形成されていて、トナーＴに対する離型性が担保されている。

第１加熱部材としての第１誘導加熱部２４は、フェライトコア２４ｂとその内部に設けられたコイル２４ａとで構成され、定着ベルト２２を介して加熱ローラ２３に対向するように配設されている。同様に、第２加熱部材としての第２誘導加熱部２５は、フェライトコア２５ｂとその内部に設けられたコイル２５ａとで構成され、定着ベルト２２を介して加熱ローラ２３に対向するように配設されている。
なお、第１誘導加熱部２４は、幅方向（図２の紙面垂直方向である。）の長さが、第１誘導加熱部２５の幅方向の長さより短くなるように構成されている。これについては、後で詳述する。

また、加圧ローラ２８は、芯金上に弾性層が形成されたものであり、定着ベルト２２を介して定着ローラ２１に圧接している。そして、定着ベルト２２と加圧ローラ２８との当接部（ニップ部である。）に、記録媒体Ｐが搬送される。定着ベルト２２と加圧ローラ２８との当接部の入口側と出口側には、それぞれ、記録媒体Ｐの搬送を案内するガイド板３５が配設されている。
また、定着ベルト２２の外周には、幅方向に３つの温度センサ３７が設置されている。そして、３つの温度センサ３７で検知した定着ベルト２２上の表面温度（定着温度）に基いて、誘導加熱部２４、２５による加熱量を調整したり、局部的な温度上昇を検知したりする。詳しくは、後で説明する。

このように構成された定着装置２０は、次のように動作する。
定着ローラ２１の回転駆動によって、定着ベルト２２は図２中の矢印方向に周回するとともに、加圧ローラ２８も矢印方向に回転する。定着ベルト２２は、第１誘導加熱部２４又は第２誘導加熱部２５との対向位置で加熱される。詳しくは、コイル２４ａ、２５ａに高周波電流を流すことで磁束を発生させて、加熱ローラ２３に渦電流を生じさせる。加熱ローラ２３に渦電流が生じると、加熱ローラ２３自身の電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱によって、加熱ローラ２３に巻装された定着ベルト２２が加熱される。すなわち、第１誘導加熱部２４、第２誘導加熱部２５、加熱ローラ２３が、加熱部材として機能する。

その後、加熱部材２３〜２５によって発熱した定着ベルト２２表面は、温度センサ３７の位置を通過して、加圧ローラ２８との当接部に達する。そして、搬送される記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔを加熱して溶融する。
詳しくは、先に説明した作像プロセスを経てトナー像Ｔを担持した記録媒体Ｐが、ガイド板３５に案内されながら定着ベルト２２と加圧ローラ２８との間に送入される（矢印Ｙ１０の搬送方向の移動である。）。そして、定着ベルト２２から受ける熱と加圧ローラ２８から受ける圧力とによってトナー像Ｔが記録媒体Ｐに定着されて、記録媒体Ｐは定着ベルト２２と加圧ローラ２４との間から送出される（矢印Ｙ１１の搬送方向の移動である。）。

図３にて、第１誘導加熱部２４及び第２誘導加熱部２５について、詳しく説明する。
図３は、定着ベルト２２上の幅方向の温度分布と、第１誘導加熱部２４、第２誘導加熱部２５、温度センサ３７Ａ〜３７Ｃ、記録媒体Ｐの幅との関係を示す概略図である。

図３（Ａ）において、横軸は定着ベルト２２の幅方向の位置を示し、縦軸は定着ベルト２２上の定着温度を示す。なお、同図中の一点破線で示す位置（０ｍｍの位置である。）は定着ベルト２２の幅方向中央位置であって、横軸に付した数字は中央位置からの距離（ｍｍ）を示す。

また、図３（Ａ）において、実線Ｓ２４は第１誘導加熱部２４によって定着ベルト２２を加熱したときの幅方向の定着温度分布を示し、実線Ｓ２５は第２誘導加熱部２５によって定着ベルト２２を加熱したときの幅方向の定着温度分布を示す。なお、同図中の上方に示した両矢印２４、２５は、それぞれ、第１誘導加熱部２４、第２誘導加熱部２５の幅方向の長さと定着ベルト２２との位置関係とを示す。さらに、片矢印３７Ａ〜３７Ｃは、３つの温度センサ３７Ａ〜３７Ｃが定着ベルト２２に当接する位置を示す。

また、図３（Ｂ）は、定着装置２０に搬送される種々のサイズの記録媒体Ｐと、定着ベルト２２と、の幅方向の位置関係を示す。同図に示すように、本実施の形態１の画像形成装置は、サイズの異なる記録媒体Ｐの幅方向の中心が、定着ベルト２２の幅方向の中心にほぼ一致するように設定されている（センター振り分けの画像形成装置である。）。なお、図中のＰ（Ａ４Ｔ）は、Ａ４サイズ（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）の記録媒体Ｐを、短手方向（２１０ｍｍ）を幅方向として搬送するときの状態を示す。また、図中のＰ（Ａ４Ｙ、Ａ３Ｔ）は、Ａ４サイズ（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）の記録媒体Ｐを長手方向（２９７ｍｍ）を幅方向として搬送するときの状態と、Ａ３サイズ（２９７ｍｍ×４２０ｍｍ）の記録媒体Ｐを短手方向（２９７ｍｍ）を幅方向として搬送するときの状態と、を示す。

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、本実施の形態１の定着装置２０は、定着ベルト２２上の幅方向の加熱範囲を可変できるように構成されている。具体的に、第１誘導加熱部２４を用いて定着ベルト２２を加熱する場合には、実線Ｓ２４に示すように、定着ベルト２２の２１０ｍｍ幅が加熱範囲となって、その加熱範囲における定着温度は充分なものとなる。これに対して、第２誘導加熱部２５を用いて定着ベルト２２を加熱する場合には、実線Ｓ２５に示すように、定着ベルト２２の３００ｍｍ幅が加熱範囲となって、その加熱範囲における定着温度は充分なものとなる。

本実施の形態１の画像形成装置では、定形サイズの記録媒体Ｐとして、Ａ３Ｔ、Ａ４Ｙ、Ａ４Ｔ、Ａ５Ｙ、Ａ５Ｔ、Ｂ４Ｔ、Ｂ５Ｙ、Ｂ５Ｔの各サイズが使用できるように構成されている。すなわち、上述の各サイズの記録媒体Ｐを、装置本体１の給紙部１２〜１４にセットして、図１で説明した画像形成をおこなうことができる。なお、サイズ表示に付した記号のＹは記録媒体Ｐの長手方向を幅方向とした状態を示し、Ｔは記録媒体Ｐの短手方向を幅方向とした状態を示す。

そして、搬送される記録媒体Ｐの幅が２１０ｍｍ以下である場合には、第１誘導加熱部２４を用いて、定着ベルト２２を加熱する。具体的には、Ａ４Ｔ、Ａ５Ｙ、Ａ５Ｔ、Ｂ５Ｔの各サイズの記録媒体Ｐが通紙されるときには、第１誘導加熱部２４を用いて定着ベルト２２を加熱する。
これに対して、搬送される記録媒体Ｐの幅が２１０ｍｍを超えて３００ｍｍ以下である場合には、第２誘導加熱部２５を用いて、定着ベルト２２を加熱する。具体的には、Ａ３Ｔ、Ａ４Ｙ、Ｂ４Ｔ、Ｂ５Ｙの各サイズの記録媒体Ｐが通紙されるときには、第２誘導加熱部２５を用いて定着ベルト２２を加熱する。

また、定着ベルト２２の幅方向中央に設置された第１温度センサ３７Ａは、定着ベルト２２の定着温度を調整するためのものである。
具体的には、装置本体１の制御部の構成を示す図４を参照して、第１温度センサ３７Ａの検知結果は制御部のコントローラ４０に送信される。そして、コントローラ４０によって、第１誘導加熱部２４又は第２誘導加熱部２５への通電量が調整されたり、通電・非通電が調整される。これにより、定着ベルト２２の定着温度は、所望の温度（例えば、１８０℃である。）に維持されて、定着性の良好な画像形成が可能になる。

また、定着ベルト２２の幅方向端部に設置された第２温度センサ３７Ｂ、第３温度センサ３７Ｃは、それぞれ、第１誘導加熱部２４、第２誘導加熱部２５を用いたときの定着ベルト２２端部の定着温度を検知するためのものである。
具体的には、図４を参照して、第１誘導加熱部２４が用いられる場合には、第２温度センサ３７Ｂの検知結果がコントローラ４０に送信される。また、第２誘導加熱部２５が用いられる場合には、第３温度センサ３７Ｃの検知結果がコントローラ４０に送信される。そして、それらの検知結果と、第１温度センサ３７Ａの検知結果との間に、大きな差が生じた場合には、定着ベルト２２上に局部的な温度上昇があるものとして、誘導加熱部２４、２５への通電を停止する。これにより、局部的な温度上昇による定着ベルト２２の劣化を未然に防止することができる。

なお、図４に示すように、制御部のコントローラ４０には、温度センサ３７Ａ〜３７Ｃからの情報の他に、操作部からの画像形成に係わるプリント枚数（コピー枚数）の情報や、操作部からの画像形成に係わるプリント開始（コピー開始）の情報や、給紙部及び操作部からの画像形成に係わる記録媒体Ｐのサイズの情報等が、送信される。そして、これらの情報に基いて、定着装置２０を立ち上げるとき（定着時）と定着をおこなうとき（通紙時）との、定着ベルト２２の加熱範囲が定められる。

ここで、本実施の形態１においては、通紙時（画像形成時）に加えて、立ち上げ時にも、定着装置２０の加熱部材として、第１誘導加熱部２４及び第２誘導加熱部２５のいずれかを選択できるように構成されている。すなわち、立ち上げ後に通紙される記録媒体Ｐの幅に応じて、定着ベルト２２の加熱範囲が可変される。立ち上げ時における、記録媒体Ｐサイズと選択される誘導加熱部２４、２５との関係は、通紙時におけるものと同じである。
なお、通紙時には第１誘導加熱部２４又は第２誘導加熱部２５に７５０Ｗの電力が供給され、立ち上げ時には第１誘導加熱部２４又は第２誘導加熱部２５に１１００Ｗの電力が供給される。

また、定着ベルト２２の加熱範囲における定着温度を常温から所望の設定温度まで昇温させるのに要する昇温時間（ウォームアップ時間、立ち上げ時間）は、第１誘導加熱部２４を用いた場合には約２０秒であり、第２誘導加熱部２５を用いた場合には約３０秒である。これは、第１誘導加熱部２４の加熱範囲（２１０ｍｍ幅）が第２誘導加熱部２５の加熱範囲（３００ｍｍ幅）よりも小さいためである。すなわち、同じ電力を供給する場合、加熱範囲の小さい第１誘導加熱部２４による昇温時間が、第２誘導加熱部２５による昇温時間よりも短くなる。

また、Ａ４Ｔの記録媒体Ｐを連続通紙した場合（連続的な画像形成をした場合）、記録媒体Ｐの単位時間当たりの搬送枚数（ＣＰＭ）は２８枚／分となる。これに対して、Ａ４Ｙの記録媒体Ｐを連続通紙した場合、記録媒体ＰのＣＰＭは３８枚／分となる。これは、同一サイズの記録媒体Ｐの長手方向を搬送方向にする場合の方が、短手方向を搬送方向にする場合に比べて、１枚当りの搬送時間が長くなることによる。

図５は、Ａ４サイズの記録媒体Ｐを連続通紙した場合の、立ち上げが開始されてから出力画像の搬送排出が終了するまでの総時間と、プリント枚数（搬送枚数）との関係を示したグラフである。
図５において、横軸は定着装置２０の立ち上げが開始されてから所望のプリント枚数の画像形成が終了するまでの時間を示し、縦軸はプリント枚数を示す。すなわち、横軸の時間は、定着ベルト２２の立ち上げに要する時間と、プリント枚数をＣＰＭで除した搬送時間とを、加算した時間である。また、縦軸のプリント枚数は、画像形成装置のユーザーが操作部を操作して入力する記録媒体Ｐの枚数である。したがって、ユーザーの入力したプリント枚数だけ、記録媒体Ｐが搬送され、先に説明した画像形成プロセスを経てそれらに画像が形成される。

また、図５において、実線Ｒ１はＡ４Ｔの記録媒体Ｐを連続通紙した場合の時間とプリント枚数との関係を示し、実線Ｒ２はＡ４Ｙの記録媒体Ｐを連続通紙した場合の時間とプリント枚数との関係を示す。ここで、実線Ｒ１、Ｒ２における立ち上げ時間及びＣＰＭは先に説明した値となるので、双方の直線には次式が成立する。
実線Ｒ１：Ｍ＝２８／６０×（ｔ−２０）
実線Ｒ２：Ｍ＝３８／６０×（ｔ−３０）
上式において、Ｍはプリント枚数であり、ｔは総時間である。

上式より、双方の実線Ｒ１、Ｒ２が交差する点（ｔ、Ｍ）は、（５８、１７．７）となる。すなわち、Ａ４サイズに画像形成をおこなう場合であってプリント枚数が１７枚以下である場合には、記録媒体Ｐの短手方向を幅方向として搬送するとき（Ａ４Ｔの搬送である。）の方が、記録媒体Ｐの長手方向を幅方向として搬送するとき（Ａ４Ｙの搬送である。）よりも、立ち上げ時間を含めたプリント終了までの総時間を短くすることができる。これに対して、プリント枚数が１８枚以上である場合には、記録媒体Ｐの長手方向を幅方向として搬送するとき（Ａ４Ｙの搬送である。）の方が、記録媒体Ｐの短手方向を幅方向として搬送するとき（Ａ４Ｔの搬送である。）よりも、立ち上げ時間を含めたプリント終了までの総時間を短くすることができる。

したがって、搬送する記録媒体ＰとしてＡ４Ｔ及びＡ４Ｙのいずれかを選択できるような場合（例えば、最上段の給紙部１２にＡ４Ｙの記録媒体Ｐが収納され、２段目の給紙部１３にＡ４Ｔの記録媒体Ｐが収納されている場合である。）には、入力されたプリント枚数に応じて、立ち上げ時間を含めたプリント終了までの総時間が短くなるようにＡ４Ｔ及びＡ４Ｙのいずれかが選択される。このとき、Ａ４Ｔが選択された場合には第１誘導加熱部２４を用いて定着ベルト２２の昇温がおこなわれ、Ａ４Ｙが選択された場合には第２誘導加熱部２５を用いて定着ベルト２２の昇温がおこなわれる。
これにより、エネルギー消費と昇温時間との無駄を省いて、エネルギー効率及び作業効率を高くすることができる

次に、図６にて、定着装置２０の立ち上げ時の制御フローについて説明する。
まず、待機状態の画像形成装置において、ユーザーにより操作部のプリント開始ボタンが押されると、制御部に向けて通紙信号が送信される（ステップＳ１）。そして、通紙信号が入力されると駆動部から定着ローラ２１に駆動力が伝達されて、定着ローラ２１、定着ベルト２２、加熱ローラ２３、加圧ローラ２８の回転が開始される（ステップＳ２）。

その後、ユーザーが操作部に入力した記録媒体Ｐにおける幅（用紙幅）が２１０ｍｍ以下であるかが判別される（ステップＳ３）。具体的には、ユーザーが操作部に入力した記録媒体Ｐのサイズに一致する記録媒体Ｐが収納された給紙部１２〜１４が選択され、その記録媒体Ｐの給紙部における設置方向（長手方向及び短手方向のいずれを幅方向にしているかである。）に基いてその用紙幅が２１０ｍｍ以下であるかが判別される。

なお、設置方向の異なる同一サイズの記録媒体Ｐがそれぞれ給紙部１２〜１４に収納されているような場合、ステップＳ３における用紙幅の判別は、記録媒体Ｐの長手方向の大きさを基準におこなわれる。本実施の形態１では、最上段の給紙部１２にＡ４Ｙの記録媒体Ｐが収納され、２段目の給紙部１３にＡ４Ｔの記録媒体Ｐが収納されているものとする。したがって、ユーザーの入力した記録媒体ＰのサイズがＡ４サイズである場合には、その長手方向の長さ（２９７ｍｍ）を基準にしてステップＳ３にて用紙幅が２１０ｍｍ以下ではないものと判別される。

ステップＳ３にて記録媒体Ｐの用紙幅が２１０ｍｍ以下であると判別された場合には、第１誘導加熱部２４（第１加熱部材）に電力が供給される（ステップＳ４）。これにより、図２の矢印方向に走行する定着ベルト２２は、周回方向に加熱される（立ち上げである。）。また、第１誘導加熱部２４によって、定着ベルト２２の幅方向に短い加熱範囲（第１の加熱範囲）が加熱される。

その後、第１温度センサ３７Ａによって定着ベルト２２上の定着温度が検知されて、定着温度が設定温度（定着下限温度）に達しているかが判別される（ステップＳ５）。
その結果、定着温度が設定温度に達していないと判別された場合には、そのままステップＳ４の立ち上げ動作（ウォーミングアップ）が続けられる。

これに対して、定着温度が設定温度に達していると判別された場合には、定着装置２０の立ち上げ動作を終了して、選択された記録媒体Ｐの通紙（画像形成）が開始される（ステップＳ６）。このとき、第１温度センサ３７Ａによる定着温度の検知結果に基いて、第１誘導加熱部２４のオン・オフや通電量が制御される。詳しくは、定着温度が所定の温度範囲に収まるように、定着温度が定着下限温度以下になった場合には第１誘導加熱部２４をオン又は通電量を増加して、定着温度が定着上限温度以上になった場合には第１誘導加熱部２４をオフ又は通電量を減ずる。

その後、所望の画像形成プロセスの終了にともない記録媒体Ｐの通紙を終了して（ステップＳ７）、第１誘導加熱部２４への通電を停止する（ステップＳ８）。さらに、定着ローラ２１への駆動伝達も停止して（ステップＳ９）、本フローを終了する。

一方、ステップＳ３にて、記録媒体Ｐの用紙幅が２１０ｍｍ以下ではないと判別された場合には、さらに入力された記録媒体ＰがＡ４サイズであるかが判別される（ステップＳ１０）。
その結果、記録媒体ＰのサイズがＡ４サイズではないと判別された場合には、用紙幅が２１０ｍｍを超えるものとして、第２誘導加熱部２５（第２加熱部材）に電力が供給される（ステップＳ１２）。これにより、定着ベルト２２は、周回方向に加熱される（立ち上げである。）。また、第２誘導加熱部２５によって、定着ベルト２２の幅方向に長い加熱範囲（第２の加熱範囲）が加熱される。

その後、第１温度センサ３７Ａによって定着ベルト２２上の定着温度が検知されて、定着温度が設定温度に達しているかが判別される（ステップＳ１３）。
その結果、定着温度が設定温度に達していないと判別された場合には、そのままステップＳ１２の立ち上げ動作が続けられる。

これに対して、定着温度が設定温度に達していると判別された場合には、定着装置２０の立ち上げ動作を終了して、選択された記録媒体Ｐの通紙が開始される（ステップＳ１４）。このとき、第１温度センサ３７Ａによる定着温度の検知結果に基いて、第２誘導加熱部２５のオン・オフや通電量が制御される。

その後、所望の画像形成プロセスの終了にともない記録媒体Ｐの通紙を終了して（ステップＳ１５）、第２誘導加熱部２５への給電を終了する（ステップＳ１６）。さらに、定着ローラ２１への駆動伝達も停止して（ステップＳ９）、本フローを終了する。

一方、ステップＳ１０にて、記録媒体ＰのサイズがＡ４サイズであると判別された場合には、さらにユーザーが操作部に入力したプリント枚数が１７枚以下であるかが判別される（ステップＳ１１）。

その結果、プリント枚数が１７枚以下であると判別された場合には、Ａ４Ｔにて画像形成をおこなった方が立ち上げからプリント終了までの総時間が短くなるものとして、第１誘導加熱部２４に電力が供給される（ステップＳ４）。その後、ステップＳ５を経て、Ａ４Ｔの記録媒体Ｐが収納された給紙部１３が選択され、給紙部１３からＡ４Ｔの記録媒体Ｐが通紙される（ステップＳ６）。
その後、ステップＳ６〜Ｓ９を経て、本フローを終了する。

一方、ステップＳ１１にて、プリント枚数が１７枚以下ではないと判別された場合には、Ａ４Ｙにて画像形成をおこなった方が立ち上げからプリント終了までの総時間が短くなるものとして、第２誘導加熱部２５に電力が供給される（ステップＳ１２）。その後、ステップＳ１３を経て、Ａ４Ｙの記録媒体Ｐが収納された給紙部１２が選択され、給紙部１２からＡ４Ｙの記録媒体Ｐが通紙される（ステップＳ１４）。
その後、ステップＳ１４〜Ｓ１６、Ｓ９を経て、本フローを終了する。

なお、図６では、設置方向の異なるＡ４サイズ（Ａ４Ｔ、Ａ４Ｙ）の記録媒体Ｐがそれぞれ給紙部１２〜１４に収納されているような場合の制御について説明した。これと同様に、設置方向の異なるＢ５サイズ（Ｂ４Ｔ、Ｂ４Ｙ）の記録媒体Ｐがそれぞれ給紙部１２〜１４に収納されているような場合であっても、そのプリント枚数に応じて記録媒体Ｐの搬送方向を選択する制御をおこなうことができる。

以上説明したように、本実施の形態１においては、定着装置２０の立ち上げ時に、記録媒体Ｐの幅方向の大きさに応じて定着ベルト２２の加熱範囲を可変しているので、無駄なエネルギー消費と昇温時間とが生じないことになる。
また、同一サイズの記録媒体Ｐにおける長手方向及び短手方向のいずれかを搬送方向として選択して画像形成が可能である場合に、プリントが完了するまでの総時間が短くなるように、プリント枚数に応じて搬送方向を選択する。これにより、上述の効果に加え、ユーザーの画像形成に対する作業性や出力画像の生産性が高められる。

なお、本実施の形態１では、図５で説明した、定着ベルト２２の定着温度を設定温度まで昇温させるのに要する立ち上げ時間（昇温時間）が、常温からの立ち上げを基準に求められている。これに対して、定着ベルト２２の立ち上げを開始したときの定着ベルト２２の表面温度に基いて、立ち上げ時間を求めることもできる。この場合、装置の待機時間が短くて、定着ベルト２２の表面温度が常温まで低下していないような場合であっても、立ち上げ時間が正確に算出される。そして、その立ち上げ時間に基いて、図６のステップＳ１１にて設定されたプリント枚数を変更する。これにより、同一サイズの記録媒体Ｐにおける縦送り及び横送りを選択して画像形成が可能である場合に、変更したプリント枚数に応じて搬送方向が選択されるので、立ち上げ開始からプリント完了までの時間を確実に短くすることができる。

実施の形態２．
図７にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図７は、実施の形態２における定着装置を示す断面図であって、前記実施の形態１における図２に相当する図である。本実施の形態２の定着装置２０は、ヒータ５４、５４を用いて定着ベルト２２を加熱している点が、誘導加熱部２４、２５を用いて定着ベルト２２を加熱している前記実施の形態１とは相違する。

図７に示すように、本実施の形態２の定着装置２０は、前記実施の形態１の誘導加熱部２４、２５の替わりに、第１加熱部材としての第１ヒータ５４と第２加熱部材としての第２ヒータ５５とを備えている。第１ヒータ５４及び第２ヒータ５５は、加熱ローラ２３内に設置されている。
また、第１ヒータ５４は、定着ベルト２２の２１０ｍｍ幅を加熱できるように構成されている。第２ヒータ５５は、定着ベルト２２の３００ｍｍ幅を加熱できるように構成されている。すなわち、第１ヒータ５４は、前記実施の形態１における第１誘導加熱部２４と同等に機能する。第２ヒータ５５は、前記実施の形態１における第２誘導加熱部２５と同等に機能する。

以上のように構成された定着装置２０は、前記実施の形態１と同様に、制御されることになる。
すなわち、通紙時に加えて、立ち上げ時にも、通紙される記録媒体Ｐの幅に応じて、第１ヒータ５４及び第２ヒータ５のいずれかが選択されて、定着ベルト２２の加熱範囲が最適化される。さらに、同一サイズの記録媒体Ｐにおける縦送り及び横送りのいずれかを選択して画像形成が可能である場合に、プリントが完了するまでの時間が短くなるように、プリント枚数に応じて搬送方向が選択される。

以上説明したように、本実施の形態２においても、前記実施の形態１と同様に、通紙時に加え立ち上げ時にもエネルギー浪費が抑止され、小サイズで画像形成するときの立ち上げ時間が短縮化され、さらには出力画像の生産性が高められる。

なお、本実施の形態２では、定着ベルト２２の第１の加熱範囲を加熱するときには第１ヒータ５４のみを用いて、第２の加熱範囲を加熱するときには第２ヒータ５５を用いた。本発明の適用はこれに限定されず、例えば、第１ヒータが２１０ｍｍ幅を加熱し、第２ヒータが２１０ｍｍ幅を超える範囲のみを加熱するように構成することもできる。このとき、３００ｍｍ幅を加熱するときには、第１ヒータ及び第２ヒータを第２加熱部材として用いることになる。このような場合であっても、本実施の形態２と同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
図８にて、この発明の実施の形態３について詳細に説明する。
図８は、実施の形態３における定着装置を示す断面図であって、前記実施の形態１における図２に相当する図である。本実施の形態３の定着装置２０は、１つの誘導加熱部５７が設置されている点と、加熱ローラ２３に磁束切替部５８が設置されている点とが、前記実施の形態１とは相違する。

図８に示すように、本実施の形態３の定着装置２０は、前記実施の形態１とは異なり、１つの誘導加熱部５７が加熱ローラ２３に対向する位置に設置されている。この誘導加熱部５７の幅方向の長さは、定着ベルト２２や加熱ローラ２３の幅方向の長さと、ほぼ同等である。
また、加熱ローラ２３の内部には、加熱ローラ２３上に発生する渦電流の範囲を可変する磁束切替部５８が設置されている。磁束切替部５８は、２１０ｍｍ幅の半円柱状の導電部と３００ｍｍ幅の半円柱状の導電部とからなる。そして、磁束切替部５８を回転駆動して２１０ｍｍ幅の導電部を誘導加熱部５７に近接させることで、２１０ｍｍ幅の渦電流を発生させて感光体ベルト２２の第１の加熱範囲を加熱する。また、３００ｍｍ幅の導電部を誘導加熱部５７に近接させることで（図８の状態である。）、３００ｍｍ幅の渦電流を発生させて感光体ベルト２２の第２の加熱範囲を加熱する。

以上のように構成された定着装置２０は、前記実施の形態１と同様に、制御されることになる。
すなわち、通紙時に加えて、立ち上げ時にも、通紙される記録媒体Ｐの幅に応じて、磁束切替部５８の回転方向の姿勢が定められて、定着ベルト２２の加熱範囲が最適化される。さらに、同一サイズの記録媒体Ｐにおける縦送り及び横送りのいずれかを選択して画像形成が可能である場合に、プリントが完了するまでの時間が短くなるように、プリント枚数に応じて搬送方向が選択される。

以上説明したように、本実施の形態３においても、前記各実施の形態と同様に、通紙時に加え立ち上げ時にもエネルギー浪費が抑止され、小サイズで画像形成するときの立ち上げ時間が短縮化され、さらには出力画像の生産性が高められる。

なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、上記各実施の形態の中で示唆した以外にも、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す全体構成図である。 図１の画像形成装置に設置される定着装置を示す断面図である。 図２の定着装置における定着部材の幅方向の温度分布を示す概略図である。 図２の定着装置を制御する制御部を示すブロック図である。 記録媒体の搬送が終了するまでの時間と搬送枚数との関係を示すグラフである。 図２の定着装置の立ち上げ時の制御を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２における定着装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態３における定着装置を示す断面図である。

符号の説明

１ 画像形成装置本体（装置本体）、
２ 原稿読込部、 ３ 露光部、 ４ 作像部、 ７ 転写部、
１０ 原稿搬送部、 １２〜１４ 給紙部、 ２０ 定着装置、
２１ 定着ローラ、 ２２ 定着ベルト（定着部材）、
２３ 加熱ローラ（加熱部材）、 ２４ 第１誘導加熱部（第１加熱部材）、
２５ 第２誘導加熱部（第２加熱部材）、 ２８ 加圧ローラ、
３７、３７Ａ〜３７Ｃ 温度センサ、 ４０ コントローラ、
５４ 第１ヒータ（第１加熱部材）、 ５５ 第２ヒータ（第２加熱部材）、
５７ 誘導加熱部（加熱部材）、 ５８ 磁束切替部。

Claims (5)

1. 搬送される記録媒体上のトナー像を加熱して当該トナー像を当該記録媒体に定着させる定着部材と、前記定着部材を加熱するとともに、前記定着部材の加熱範囲を可変できる加熱部材と、を有し、
   前記加熱部材は、前記定着部材を加熱して立ち上げるときに、該定着部材に搬送される前記記録媒体の搬送方向に直交する幅方向の大きさに応じて前記加熱範囲を可変する定着装置を備えた画像形成装置において、
   前記記録媒体の長手方向を前記幅方向として複数の記録媒体を搬送するときの単位時間当たりの搬送枚数が当該記録媒体の短手方向を前記幅方向として複数の記録媒体を搬送するときの単位時間当たりの搬送枚数よりも大きくなるように制御され、
   前記記録媒体の長手方向及び短手方向のいずれかを当該記録媒体の前記幅方向として選択的に当該記録媒体を搬送できる場合に、前記定着部材の立ち上げに要する時間と、前記定着される複数の記録媒体の枚数を前記単位時間当たりの搬送枚数で除した搬送時間と、を加算した総時間が短くなるように、前記定着される複数の記録媒体の枚数に応じて前記搬送方向を選択することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記加熱部材は、前記幅方向の大きさが小さいときには前記幅方向の大きさが大きいときよりも前記加熱範囲を幅方向に短くすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記定着される複数の記録媒体の枚数が所定枚数以下のときには、前記記録媒体の短手方向を前記幅方向として前記複数の記録媒体を搬送するように前記搬送方向を選択することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記定着部材の立ち上げに要する時間は、当該定着部材の立ち上げを開始したときの当該定着部材の表面温度に基いて求められることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の画像形成装置。
5. 前記定着部材の立ち上げに要する時間は、可変される前記加熱範囲に基いて求められることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載の画像形成装置。

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