JP6000706B2 - 画像加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、加熱回転体と加圧回転体のニップ部で記録材を挟持搬送して加熱処理する画像加熱装置に関する。

像担持体にトナー像を形成して記録材に転写し、トナー像を転写された記録材を定着装置の加熱回転体（加熱ローラ又は加熱ベルト）と加圧回転体のニップ部で挟持搬送して、画像を記録材に定着させる画像形成装置が広く用いられている。画像加熱装置は、定着装置の外に、半定着又は定着済み画像を担持した記録材を加熱処理する加熱処理装置を含む。

画像加熱装置の加圧回転体は、連続画像形成時、回転軸線方向の中央部が記録材に接触して除熱を受け続けるため、連続画像形成中、加圧回転体の中央部は、記録材に接触しない両端部よりも温度が低下している。このため、加圧回転体の中央部は、熱膨張差によって、両端部よりも実質的な直径が小さくなって、記録材は、後端を回転軸線方向に押し広げるように搬送される。このため、定着処理される記録材の後端縁がしわで折り重なる後端しわ現象は、発生しにくくなっている。

しかし、１枚目又は２枚目の画像形成では、加圧回転体の中央部は、両端部と温度が等しいか、むしろ両端部よりも温度が高い状態である（特許文献１）。このため、１枚目の画像形成を開始する前に、加圧回転体の回転軸線方向の中央部を冷却ファンで冷却して、加圧回転体の回転軸線方向の中央部が両端部よりも所定温度だけ低くなるのを待って１枚目の画像形成を開始している（特許文献１）。

特許文献２には、加圧ローラの内部に加圧ローラの加熱手段を配置した定着装置が示される。加圧ローラの中央部の表面温度を検出する第一検出素子と、加圧ローラの記録材に接触しない端部の表面温度を検出する第二検出素子とを用いて加圧ローラの加熱手段を制御している。特許文献３には、加圧ローラの回転軸線方向に複数の冷却ファンを配置した定着装置が示される。

特開２０１０−１８１４６８号公報 特開２０１１−８１３３９号公報 特開２００６−１１９４３０号公報

特許文献１の制御によって１枚目又は２枚目の画像形成で発生していた後端しわ現象は確実に解消された。しかし、前回の画像形成ジョブに引き続いて、よりサイズの大きな記録材に変更して画像形成ジョブを実行した場合やより単位面積当たり重量の少ない記録材に変更して画像形成ジョブを実行した場合に、波打ち現象が発生し易くなることが判明した。波打ち現象は、後述するように、後端を挟む２つの辺（搬送方向に直角な方向の記録材の両端部）に発生する記録材の波打ちである。

本発明は、サイズの大きな記録材に変更して画像形成ジョブを実行した場合や単位面積当たり重量の少ない記録材に変更して画像形成ジョブを実行した場合において、後端しわ現象にも波打ち現象にも対処できる画像加熱装置を提供することを目的としている。

本発明の画像加熱装置は、ニップ部を形成して、トナー像を担持した記録材を前記ニップ部により定着処理する加熱回転体及び加圧回転体と、前記加圧回転体の長手方向中央領域を冷却する第１の冷却手段と、前記加圧回転体の長手方向両端領域を冷却する第２の冷却手段と、前記第１の冷却手段を所定時間作動させてから定着処理を開始させる第１のモードと、前記第２の冷却手段を所定時間作動させてから定着処理を開始させる第２のモードと、を実行可能な実行部と、前記ニップ部により定着処理可能な最大幅の記録材であって単位面積当たり重量が所定値未満の記録材を定着処理する場合に、少なくとも前記第１のモードと前記第２のモードとを含む複数のモードから１つを選択する制御部と、を備えるものである。

本発明の画像加熱装置では、サイズの大きな記録材に変更して画像形成ジョブを実行した場合や単位面積当たり重量の少ない記録材に変更して画像形成ジョブを実行した場合において、後端しわ現象にも波打ち現象にも対処できる。

画像形成装置の構成の説明図である。 定着装置の構成の説明図である。 加圧ローラの軸線方向における冷却装置の配置の説明図である。 実施例１の加圧ローラ冷却制御のフローチャートである。 実施例２の定着装置の構成の説明図である。 実施例２の加圧ローラ冷却制御のフローチャートである。 実施例３の定着装置の構成の説明図である。 ハロゲンヒータの発熱分布特性の説明図である。 実施例３の定着装置の構成の説明図である。 ハロゲンヒータの発熱分布特性の説明図である。 後端しわ発生の説明図である。 波打ち発生の説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、波打ち現象が発生し易い条件に該当する場合に加圧ローラの両端部が冷却される限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。

従って、加圧ローラとの間で記録材のニップ部を形成する加熱回転体は加熱ローラには限らず、加熱ベルトであってもよい。画像加熱装置は、画像形成装置に組み込まれるものの他、単独の加熱処理装置又は画像形成システムに組み合わせるオプションユニットであってもよい。

画像形成装置は、フルカラー／モノクロ、１ドラム型／タンデム型、記録材搬送方式／中間転写方式、像担持体の種類、帯電方式、露光方式、転写方式、定着方式によらず実施できる。本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。

＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置２０は、中間転写ベルト１０に沿って画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。

画像形成部ＰＹでは、感光ドラム１Ｙにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト１０に転写される。画像形成部ＰＭでは、感光ドラム１Ｍにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト１０に転写される。画像形成部ＰＣ、ＰＫでは、それぞれ感光ドラム１Ｃ、１Ｋにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト１０に転写される。

中間転写ベルト１０に転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて、記録材Ｐへ二次転写される。分離ローラ１８は、記録材カセット１７から引き出した記録材Ｐを１枚ずつに分離して、レジストローラ１９へ送り出す。レジストローラ１９は、中間転写ベルト１０のトナー像にタイミングを合わせて記録材Ｐを二次転写部Ｔ２へ送り込む。二次転写部Ｔ２で四色のトナー像を二次転写された記録材Ｐは、中間転写ベルト１０から曲率分離して定着装置１００へ搬送される。記録材Ｐは、定着装置１００で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に機体外部へ排出される。

画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部ＰＹについて説明し、他の画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫについては、重複する説明を省略する。

画像形成部ＰＹは、感光ドラム１Ｙを囲んで、帯電ローラ２Ｙ、露光装置３Ｙ、現像装置４Ｙ、転写ローラ５Ｙ、ドラムクリーニング装置６Ｙを配置している。感光ドラム１Ｙは、アルミニウムシリンダの外周面に感光層が形成されており、所定のプロセススピードで矢印方向に回転する。帯電ローラ２Ｙは、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を印加されて、感光ドラム１Ｙを一様な負極性の暗部電位Ｖｄに帯電させる。露光装置３Ｙは、イエローの分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム１Ｙの表面に画像の静電像を書き込む。現像装置４Ｙは、トナーを感光ドラム１Ｙに供給して静電像をトナー像に現像する。

転写ローラ５Ｙは、直流電圧を印加されて、感光ドラム１Ｙに担持されたトナー像を中間転写ベルト１０へ一次転写する。ドラムクリーニング装置６Ｙは、感光ドラム１Ｙにクリーニングブレードを摺擦させて、一次転写部ＴＹを通過した感光ドラム１Ｙの表面に付着した転写残トナーを回収する。

中間転写ベルト１０は、テンションローラ１２、対向ローラ１３、及び駆動ローラ１１に掛け渡して支持され、駆動ローラ１１に駆動されて矢印Ｒ２方向に回転する。二次転写部Ｔ２は、対向ローラ１３に支持された中間転写ベルト１０に二次転写ローラ１４を当接して構成される。二次転写ローラ１４に直流電圧が印加されることで、中間転写ベルト１０に担持されたトナー像は、二次転写部Ｔ２を搬送される記録材Ｐへ二次転写される。ベルトクリーニング装置１５は、中間転写ベルト１０にクリーニングブレードを摺擦させて、中間転写ベルト１０に付着した転写残トナーを回収する。

なお、画像形成装置２０は、黒単色のモノカラーモード（モノカラー画像形成）や２〜３色モードを実行可能である。この場合、必要な色の画像形成部において感光ドラムに対する画像形成が実行され、不必要な画像形成部において感光ドラムは空回転される。

＜定着装置＞
図２は定着装置の構成の説明図である。図３は加圧ローラの軸線方向における冷却装置の配置の説明図である。図１に示すように、定着装置１００は、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫで記録材Ｐ上に形成されたトナー像を、記録材Ｐに定着させる。

図２に示すように、トナー像を担持した記録材Ｐが矢印方向に搬送されてニップ部Ｎに導入される。記録材Ｐがニップ部Ｎを通過する過程で加熱・加圧され、トナー像が記録材Ｐに定着される。

図２に示すように、定着装置１００は、定着ローラ１０１に加圧ローラ１０２を圧接して記録材の加熱ニップを形成するローラ定着装置である。定着装置１００は、Ａ３ノビサイズ対応のため、定着ローラ１０１及び加圧ローラ１０２を、Ａ３サイズ対応の定着装置と比較して、長手方向に長くしている。画像の定着性には、均一な定着性を確保しつつ、定着画像と記録材との接着強度が求められる。定着装置１００は、多様な記録材への対応性、画像品質を確保するために、定着ローラ１０１に弾性層を設けている。

定着ローラは、内部にハロゲンヒータを配置した芯金上に、シリコンゴムやフッ素ゴム等の弾性層を被覆し、弾性層上にフッ素樹脂等の離型層を形成している場合、ハロゲンヒータからの熱が芯金や弾性層に遮られて定着ローラ表面に伝わりにくい。そのため、連続画像形成時に表面温度低下が生じ易い。しかし、定着ローラは、芯金上に弾性層を設けないで直接に離型層を被覆した場合、連続画像形成時の表面温度低下は小さいが、芯金の厚みが大きくなるほど熱を遮るので、同様に表面温度低下が発生する。また、弾性層が無い場合、表面凹凸の大きい記録材において、凹部内のトナーが定着ローラに接触しにくく、凹部内のトナーが定着性不良となり易い。特にカラー画像において、凹凸紙だけで無く、平滑な記録材においても、未定着画像の表面を均一に溶融することができずに、微小な定着ムラや光沢ムラ、及び溶融が不均一なために色ムラが発生する場合がある。

定着ローラ１０１は、円筒状金属製の芯金１０１ａ、耐熱性の弾性層１０１ｂ、耐熱性の離型層１０１ｃを内側から順に重ねてなる。芯金１０１ａは、外径７６ｍｍ、厚み６ｍｍ、長さ３５０ｍｍのアルミニウム製である。弾性層１０１ｂは、厚さ２ｍｍのシリコンゴム（ＪＩＳ−Ａ硬度２０度）からなり、芯金１０１ａの外周面を被覆している。離型層１０１ｃは、トナーとの離型性向上のために弾性層１０１ｂの表面を被覆している。離型層１０１ｃは、厚さ１００μｍのフッ素樹脂（例えばＰＦＡチューブ）からなる。

加圧ローラは、金属製の芯金上に、シリコンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性弾性層を被覆し、弾性層上にフッ素樹脂等の耐熱性離型層を形成した構造が一般的である。加圧ローラ１０２は、円筒状金属製の芯金１０２ａ、耐熱性の弾性層１０２ｂ、耐熱性の離型層１０２ｃを内側から順に重ねてなる。芯金１０２ａは、外径５４ｍｍ、厚み５ｍｍ、長さ３５０ｍｍのステンレス製である。加圧ローラ１０２は、撓みを防止するため、アルミニウムよりも剛性の大きいステンレスを用いている。弾性層１０２ｂは、厚さ３ｍｍのシリコンゴム（ＪＩＳ−Ａ硬度２４度）からなり、芯金１０２ａの外周面を被覆している。離型層１０２ｃは、トナーとの離型性向上のために弾性層１０２ｂの表面を被覆している。離型層１０２ｃは、厚さ１００μｍのフッ素樹脂（例えばＰＦＡチューブ）からなる。

定着ローラ１０１の芯金１０１ａ内部には、加熱源として通電により発熱する定格電力１５００Ｗのハロゲンヒータ１１１が、定着ローラ１０１の軸線方向（長手方向）のほぼ全体にわたって配置される。ハロゲンヒータ１１１は、定着ローラ１０１を内部から加熱する。

定着ローラ１０１の表面温度は、通紙域に配置されたサーミスタ１２１によって検出される。サーミスタ１２１は、検知対象物に対して、接触タイプまたは非接触タイプのどちらでも良い。温度制御部１４０は、サーミスタ１２１の検出温度に基づいて、定着ヒータ１１１をＯＮ／ＯＦＦ制御することで、定着ローラ１０１の表面温度を所定の目標温度（例えば１８０℃）に温度制御する。

加圧機構１７０は、加圧ローラ１０２を定着ローラ１０１に所定圧力で加圧して、加圧ローラ１０２と定着ローラ１０１との圧接部であるニップ部Ｎを形成する。ニップ部Ｎの周方向の長さは、約１０ｍｍである。定着ローラ１０１は、駆動モータ１４５によって、矢印方向に所定速度の周速で回転駆動される。所定速度の例は、Ａ４サイズ横送りで５０ｐｐｍの生産性に対応する２３０ｍｍ／ｓｅｃである。加圧ローラ１０２は、当接する定着ローラ１０１の回転に駆動されて回転する。加圧ローラ１０２は、定着ローラ１０１の回転により従動回転する。

制御部１６０は、加圧機構１７０を制御して、定着ローラ１０１に対する加圧ローラ１０２の離間又は圧着の動作を行う。

画像形成ジョブとは、操作パネルや外部の入力端末から指令されて１枚以上の記録材にプリントアウト又は複写を実行するタスク、あるいはタスクを構成する画像データ、記録材の指定データ、プリント枚数等の１セットの受信データを言う。画像形成ジョブが受信されると、定着装置１００が記録材を受け入れ可能になるのを待って、帯電、露光等の画像形成動作を開始する。あるいは、定着装置１００が記録材を受け入れ可能になるタイミングで定着装置１００にトナー像が転写された記録材が到達するように、少し先行して画像形成動作を開始する。

一方、当面実行すべき画像形成ジョブが指令されておらず、画像形成ジョブを待機するスタンバイ時は、加圧ローラ１０２は、定着ローラ１０１から離間される。スタンバイ時に定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２とが離間せずに圧着したままの場合、ニップ部Ｎで定着ローラ１０１の弾性層及び加圧ローラ１０２の弾性層に局所的な変形又は歪が発生する。スタンバイ時に発生した変形又は歪がプリント中にも残存していると、定着画像上に横スジや光沢スジ（光沢ムラ）等が発生して画像品質が低下する可能性が出てくる。そのため、スタンバイ時はローラを離間するのが好適である。

画像形成ジョブの開始から終了までのプリント中は、ニップ部を形成して記録材上の画像の定着動作（記録材の加熱処理）を行うため、加圧ローラ１０２は、定着ローラ１０１に圧着される。回転している間の定着ローラ１０１の弾性層及び加圧ローラ１０２の弾性層には、プリント中まで残存する変形又は歪が発生しない。

具体的には、電源ＯＮ時やスリープモードからの復帰時（以下、立上時と呼ぶ）には、加圧ローラ１０２を加熱するために、定着ローラ１０１が所定温度まで上昇すると、加圧ローラ１０２を定着ローラ１０１に圧着して回転させる。離間していた加圧ローラ１０２は、当接して回転開始するとともに、圧着回転を通じて定着ローラ１０１から加熱される。

＜冷却装置＞
図２に示すように、連続プリント時において、ニップ部Ｎで記録材Ｐに熱が奪われて温度低下した定着ローラ１０１の部位は、ハロゲンヒータ１１１からの熱量により加熱されて、所定温度に上昇する。その後、再びニップ部Ｎで記録材Ｐに熱を与えることを繰り返して、定着動作が行われる。そのとき、加圧ローラ１０２は、ニップ部Ｎで記録材Ｐに熱が奪われて温度低下し、記録材間においては定着ローラ１０１からの熱量により加熱され、熱量が増減することを繰り返して、徐々に温度上昇しながら、定着動作が行われる。加圧ローラ１０２は、内部に加熱源を有しないため、連続画像形成されると、加圧ローラ１０２の表面温度は、記録材間で定着ローラ１０１の熱を受けて徐々に上昇し、ある一定の温度となる。

近年、定着装置には、薄紙、厚紙、ラフ紙（表面の粗い紙）、凹凸紙（エンボス紙等）、コート紙（グロスコート紙、マットコート紙等）等多種多様な記録材の対応が求められている。また、Ａ３サイズを超えた１３インチ×１９インチ等の大判サイズの記録材への対応が求められている。１３インチ×１９インチ等の大判サイズの薄紙（坪量の小さい紙）の記録材では、定着装置の搬送性能に起因する画像不良や記録材しわが発生し易くなる。大判サイズ対応の定着装置では、記録材の後端しわ現象や記録材の側端波打ち現象に対する搬送性能の要求水準が従来の定着装置に比較して厳しくなる。そこで、定着装置１００では、冷却ファン１３０を制御して、後端しわ現象と波打ち現象とをともに低減している。

図２に示すように、加圧ローラ１０２を冷却するために、加圧ローラ１０２の下方に、加圧ローラ１０２に空気を吹き付ける方向に向けて冷却ファン１３０が配置されている。冷却ファン１３０は、不図示のダクトに接続され、画像形成装置２０外の空気を取り入れて加圧ローラ１０２に吹き付ける。

図３に示すように、冷却ファン１３０は、４つのファン１３０ａ〜１３０ｄに分割され、それぞれ独立でＯＮ／ＯＦＦ可能に構成されている。冷却ファン１３０の配置は、加圧ローラ１０２の下方には限定されない。加圧ローラ１０２を冷却する目的が達成されれば、冷却ファン１３０は、加圧ローラ１０２の左／右（記録材搬送方向の上流側／下流側）に配置してもよい。

冷却制御部１５０は、４つのファン１３０ａ〜１３０ｄのＯＮ／ＯＦＦを制御して、加圧ローラ１０２の軸線方向の冷却パターンを変更する。冷却制御部１５０は、ファン１３０ａ〜１３０ｄの回転スピードを１００％〜０％（ＯＦＦ）の範囲で任意に設定可能である。しかし、ここでは、説明を簡単にするため、ファン１３０ａ〜１３０ｄをＯＮ（１００％）かＯＦＦ（０％）に設定して制御する。

＜後端しわ現象＞
図１１は後端しわ発生の説明図である。図１１の（ａ）に示すように、後端しわ現象は、記録材の後端中央部に折り目が入ってしまう現象である。記録材の後端側から拡大して見た場合には、図１１（ｂ）で示すように、記録材が折り重なって、しわを形成しているのが観察される。両面印刷時には、記録材のカールが大きくなって、記録材の先端部がニップ部Ｎへスムーズに挿入されにくくなるために、後端しわ現象が発生し易くなると考えられている。

波打ち現象は、記録材の後端側の左右の両端部にストレスが加わることで、記録材が波打ってしまう現象である。

大判サイズの薄紙においては、後端しわ現象や波打ち現象が発生し易くなる。後端しわ現象や波打ち現象の原因となるストレスが記録材に作用することで、後端しわ現象や波打ち現象には至らなくても、記録材の表面で面方向のトナー移動（引き摺り）が発生して画像の乱れが発生し易くなる。

後端しわ現象は、定着ローラと加圧ローラが形成するニップ部Ｎで記録材を搬送する際、長手方向中央部の搬送スピードと比較して、長手方向両端部の搬送スピードが遅い場合に発生し易くなる。後端しわ現象では、記録材の後端に中央部へ向かう応力が発生して、記録材の後端部で記録材が折り重なって、搬送方向に延びる折り目が付いてしまう。後端しわ現象に至らない場合、ハーフトーン画像や最高濃度の黒画像にスジ状の濃度ムラが発生することもある。

後端しわ現象は、高湿環境等に起因して水分量が極端に多い記録材で発生し易くなる。高湿環境では記録材の水分量が多いため、記録材の剛性が低下する。記録材の剛性が小さいと、記録材の搬送幅方向の中央へ向かう応力に対して、記録材が重なり易いため、後端しわ現象が発生し易くなる。

上述したように、加圧ローラ１０２は、定着ローラ１０１に圧着して回転することにより加熱される。この時、加圧ローラ１０２の両端部では、空気への熱放出が大きいため、加圧ローラ１０２の表面温度は、中央部で高く、両端部で低くなってしまう。よって、ニップ部Ｎの長手方向における用紙搬送スピードは、中央部と比較して、両端部で遅くなり、後端しわ現象が発生し易くなる。

そこで、冷却制御部１５０は、高湿環境で大判サイズの薄紙の記録材に画像形成する場合、立上終了後のスタンバイ中において、中央のファン１３０ｂ、１３０ｃをＯＮして、両端のファン１３０ａ、１３０ｄをＯＦＦする。加圧ローラ１０２の中央部を冷却して加圧ローラ１０２の中央部の温度を両端部よりも低下させ、ニップ部Ｎの両端部における搬送スピードをニップ部Ｎの中央部の搬送スピードよりも大きくして、後端しわ現象を防止する。

＜波打ち現象＞
図１２は波打ち発生の説明図である。上述したように、後端しわ現象を防止するためには、中央部のニップ部の搬送スピードと比較して、両端部のニップ部の搬送スピードを速くするのがよい。しかし、後端しわ現象を防止し過ぎて、両端部のニップ部の搬送スピードを速くし過ぎると、今度は波打ち現象が発生し易くなる。波打ち現象は、定着ローラと加圧ローラが圧接して形成するニップ部で記録材を搬送する際、中央部のニップ部の搬送スピードと比較して、両端部の用紙搬送スピードが速い場合に発生し易くなる。

図１２の（ａ）に示すように、波打ち現象は、記録材の両端部が変形して波打つ現象である。記録材の端部側から拡大して見た場合には、図１２の（ｂ）で示すように、記録材が端部の外側に引っ張られる方向に応力が加わり、波打ちを形成しているのが観察される。

波打ち現象が大きい場合には、記録材の変形だけでは無く、ハーフトーン画像で、トナーの飛び散り具合も波打ちにより変動するため、濃度ムラが発生することもある。

波打ち現象は、低湿環境等に起因して水分量が極端に少ない記録材で発生し易くなる。波打ち現象は、水分量が少ない低湿環境において、大判サイズの薄紙を記録材に用いた場合に発生し易い。低湿環境では記録材の水分量が少ないため、高湿環境で記録材の水分量が多い場合と比較して、記録材が伸縮しにくい。従って、記録材の幅方向の両端部にストレスが加えられることにより、均一な伸縮ができずに、記録材が波打ってしまう。加圧ローラ１０２の回転軸線方向の中央部の搬送スピードと比較して、両端部の搬送スピードが速過ぎる時に波打ち現象が発生する。加圧ローラ１０２によって搬送される記録材の幅方向の両端部に応力が発生し、両端部でストレスによる記録材の歪が発生して、波打ち現象に至ってしまう。

（１）記録材の幅方向の両端部に作用するストレスは、後端しわ現象を抑制する制御の過剰によっても発生する。加圧ローラ１０２の表面温度を、中央部で低くし過ぎ、両端部で高くし過ぎることで、ニップ部Ｎの長手方向の両端部における搬送スピードが中央部と比較して速くし過ぎることになって、波打ち現象が発生する。

（２）記録材の幅方向の両端部に作用するストレスは、小サイズ記録材の画像形成に続いて大サイズ記録材の画像形成を開始する場合にも発生する。小サイズ記録材の通紙によって加圧ローラ１０２の両端部の表面温度が高温となり、その後の大サイズ記録材の通紙時に加圧ローラ１０２の両端部の搬送速度が過剰になって波打ちが発生する。

（３）記録材の幅方向の両端部に作用するストレスは、厚紙の記録材の画像形成に続いて同一サイズの薄紙の記録材の画像形成を開始する場合にも発生する。厚紙の記録材では、基本的に後端しわ現象が発生しないため、加熱量を高めることを優先して加圧ローラ１０２の両端部の表面温度が通常よりも高い状態（非通紙部昇温が大きな状態）で定着処理が実行される。このため、続けて薄紙の記録材の画像形成を開始すると、加圧ローラ１０２の両端部の表面温度が必要以上に高温となり、加圧ローラ１０２の両端部の搬送速度が過剰になって波打ちが発生する。

このような記録材をプリントする場合、スタンバイ中において、両端部のファン１３０ａ、１３０ｄの２つをＯＮして、加圧ローラ１０２の両端部を冷却する。前回の画像形成ジョブの終了後間もないスタンバイ時に画像形成ジョブを受信すると、所定時間、画像形成を待機させて、両端部のファン１３０ａ、１３０ｄのみをＯＮして、加圧ローラ１０２の両端部を選択的に冷却する。これにより、ニップ部Ｎの長手方向における用紙搬送スピードを、中央部と比較して、両端部で速くし過ぎないようにして、波打ち現象を防止する。ニップ部Ｎの長手方向における搬送スピードを、中央部と比較して、両端部で速くし過ぎないようにすることで、波打ち現象に至らせない。

＜実施例１＞
図４は実施例１の加圧ローラ冷却制御のフローチャートである。図２に示すように、加熱回転体及び加圧回転体の一例である定着ローラ１０１及び加圧ローラ１０２は、ニップ部Ｎを形成して、トナー像を担持した記録材をニップ部Ｎにより定着処理する。第１の冷却手段の一例である冷却ファン１３０ｂ、１３０ｃは、加圧ローラ１０２の長手方向中央領域を冷却するファンである。第２の冷却手段の一例である冷却ファン１３０ａ、１３０ｄは、加圧ローラ１０２の長手方向両端領域を冷却するファンである。

図１に示すように、雰囲気センサの一例である環境湿度検知センサ２１は、記録材Ｐの環境の雰囲気の絶対湿度を検出する。空気の絶対湿度を評価するために、画像形成装置２０に環境湿度検知センサ２１を配置している。

実行部の一例である制御部１６０は、後端しわ現象対策と波打ち現象対策とを実行可能である。第１のモードの一例である後端しわ現象対策では、冷却ファン１３０ｂ、１３０ｃを所定時間作動させてから定着処理を開始させる。第２のモードの一例である波打ち現象対策では、冷却ファン１３０ａ、１３０ｄを所定時間作動させてから定着処理を開始させる。

制御部１６０は、連続した同一サイズの記録材の加熱処理に引き続いてそれまでの記録材よりも波打ち現象が発生し易い所定の記録材の加熱処理を実行する場合に第２のモードを実行する。第２のモードでは、加圧ローラ１０２の両端部に対する冷却性能を中央部に対する冷却性能よりも高くして冷却ファン１３０を作動させてから画像形成を開始させる。波打ち現象が発生し易い所定の記録材とは、上述したように、それまでよりも搬送方向に直角な方向の長さが大きい記録材、それまでよりも単位面積当たり重量の低い記録材である。このような記録材を確実に拾えるように、所定サイズ以上で所定坪量以下の記録材に対して共通に第２のモードを実行している。

制御部の一例である制御部１６０は、ニップ部Ｎにより定着処理可能な最大幅の記録材であって単位面積当たり重量が所定値未満の記録材を定着処理する場合に、少なくとも後端しわ現象対策と波打ち現象対策とを含む複数のモードから１つを選択する。制御部１６０は、環境湿度検知センサ２１の出力に応じて複数のモードの中から１つを選択する。環境湿度検知センサ２１により検出された絶対湿度が第１の値（６［ｇ／（ＤＲＹ ＡＩＲ）Ｋｇ］）未満の場合は、第２のモードの一例である波打ち現象対策を選択し、前記雰囲気センサにより検出された絶対湿度が前記第１の値よりも大きい第２の値（１２［ｇ／（ＤＲＹ ＡＩＲ）Ｋｇ］）以上の場合は、第１のモードの一例である後端しわ現象対策を選択する。

制御部１６０は、環境湿度検知センサ２１により検出された絶対湿度が第１の値以上であって第２の値未満の場合は、冷却ファン１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄを作動させることなく直ちに定着処理を開始させる。搬送方向に直角な方向の記録材長さが所定長さ以上であって記録材の単位面積当たり重量が所定重量未満である場合に該当しない場合も冷却ファン１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄを作動させることなく直ちに定着処理を開始させる。オペレータが画像形成装置２０に記録材をセットする際、画像形成装置２０の不図示のモニタを通じて、記録材サイズ、坪量を設定する。このため、画像形成装置２０の制御部１６０が記録材の幅や坪量を認識している。

図２を参照して図４に示すように、制御部１６０は、画像形成ジョブを受信すると記録材サイズが大であって記録材種類が薄紙に該当するか否かを判断する（Ｓ１１）。記録材サイズが大とは、幅３００ｍｍ以上の記録材である。記録材種類が薄紙とは、単位面積当たり重量（坪量）が１０５［ｇ／ｍ^２］以下の記録材である。

制御部１６０は、記録材サイズが大であって記録材種類が薄紙に該当する場合（Ｓ１１のＹＥＳ）、立上終了後のスタンバイ時に該当するか否かを判断する（Ｓ１２）。立上終了後のスタンバイ時とは、画像形成装置本体の電源をＯＮして、定着ローラ１０１の温度が室温から定着可能温度まで立上げられ、画像形成可能な状態でスタンバイしている状態である。

制御部１６０は、後端しわ現象が発生し難い幅３００ｍｍ未満の幅狭紙、又は単位面積当たり重量（坪量）が１０６［ｇ／ｍ^２］以上の厚紙のプリントの場合（Ｓ１１のＮＯ）、プリントをウェイトさせずに、プリントを開始する（Ｓ１８）。

制御部１６０は、立上終了後のスタンバイ時に該当する場合（Ｓ１２のＹＥＳ）、環境温湿度検知センサ２１が検知した温湿度から、環境水分量を計算して、高湿度か否かを判断する（Ｓ１３）。高湿度とは、環境水分量（絶対湿度）が１２［ｇ／（ＤＲＹ ＡＩＲ）Ｋｇ］以上の場合である。

制御部１６０は、高湿度に該当する場合（Ｓ１３のＹＥＳ）、１分間、中央のファン１３０ｂ、１３０ｃの２つをＯＮして加圧ローラ１０２の中央部を冷却する（Ｓ１４）。立上終了後のスタンバイ時には、加圧ローラ１０２の中央部が高温となってしまうので、中央部を冷却して、両端部温度を高くすることで後端しわ現象を防止する。プリントを待機させて、１分間の冷却ファン動作の終了後にプリントを開始する（Ｓ１８）。

制御部１６０は、環境水分量が１２［ｇ／（ＤＲＹ ＡＩＲ）Ｋｇ］未満の場合（Ｓ１３のＮＯ）、プリントを待機させることなく直ちにプリントを開始する（Ｓ１８）。記録材の水分量が少ない時に後端しわ現象が発生し難いからである。

制御部１６０は、前回ジョブのプリント終了後のスタンバイ時に該当する場合（Ｓ１５のＹＥＳ）、環境温湿度検知センサ２１が検知した温湿度から、環境水分量を計算して、低湿度か否かを判断する（Ｓ１６）。低湿度とは、環境水分量（絶対湿度）が６［ｇ／（ＤＲＹ ＡＩＲ）Ｋｇ］以下の場合である。

制御部１６０は、低湿度に該当する場合（Ｓ１６のＹＥＳ）、１分間、両端のファン１３０ａ、１３０ｄの２つをＯＮして加圧ローラ１０２の両端部を冷却する（Ｓ１７）。プリント終了後のスタンバイ時には、加圧ローラ１０２の両端部が高温となってしまうので、両端部を冷却して、両端部温度を高くし過ぎないようにすることで、波打ち現象を防止する。プリントを待機させて、１分間の冷却ファン動作の終了後にプリントを開始する（Ｓ１８）。

制御部１６０は、環境水分量が６［ｇ／（ＤＲＹ ＡＩＲ）Ｋｇ］以上の場合（Ｓ１６のＮＯ）、プリントを待機させることなく直ちにプリントを開始する（Ｓ１８）。記録材の水分量が多い時に波打ち現象が発生し難いからである。

実施例１では、記録材種類や環境に応じて制御することで、後端しわ現象が発生し易い記録材と環境条件の組み合わせでのみプリントを待機させて、加圧ローラの中央部を冷却して後端しわ現象を防止する。これにより、定着装置１００の温度立上げ直後に発生し易い後端しわ現象を防止することができた。そして、後端しわ現象が発生し難い記録材又は環境ではプリントを待機させずに生産性を向上することができるので、より好適である。

実施例１では、記録材種類や環境に応じて制御することで、波打ち現象が発生し易い記録材と環境条件の組み合わせでのみプリントを待機させて、加圧ローラの両端部を冷却して波打ち現象を防止する。これにより、定着装置１００の前回ジョブのプリント直後に発生し易い波打ち現象を防止することができた。そして、波打ち現象が発生し難い記録材又は環境ではプリントを待機させずに生産性を向上することができるので、より好適である。

実施例１では、スタンバイ中において、記録材の種類や環境等に応じて、加圧ローラ１０２の回転軸線方向の温度分布を修正して、プリント中のニップ部Ｎにおける加圧ローラ１０２の回転軸線方向の搬送速度分布を最適化する。

加圧ローラ１０２は、弾性層を被覆しており、温度によって弾性層の熱膨張が異なるため、温度による搬送速度の変化が大きい。加圧ローラ１０２の温度が高い部分では、熱膨張が大きいため外径の拡大が大きくなり、搬送速度が速くなる。加圧ローラ１０２の温度が低い部分では、熱膨張が小さいため、外径の拡大が小さくなり、搬送速度が遅くなる。そして、加圧ローラ１０２の回転軸線方向の温度分布を修正することにより、ニップ部Ｎに沿った記録材の搬送速度分布を適正に調整できる。

ここで、定着ローラ１０１も弾性層を被覆しているため、定着ローラ１０１の回転軸線方向の温度分布を調整しても、ニップ部Ｎに沿った記録材の搬送速度分布を適正に調整できる。しかし、定着ローラ１０１の表面温度は、加圧ローラ１０２の表面温度と比べて、定着性に大きな影響を及ぼす。定着ローラ１０１の回転軸線方向の中央部と端部とで温度が異なると、定着性に差異を生じて、部分的な定着不良や定着過多による定着画像の光沢ムラ等の問題が発生する。よって、定着ローラ１０１の温度分布は極力均一に維持して、定着性を均一とするのが良い。

実施例１では、ニップ部Ｎに沿った記録材の搬送速度分布を調整するために定着性への影響が少ない加圧ローラ１０２の長手方向の温度分布を調整するので、定着ローラ１０１の長手方向の温度分布を調整するよりも好適である。

＜実施例２＞
図５は実施例２の定着装置の構成の説明図である。図６は実施例２の加圧ローラ冷却制御のフローチャートである。実施例１では冷却ファンを所定時間だけ作動させたが、実施例２では定着ローラが所定の冷却状態になるまで冷却ファンを作動させる。

図５及び図３に示すように、第１の温度センサの一例であるサーミスタ１２２ａは、加圧ローラ１０２の長手方向中央領域の温度を検出する。第２の温度センサの一例であるサーミスタ１２２ｂは、加圧ローラ１０２の長手方向両端領域の温度を検出する。サーミスタ１２２ａは、加圧ローラ１０２の回転軸線方向の中央部に接触させて配置される。サーミスタ１２２ｂは、加圧ローラ１０２のＡ４サイズ横送りの記録材が接触する領域の外側に接触して加圧ローラ１０２の端部温度を検知する。サーミスタ１２２ａ、１２２ｂは、温度制御部１４０に接続されて、検知電圧を検知温度に換算される。サーミスタ１２２ａ、１２２ｂは、検知対象物に対して対向配置される非接触タイプでも良い。

制御部１６０は、非通紙部昇温に起因して、サーミスタ１２２ｂの検出温度がサーミスタ１２２ａの検出温度よりも所定の第一温度差を超えて高い場合に、波打ち現象対策を実行する。波打ち現象対策では、加圧ローラ１０２の両端部に対する冷却性能を中央部に対する冷却性能よりも高くして、サーミスタ１２２ｂの検出温度が所定温度範囲になるまで冷却ファン１３０を作動させてから画像形成を開始させる。波打ち現象対策では、サーミスタ１２２ａによる検出温度とサーミスタ１２２ｂによる検出温度との差が所定温度以下（１３℃以下）になってから定着処理を開始させる。

制御部１６０は、加圧ローラ１０２の端部温度の立ち上がりが遅れて、サーミスタ１２２ｂの検出温度がサーミスタ１２２ａの検出温度に比較して第一温度差よりも小さい第二温度差を下回って低い場合に、後端しわ現象対策を実行する。後端しわ現象対策では、加圧ローラ１０２の中央部に対する冷却量を両端部に対する冷却量よりも大きくして、サーミスタ１２２ｂの検出温度が所定温度範囲になるまで冷却ファン１３０を作動させた後に画像形成を開始させる。後端しわ現象対策では、サーミスタ１２２ａによる検出温度とサーミスタ１２２ｂによる検出温度との差が所定温度差（３℃）を超えてから定着処理を開始させる。

図５に示すように、実施例２では、加圧ローラ１０２の表面温度を検出するためにサーミスタ１２２ａ、１２２ｂを配置している。それ以外の構成は、図２を参照して説明した実施例１の定着装置と同一であるため、図５中、実施例１と共通する部分には図１と共通の符号を付して重複する説明を省略する。

冷却制御部１５０は、サーミスタ１２２ａが検出する中央部温度ＴＣとサーミスタ１２２ｂが検知する端部温度ＴＥとの温度差（ＴＥ−ＴＣ）に応じて次のように加圧ローラ１０２を評価する。
（Ａ）後端しわ現象が発生する可能性がある ： （ＴＥ−ＴＣ）≦ ３［℃］
（Ｂ）後端しわ現象も波打ち現象も発生しない：３［℃］＜（ＴＥ−ＴＣ）≦１３［℃］
（Ｃ）波打ち現象が発生する可能性がある ：１３［℃］＜（ＴＥ−ＴＣ）
そして、上記（Ａ）〜（Ｃ）のそれぞれに対して、冷却制御部１５０は、次のように加圧ローラ冷却制御を選択して冷却ファン１３０を制御する。

（Ａ）加圧ローラ１０２の中央部を冷却して、後端しわ現象の発生を防止する。加圧ローラ１０２の端部温度が中央部温度よりも低くなってしまうと、ニップ部Ｎの長手方向の両端部の搬送速度が、中央部の搬送速度と比較して遅くなって、後端しわ現象が発生し易くなる。冷却制御部１５０は、中央側のファン１３０ｂ、１３０ｃをＯＮして、加圧ローラ１０２の中央部を冷却する。ニップ部Ｎの長手方向の両端部における用紙搬送速度を、中央部と比較して速くすることで、後端しわ現象の発生を防止する。

（Ｂ）加圧ローラ冷却制御を実行しないで直ちにプリント開始する。３［℃］＜（ＴＥ−ＴＣ）≦１３［℃］は、加圧ローラ１０２の目標温度差範囲である。目標温度差範囲であれば、後端しわ現象も波打ち現象も発生しない。

（Ｃ）加圧ローラ１０２の両端部を冷却して、波打ち現象の発生を防止する。加圧ローラ１０２の端部温度が中央部温度よりも過剰に高くなってしまうと、ニップ部Ｎの長手方向の両端部の搬送速度が、中央部の搬送速度と比較して過剰に速過ぎて、波打ち現象が発生し易くなる。冷却制御部１５０は、両端部のファン１３０ａ、１３０ｄをＯＮして、加圧ローラ１０２の両端部を冷却する。ニップ部Ｎの長手方向の両端部における搬送速度を、中央部と比較して速過ぎないようにすることで、波打ち現象の発生を防止する。

図５を参照して図６に示すように、制御部１６０は、画像形成ジョブを受信すると上述の基準に従って記録材サイズが大であって記録材種類が薄紙に該当するか否かを判断する（Ｓ２１）。

制御部１６０は、記録材サイズが大であって記録材種類が薄紙に該当する場合（Ｓ２１のＹＥＳ）、サーミスタ１２２ａ、１２２ｂの出力に基づいて（ＴＥ−ＴＣ）≦ ３［℃］の条件に該当するか否かを判断する（Ｓ２２）。

制御部１６０は、（ＴＥ−ＴＣ）≦ ３［℃］の条件に該当する場合（Ｓ２２のＹＥＳ）、環境水分量が上述した高湿度の条件に該当するか否かを判断する（Ｓ２３）。

制御部１６０は、高湿度に該当する場合（Ｓ２３のＹＥＳ）、中央のファン１３０ｂ、１３０ｃをＯＮして加圧ローラ１０２の中央部を冷却する（Ｓ２４）。

制御部１６０は、加圧ローラ１０２が３［℃］＜（ＴＥ−ＴＣ）≦１３［℃］の目標温度差範囲に該当するまで冷却されると（Ｓ２５のＹＥＳ）、冷却ファン１３０を停止して（Ｓ２７）、プリントを開始する（Ｓ２８）。

制御部１６０は、サーミスタ１２２ａ、１２２ｂの出力に基づいて（ＴＥ−ＴＣ）＞１３［℃］の条件に該当するか否かを判断する（Ｓ２９）。

制御部１６０は、（ＴＥ−ＴＣ）＞１３［℃］の条件に該当する場合（Ｓ２９のＹＥＳ）、環境水分量が上述した低湿度の条件に該当するか否かを判断する（Ｓ３０）。

制御部１６０は、低湿度に該当する場合（Ｓ３０のＹＥＳ）、両端のファン１３０ａ、１３０ｄをＯＮして加圧ローラ１０２の両端部を冷却する（Ｓ３１）。

制御部１６０は、加圧ローラ１０２が３［℃］＜（ＴＥ−ＴＣ）≦１３［℃］の目標温度差範囲に該当するまで冷却されると（Ｓ２５のＹＥＳ）、冷却ファン１３０を停止して（Ｓ２７）、プリントを開始する（Ｓ２８）。

これにより、スタンバイ時にプリント信号が入力された時には、プリントを待機させて、サーミスタ１２２ａ、１２２ｂの検出温度差が目標温度差範囲となった後にプリントを開始して、後端しわ現象と波打ち現象の両方を防止する。

制御部１６０は、３［℃］＜（ＴＥ−ＴＣ）≦１３［℃］の目標温度差範囲に入る前でも（Ｓ２５のＮＯ）、冷却ファン１３０の作動開始から１分が経過すると（Ｓ２６のＹＥＳ）、冷却ファン１３０を停止して（Ｓ２７）、プリントを開始する（Ｓ２８）。タイムアウト時間を１分間として、最大１分間プリントを待機させ、プリント待機時間が１分間となった時点で、強制的にプリントを開始する。タイムアウト時間は、冷却ファン１３０の動作によって、余裕をもって目標温度差範囲に入る時間であるため、サーミスタ等の部品公差バラツキでプリント開始時間が振れて生産性が低下してしまう懸念を払しょくできる。

実施例２においても、実施例１と同様に、幅狭紙又は厚紙のプリントの場合（Ｓ２１のＮＯ）は、プリントを待機させずに直ちにプリントを開始する（Ｓ２８）。後端しわ現象が発生し易い（ＴＥ−ＴＣ）≦ ３［℃］の条件に該当しても、環境水分量が高湿度の条件に合致しない場合（Ｓ２３のＮＯ）はプリントを待機させずに直ちにプリントを開始する（Ｓ２８）。波打ち現象が発生し易い（ＴＥ−ＴＣ）＞１３［℃］の条件に該当しても、環境水分量が低湿度の条件に合致しない場合（Ｓ３０のＮＯ）はプリントを待機させずに直ちにプリントを開始する（Ｓ２８）。

このように、記録材種類や環境に応じて制御することで、後端しわ現象又は波打ち現象が発生し易い記録材と環境条件の組み合わせでのみプリントを待機させる。それら以外の場合は、すべからくプリントを待機させることなく直ちにプリントを開始して生産性を向上させる。

＜実施例１との比較＞
実施例１では、加圧ローラ１０２の温度を検知できないので、所定時間、冷却ファン１３０を動作させる。これは、予測制御であるため、実際の加圧ローラ１０２の温度分布を把握して、ニップ部Ｎの長手方向における端部と中央部の搬送速度差を、精度良く制御することができない。

例えば、立上終了後のスタンバイ時においては、定着ローラ１０１の温度が室温から立ち上がる場合と、定着温度に近い高温から立ち上がる場合とで、加圧ローラ１０２の長手方向の温度分布に差がある。等しく１分間冷却ファン１３０を動作させた場合、前者では加圧ローラ１０２中央部温度の低下不足、後者では加圧ローラ１０２中央部温度の過剰低下が発生して、後端しわ現象を防止できなかったり、かえって波打ち現象が発生したりする場合がある。

例えば、プリント終了後のスタンバイ時おいては、前回のジョブにおけるプリント枚数や記録材サイズによって、加圧ローラ１０２の長手方向の温度分布に差がある。等しく１分間冷却ファン１３０を動作させた場合、加圧ローラ１０２の両端部温度の低下不足、又は過剰低下が発生して、波打ち現象を防止できなかったり、かえって後端しわ現象が発生したりする場合がある。

実施例２では、サーミスタ１２２ａ、１２２ｂによって、加圧ローラ１０２の長手方向の温度分布を正確に把握して、冷却ファン１３０を必要十分な時間だけ作動させて、加圧ローラ１０２の中央部と端部の温度差を所望の温度範囲に制御する。このため、実施例１よりも、後端しわ現象と波打ち現象を精度良く確実に防止できる。

＜実施例２の変形例＞
実施例２では、目標温度差範囲の閾値を、３℃と１３℃の固定値に定めた。しかし、記録材のサイズ（幅、又は長さ）、又は紙種（坪量や材質）、又は画像形成装置外の雰囲気温度／湿度から算出される絶対水分量に応じて、目標温度差範囲の閾値を変更してもよい。より適正に加圧ローラ１０２の長手方向の温度分布を制御できて、生産性を向上させることができるので、より好適である。

具体的には、普通紙の坪量：８０［ｇ／ｍ^２］未満の記録材は、後端しわ現象及び波打ち現象が発生し易いので、目標温度差範囲の閾値を、実施例２と等しく３℃と１３℃とに定める。しかし、普通紙の坪量：８０［ｇ／ｍ^２］以上の記録材は、坪量：８０［ｇ／ｍ^２］未満の記録材と比較すると、後端しわ現象及び波打ち現象が発生し難いので、目標温度差範囲の閾値を０℃と１６℃とに拡大して定める。これにより、冷却ファン１３０を作動させる頻度が少なくなって、プリント時にプリント開始を遅延させる頻度が低下するので、生産性が向上する。

また、目標温度差範囲の閾値を決定する際には、スタンバイ状態へ移行する直前にプリントした記録材のサイズ（幅、又は長さ）、又は紙種（坪量や材質）を用いると良い。例えば、普通紙の坪量：８０［ｇ／ｍ^２］未満をプリント後のスタンバイ時は、目標温度差範囲の閾値を、３℃（紙シワ閾値）と１３℃（用紙波打ち閾値）とする。そして、普通紙の坪量：８０［ｇ／ｍ^２］以上をプリント後のスタンバイ時は、目標温度差範囲の閾値を、０℃（紙シワ閾値）と１６℃（用紙波打ち閾値）とする。この場合、同一種類の記録材の間欠プリント時は、プリント遅延が少なくて済む利点がある。

しかし、普通紙の坪量：８０［ｇ／ｍ^２］以上をプリント後にスタンバイ状態となり、その後、普通紙の坪量：８０［ｇ／ｍ^２］未満をプリントする時に、若干のウェイトが入り、プリント遅延が発生する場合がある。そのため、同一種類の記録材を間欠でプリントする使用形態が多いユーザーに対しては、前記のような設定とするのが良い。

＜実施例３＞
図７は実施例３の定着装置の構成の説明図である。図８はハロゲンヒータの発熱分布特性の説明図である。実施例１、２では冷却ファンのみに頼って加圧ローラの長手方向の温度分布を調整した。これに対して、実施例３では、加圧ローラの内部に配置したハロゲンヒータと冷却ファンとを協働させて加圧ローラの長手方向の温度分布を調整する。それ以外の構成は、図５を参照して説明した実施例２の定着装置と同一であるため、図７中、実施例２と共通する部分には図５と共通の符号を付して重複する説明を省略する。

図７に示すように、実施例３では、加圧ローラ１０２の芯金内部に、ハロゲンヒータ１１２を配置している。加熱手段の一例であるハロゲンヒータ１１２は、加圧ローラ１０２を加熱する。通電により発熱する定格電力４００Ｗのハロゲンヒータ１１２が、加圧ローラ１０２の回転軸線方向（長手方向）のほぼ全体にわたって配置される。温度制御部１４０は、図３に示すように加圧ローラ１０２の回転軸線方向の中央部に配置されたサーミスタ１２２ａの検出温度に基づいて、加圧ローラ１０２の表面温度が所定の目標温度となるようにハロゲンヒータ１１２をＯＮ／ＯＦＦ制御している。温度センサの一例であるサーミスタ１２２ａは、加圧ローラ１０２の長手方向中央近傍の温度を検出する。

図８に示すように、ハロゲンヒータ１１２は、長手方向で均一な発熱分布を持つヒータを用いた。加圧ローラ１０２を内側からハロゲンヒータ１１２で加熱することで、定着ローラ１０１から加圧ローラ１０２を離間させたスタンバイ中においても加圧ローラ１０２を所定温度に維持して、プリント開始時のニップ部の温度変動を少なくできる。また、プリント中も加圧ローラ１０２を所定温度に維持することで、プリント初期からプリント終了まで、記録材に対する画像の定着性を一定に保つことができる。また、定着ローラ１０１と加圧ローラ１０２の表面温度差を小さくできるため、特に薄紙で発生するカールが少なくて済む利点もある。

実施例２と同様に、冷却制御部１５０は、サーミスタ１２２ａが検出する中央部温度ＴＣとサーミスタ１２２ｂが検知する端部温度ＴＥとの温度差（ＴＥ−ＴＣ）に応じて次のように加圧ローラ１０２を評価する。
（Ａ）後端しわ現象が発生する可能性がある ： （ＴＥ−ＴＣ）≦ ３［℃］
（Ｂ）後端しわ現象も波打ち現象も発生しない： ３［℃］＜（ＴＥ−ＴＣ）≦１３［℃］
（Ｃ）波打ち現象が発生する可能性がある ：１３［℃］＜（ＴＥ−ＴＣ）
そして、上記（Ａ）〜（Ｃ）のそれぞれに対して、冷却制御部１５０は、次のように冷却ファン１３０及びハロゲンヒータ１１２を制御する。

（Ａ）冷却制御部１５０は、中央のファン１３０ｂ、１３０ｃをＯＮするとともに、ハロゲンヒータ１１２の目標温度を１００℃→１１０℃に変更する。加圧ローラ１０２の端部温度が中央部温度よりも低くなってしまうと、ニップ部Ｎの長手方向の両端部の搬送速度が、中央部の搬送速度に比較して遅くなって後端しわ現象が発生し易くなる。そこで、中央のファン１３０ｂ、１３０ｃをＯＮさせて加圧ローラ１０２の長手方向の中央部の搬送速度を低下させる。同時に、加圧ローラ１０２の目標温度を１００℃→１１０℃に変更して、ハロゲンヒータ１１２を点灯させて、加圧ローラ１０２の両端部の温度を上昇させる。後端しわ現象対策において加圧ローラ１０２を冷却するとき、加圧ローラ１０２の目標温度を一時的に１００℃から１１０℃へ高くする。このため、サーミスタ１２２ａ、１２２ｂの検出温度差が短時間で目標温度差範囲に移行する。

（Ｂ）冷却制御部１５０は、ハロゲンヒータ１１２の目標温度を１００℃に保って、冷却ファン１３０を作動させない。サーミスタ１２２ａ、１２２ｂの検出温度差が目標温度差範囲であれば、後端しわ現象も波打ち現象も発生しにくいため、冷却ファン１３０を用いて加圧ローラ１０２の回転軸線方向の温度分布を調整する必要がない。

（Ｃ）冷却制御部１５０は、両端のファン１３０ａ、１３０ｄをＯＮするとともに、ハロゲンヒータ１１２の目標温度を１００℃→１１０℃に変更する。加圧ローラ１０２の端部温度が中央部温度よりも過剰に高くなってしまうと、ニップ部Ｎの長手方向の両端部の搬送速度が、中央部の搬送速度に比較して過剰に速過ぎて波打ち現象が発生し易くなる。そこで、両端のファン１３０ａ、１３０ｄをＯＮさせて加圧ローラ１０２の長手方向の両端部の搬送速度を低下させる。同時に、加圧ローラ１０２の目標温度を１００℃→１１０℃に変更して、ハロゲンヒータ１１２を点灯させて、加圧ローラ１０２の中央部の温度を上昇させる。波打ち現象対策において加圧ローラ１０２を冷却するとき、加圧ローラ１０２の目標温度を一時的に１００℃から１１０℃へ高くする。これにより、サーミスタ１２２ａ、１２２ｂの検出温度差が短時間で目標温度差範囲に移行する。

＜実施例２との比較＞
実施例２では、中央の冷却ファン１３０ｂ、１３０ｃを作動させると、冷却部分以外にも風が行って、定着ローラ１０１の両端部にまで冷却が及んで温度低下が生じ、温度差（ＴＥ−ＴＣ）が目標温度差範囲に移行するのに時間がかかる。また、両端の冷却ファン１３０ａ、１３０ｄを作動させると、冷却部分以外にも風が行って、定着ローラ１０１の中央部にまで冷却が及んで温度低下が生じ、温度差（ＴＥ−ＴＣ）が目標温度差範囲に移行するのに時間がかかる。

これに対して、実施例２では、加圧ローラ１０２の冷却したくない領域は、ハロゲンヒータ１１２を点灯させて積極的に温度を上昇させる。そして、加圧ローラ１０２の冷却したい領域は、ハロゲンヒータ１１２を点灯させても十分に冷却できるような風量／風速を持つ冷却ファン１３０を用いて冷却する。これにより、温度差（ＴＥ−ＴＣ）を短時間で目標温度差範囲に到達させてプリント待機時間を短縮することができるため、画像形成装置の生産性が向上する。実際に、実施例２では、温度差（ＴＥ−ＴＣ）が目標温度差範囲に到達するまでの時間が最長１分必要だったのに対して、実施例３では、温度差（ＴＥ−ＴＣ）が目標温度差範囲に到達するまでの時間が最長４０秒にまで短縮された。

＜実施例４＞
図９は実施例４の定着装置の構成の説明図である。図１０はハロゲンヒータの発熱分布特性の説明図である。実施例３では、加圧ローラの内部に加圧ローラの回転軸線方向の全体を一様に加熱するハロゲンヒータを配置した。これに対して、実施例４では、加圧ローラの内部に、回転軸線方向の発熱分布特性が異なる二種類のハロゲンヒータを配置した。それ以外の構成は、図７を参照して説明した実施例３の定着装置と同一であるため、図９中、実施例３と共通する部分には図７と共通の符号を付して重複する説明を省略する。

図９に示すように、加熱手段の一例であるハロゲンヒータ１１２ａ、１１２ｂは、加圧ローラ１０２の回転軸線方向の中央部と両端部とに対する加熱性能をそれぞれ二段階に異ならせて加圧ローラ１０２を加熱可能である。制御部１６０は、波打ち現象対策の実行中、加圧ローラ１０２の中央部に対する加熱性能を、両端部に対する加熱性能よりも高くしてハロゲンヒータ１１２ａ、１１２ｂを作動させる。制御部１６０は、後端しわ現象対策の実行中、加圧ローラ１０２の両端部に対する加熱性能を、中央部に対する加熱性能よりも高くしてハロゲンヒータ１１２ａ、１１２ｂを作動させる。

実施例４では、加圧ローラ１０２の芯金内部に、加圧ローラ１０２の回転軸線方向（長手方向）のほぼ全体にわたって、定格電力４００Ｗのハロゲンヒータ１１２ａと、定格電力４００Ｗのハロゲンヒータ１１２ｂとが配置されている。温度制御部１４０は、加圧ローラ１０２の中央部に配置されたサーミスタ１２２ａの検出温度に基づいて、加圧ローラ１０２の表面温度が所定の目標温度となるようにハロゲンヒータ１１２ａ及びハロゲンヒータ１１２ｂをＯＮ／ＯＦＦ制御している。

図１０の（ａ）に示すように、ハロゲンヒータ１１２ａは、加圧ローラ１０２の中央部の発熱量が、両端部の発熱量に比較して大きく設定された発熱分布特性を有する中央高発熱ヒータである。図１０の（ｂ）に示すように、ハロゲンヒータ１１２ｂは、加圧ローラ１０２の両端部の発熱量が、中央部の発熱量に比較して大きく設定された発熱分布特性を有する端部高発熱ヒータである。ハロゲンヒータ１１２ａ及びハロゲンヒータ１１２ｂは、両者を同時に点灯した場合に、加圧ローラ１０２の長手方向の発熱量分布が均一になるように相補的に設計されている。

実施例２と同様に、冷却制御部１５０は、サーミスタ１２２ａが検出する中央部温度ＴＣとサーミスタ１２２ｂが検知する端部温度ＴＥとの温度差（ＴＥ−ＴＣ）に応じて次のように加圧ローラ１０２を評価する。
（Ａ）後端しわ現象が発生する可能性がある ： （ＴＥ−ＴＣ）≦ ３［℃］
（Ｂ）後端しわ現象も波打ち現象も発生しない： ３［℃］＜（ＴＥ−ＴＣ）≦１３［℃］
（Ｃ）波打ち現象が発生する可能性がある ：１３［℃］＜（ＴＥ−ＴＣ）
そして、上記（Ａ）〜（Ｃ）のそれぞれに対して、冷却制御部１５０は、次のように冷却ファン１３０及びハロゲンヒータ１１２ａ、１１２ｂを制御する。

（Ａ）冷却制御部１５０は、中央のファン１３０ｂ、１３０ｃをＯＮするとともに、ハロゲンヒータ１１２ａをＯＦＦし、ハロゲンヒータ１１２ｂによる温度調整の目標温度を１００℃→１１０℃に変更する。加圧ローラ１０２の端部温度が中央部温度よりも低くなってしまうと、ニップ部Ｎの長手方向の両端部の搬送速度が、中央部の搬送速度に比較して遅くなって後端しわ現象が発生し易くなる。そこで、中央のファン１３０ｂ、１３０ｃをＯＮさせて加圧ローラ１０２の長手方向の中央部の搬送速度を低下させる。同時に、加圧ローラ１０２の目標温度を１００℃→１１０℃に変更して、ハロゲンヒータ１１２ｂを点灯させて、加圧ローラ１０２の両端部の温度を選択的に上昇させる。このため、サーミスタ１２２ａ、１２２ｂの検出温度差が実施例３よりもさらに短時間で目標温度差範囲に移行する。

（Ｂ）冷却制御部１５０は、ハロゲンヒータ１１２ａ、１１２ｂによる温度調整の目標温度を１００℃に保って、冷却ファン１３０を作動させない。サーミスタ１２２ａ、１２２ｂの検出温度差が目標温度差範囲であれば、後端しわ現象も波打ち現象も発生しにくいため、冷却ファン１３０を用いて加圧ローラ１０２の回転軸線方向の温度分布を調整する必要がない。

（Ｃ）冷却制御部１５０は、両端のファン１３０ａ、１３０ｄをＯＮするとともに、ハロゲンヒータ１１２ｂをＯＦＦし、ハロゲンヒータ１１２ａによる温度調整の目標温度を１００℃→１１０℃に変更する。加圧ローラ１０２の端部温度が中央部温度よりも過剰に高くなってしまうと、ニップ部Ｎの長手方向の両端部の搬送速度が、中央部の搬送速度に比較して過剰に速過ぎて波打ち現象が発生し易くなる。そこで、両端のファン１３０ａ、１３０ｄをＯＮさせて加圧ローラ１０２の長手方向の両端部の搬送速度を低下させる。同時に、加圧ローラ１０２の目標温度を１００℃→１１０℃に変更して、ハロゲンヒータ１１２を点灯させて、加圧ローラ１０２の中央部の温度を上昇させる。このため、サーミスタ１２２ａ、１２２ｂの検出温度差が、実施例３よりもさらに短時間で目標温度差範囲に移行する。

実施例４では、後端しわ現象の発生し易い記録材と環境条件の組み合わせにおいては、ハロゲンヒータ１１２ａ、１１２ｂと冷却ファン１３０とを制御して、加圧ローラ１０２の中央部温度と比較して、両端部温度を高くする。これにより、ニップ部Ｎの長手方向の中央部での搬送速度に比較して、両端部での搬送速度を速くして後端しわ現象を防止する。

実施例４では、波打ち現象の発生し易い記録材と環境条件の組み合わせにおいては、ハロゲンヒータ１１２ａ、１１２ｂと冷却ファン１３０とを制御して、加圧ローラ１０２の中央部温度と比較して、両端部温度を高くし過ぎない。これにより、ニップ部Ｎの長手方向の中央部での搬送速度に比較して、両端部での搬送速度を速くし過ぎなくして波打ち現象を防止する。

実施例４では、上記（Ａ）の条件に該当する場合、ハロゲンヒータ１１２ｂのみで加圧ローラ１０２の温度調整を実行するため、中央のファン１３０ｂ、１３０ｃによって冷却される加圧ローラ１０２の部分がハロゲンヒータ１１２ａによって加熱されない。一方、温度を上げて搬送速度を高めたい加圧ローラ１０２の長手方向の両端部は、ハロゲンヒータ１１２ｂによって集中的に加熱される。このため、温度差（ＴＥ−ＴＣ）を実施例３よりもさらに短時間で目標温度差範囲に到達させてプリントを開始できる。

実施例４では、上記（Ｃ）の条件に該当する場合、ハロゲンヒータ１１２ａのみで加圧ローラ１０２の温度調整を実行するため、両端のファン１３０ａ、１３０ｂによって冷却される加圧ローラ１０２の部分がハロゲンヒータ１１２ｂによって加熱されない。一方、温度を上げて搬送速度を高めたい加圧ローラ１０２の長手方向の中央部は、ハロゲンヒータ１１２ａによって集中的に加熱される。このため、温度差（ＴＥ−ＴＣ）を実施例３よりもさらに短時間で目標温度差範囲に到達させてプリントを開始できる。

実際に、実施例３においては、目標温度差範囲に到達するまでの時間が最長４０秒必要だったのに対して、実施例４においては、目標温度差範囲に到達するまでの時間が最長２０秒と短縮された。プリントの待機時間を、さらに短縮して画像形成装置の生産性を高めることができた。

＜実施例４の変形例＞
画像形成装置において、電力に余裕がある場合には、実施例４のように、ハロゲンヒータ１１２ａ、１１２ｂの両方を並行してＯＮ／ＯＦＦ制御して、加圧ローラ１０２の表面温度を目標温度の１００℃に調整することが可能である。しかし、近年は、画像形成装置の省電力化が進められて、電力に余裕が無い場合もある。この場合、ハロゲンヒータ１１２ａ、１１２ｂを同時並行してＯＮ／ＯＦＦ制御すると、総電力が大きくなってしまい、電力規格をオーバーする可能性がある。

そのため、サーミスタ１２２ａが加圧ローラ１０２の表面温度を１００℃未満と検知した場合、ハロゲンヒータ１１２ａ、１１２ｂを交互にＯＮさせて、ハロゲンヒータ１１２ａ、１１２ｂが同時にＯＮすることを避ける。ハロゲンヒータ１１２ａを２秒ＯＮ／２秒ＯＦＦする間に、ハロゲンヒータ１１２ｂを２秒ＯＦＦ／２秒ＯＮする。時間分割してハロゲンヒータ１１２ａ、１１２ｂを交互に点灯させることによって、加圧ローラ１０２を目標温度の１００℃に温度調整する。

なお、言うまでもなく、サーミスタ１２２ａが加圧ローラ１０２の表面温度を１００℃以上と検出した場合には、ハロゲンヒータ１１２ａ、１１２ｂは、ともにＯＦＦされる。このようにすれば、ハロゲンヒータ１１２ａ、１１２ｂの電力は、２本化しても従来と同じ４００Ｗしか消費しないので、より好適であり、省エネに適う。

＜その他の実施例＞
実施例１〜４ではローラ定着装置の実施形態を説明したが、本発明は、定着部材にベルト部材を用いて定着性能を向上させた定着装置においても実施できる。実施例１〜４ではハロゲンヒータを用いて加熱を行う実施形態を説明したが、本発明は、抵抗発熱体や電磁誘導加熱方式等の加熱源を用いた定着装置においても実施できる。実施例１〜４では冷却ファンを用いて定着ローラを冷却する実施形態を説明したが、本発明は、ヒートパイプ等、局所的に冷却できる冷却手段であれば、接触式／非接触式を問わず種々の冷却手段等を用いて実施できる。

１０ 中間転写ベルト、１４ 二次転写ローラ、２１ 温度湿度センサ
１００ 定着装置、１０１ 定着ローラ、１０２ 加圧ローラ
１１１、１１２、１１２ａ、１１２ｂ ハロゲンヒータ
１２１、１２２ａ、１２２ｂ サーミスタ、１３０ 冷却ファン
１４０ 温度制御部、１５０ 冷却制御部、１６０ 制御部
Ｎ ニップ部、Ｐ 記録材、Ｋ トナー

Claims (9)

1. ニップ部を形成して、トナー像を担持した記録材を前記ニップ部により定着処理する加熱回転体及び加圧回転体と、
   前記加圧回転体の長手方向中央領域を冷却する第１の冷却手段と、
   前記加圧回転体の長手方向両端領域を冷却する第２の冷却手段と、
   前記第１の冷却手段を所定時間作動させてから定着処理を開始させる第１のモードと、前記第２の冷却手段を所定時間作動させてから定着処理を開始させる第２のモードと、を実行可能な実行部と、
   前記ニップ部により定着処理可能な最大幅の記録材であって単位面積当たり重量が所定値未満の記録材を定着処理する場合に、少なくとも前記第１のモードと前記第２のモードとを含む複数のモードから１つを選択する制御部と、を備えることを特徴とする画像加熱装置。
2. ニップ部を形成して、トナー像を担持した記録材を前記ニップ部により定着処理する加熱回転体及び加圧回転体と、
   前記加圧回転体の長手方向中央領域の温度を検出する第１の温度センサと、
   前記加圧回転体の長手方向両端領域の温度を検出する第２の温度センサと、
   前記第１の温度センサによる検出温度と前記第２の温度センサによる検出温度との差が所定温度を超えてから定着処理を開始させる第１のモードと、前記差が所定温度以下になってから定着処理を開始させる第２のモードと、を実行可能な実行部と、
   前記ニップ部により定着処理可能な最大幅の記録材であって単位面積当たり重量が所定値未満の記録材を定着処理する場合に、少なくとも前記第１のモードと前記第２のモードとを含む複数のモードから１つを選択する制御部と、を備えることを特徴とする画像加熱装置。
3. 前記加圧回転体の長手方向中央領域を冷却する第１の冷却手段と、
   前記加圧回転体の長手方向両端領域を冷却する第２の冷却手段と、を更に備え、
   前記実行部は、第１のモードでは前記第１の冷却手段を作動させ、前記第２のモードでは前記第２の冷却手段を作動させることを特徴とする請求項２に記載の画像加熱装置。
4. 前記第１の冷却手段と前記第２の冷却手段はそれぞれファンを有することを特徴とする請求項１又は３に記載の画像加熱装置。
5. 前記加圧回転体を加熱する加熱手段と、
   前記加圧回転体の長手方向中央近傍の温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサの出力に応じて前記加熱手段を制御する温度制御部と、を更に備え、
   前記温度制御部は、前記第１のモード及び前記第２のモードにおいて前記加圧回転体を冷却するとき前記加圧回転体の目標温度を一時的に高くすることを特徴とする請求項１、３、４のいずれか１項に記載の画像加熱装置。
6. 雰囲気の絶対湿度を検出する雰囲気センサを更に有し、前記制御部は、前記雰囲気センサの出力に応じて前記複数のモードの中から１つを選択することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像加熱装置。
7. 前記制御部は、前記雰囲気センサにより検出された絶対湿度が第１の値未満の場合は前記第２のモードを選択し、前記雰囲気センサにより検出された絶対湿度が前記第１の値よりも大きい第２の値以上の場合は前記第１のモードを選択することを特徴とする請求項６に記載の画像加熱装置。
8. 前記制御部は、前記雰囲気センサにより検出された絶対湿度が前記第１の値以上であって前記第２の値未満の場合は、前記第１の冷却手段及び前記第２の冷却手段を作動させることなく直ちに定着処理を開始させることを特徴とする請求項７に記載の画像加熱装置。
9. 前記加圧回転体は、加圧ローラであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像加熱装置。
   

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