JP6039232B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

電子写真方式の複写機やレーザービームプリンタ等の画像形成装置は、記録材上にトナー像を転写させる転写装置や、トナー像を加熱および加圧することにより記録材上に定着させる定着装置等により構成されている。定着装置の加熱方式としては、例えばハロゲンヒータ等を内包した円筒体としての定着ローラと加圧ローラを用いた熱ローラ方式のほか、最近では定着装置の省電力化を実現できる加熱方式として、フィルム加熱方式が提案されている。フィルム加熱方式の定着装置は、耐熱樹脂や金属をベースにした筒状ベルト（以下、定着スリーブ）と、その内面に接触摺動するセラミック等からなる加熱体と加熱体支持体により摺動ニップ部（以下、内面ニップ部または熱伝達ニップ部）を形成する。そして、定着スリーブを介して加熱体に対し加圧部材を加圧することにより圧接ニップ部（以下、定着ニップ部）を形成し、この定着ニップ部に、トナー像を保持させた記録材を狭持搬送して通過させることにより、トナー像が記録材上に定着される。フィルム加熱方式を用いた定着装置は、定着ニップ部周辺を集中的に加熱しうる構成のため、熱ローラ方式の定着装置に対して、省電力化やウェイトタイム短縮化（クイックスタート性）が可能である。
熱ローラ方式やフィルム加熱方式等の定着装置において、定着装置を記録材である紙が通過する時に定着ニップ部において紙にシワが発生することがある。このシワは特に厚さの薄いなど紙のコシが弱い紙において発生しやすい。熱ローラ方式の加熱定着装置では、紙シワ防止ため、定着ローラと加圧ローラをそれぞれ記録材の搬送方向に直交する方向の中央から端部にかけて外径を大きくさせた形状（以下、逆クラウン形状）にする手法が採用されている。これにより、定着ニップ部における紙搬送スピードを両端部で速く、中央部で遅くして紙を左右方向に引っ張る力を生じさせ、紙シワの発生を防ぐことができる。フィルム加熱方式の定着装置では、上記と同様に定着スリーブや加圧ローラを外径逆クラウン形状とする方法のほか、加熱体に対する長手方向の圧分布を調整して定着ニップ部の長手形状を規定するなどの方法が採用されている（特許文献１）。また、記録材の搬送方向に直交する方向の発熱分布が異なる複数の発熱体を形成した加熱体と、それぞれの発熱体に対する発熱比率をコントロール可能な駆動回路により、紙サイズに応じて長手方向に発熱傾斜をつける方法なども提案されている（特許文献２等）。

特開２００３−２２８２４６号公報 特開平１０−１７７３１９号公報

前述の紙シワ防止構成では、紙を左右方向に引っ張る力が強すぎる場合、弊害として後端ハネやそれに伴う画像不良を発生させる場合がある。具体的には、記録材が定着部を通過中に紙が左右方向に引っ張られることにより、定着部の搬送上流側において記録材に負荷がかかって左右端が持ち上がってしまうことがある。この状態になると、紙後端が転写部を通過した際に紙後端部が跳ねて搬送部材にトナー像を擦ったり（以下、後端ハネ）、定着ニップ部の手前で定着ローラもしくは定着スリーブにトナー像が接触したりすることによる画像乱れが発生しやすくなってしまう。このような紙シワや後端ハネは、転写装置と定着装置の位置や角度などの配置状態によっては、定着部材の外径クラウン形状や定着
ニップの長手形状を調整するだけでは十分に防ぐことができず、設計範囲（設計マージン）が狭められてしまう場合がある。

本発明の目的は、画像不良の抑制を図ることができる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
転写ニップ部において記録材を搬送しながら記録材に未定着トナー画像を転写する転写部と、
長細いヒータを有し、定着ニップ部において前記未定着トナー画像が転写された記録材を搬送しながら加熱して前記未定着トナー画像を記録材に定着する定着部と、
前記ヒータの長手方向における前記ヒータの中央部に対する端部の発熱量の比率を制御する制御部と、
を有する画像形成装置において、
前記制御部は、前記定着ニップ部と、前記転写ニップ部と、の双方において１枚の記録材がニップされた状態で搬送されているときに、前記発熱量の比率を１よりも大きい第１の比率から前記第１の比率よりも小さい第２の比率に切り替えることを特徴とする。

本発明によれば、画像不良の抑制を図ることができる。

本発明の実施例に係る画像形成装置の概略断面図 本発明の実施例に係る定着装置の概略断面図 本発明の実施例における定着ヒータの断面図及び平面図 本発明の実施例における定着ヒータの長手発熱分布の概略図 本発明の実施例におけるヒータ駆動回路の概略図 ヒータ点灯比率に応じた定着ヒータの長手発熱分布を示す図 本発明の実施例におけるヒータ駆動制御のフローチャート 本発明の実施例４における温度検知手段の位置関係を示す模式図

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）多色画像形成装置の全体構成
図１を参照して、本発明の実施例に係る画像形成装置の全体構成について説明する。
図１は、本実施例に係る画像形成装置の一例であるフルカラーレーザービームプリンタ（以後、プリンタ１０という）の全体構成を示す概略断面図である。なお、本実施例として、感光体ドラムを複数備えたフルカラーレーザービームプリンタを取り上げたが、本発明はこれに限らず、感光体ドラムを一つ備えたモノクロの複写機、プリンタにも適用することができる。

プリンタ１０の下部には、カセット１１が引き出し可能に収納されている。カセット１１に記録材Ｐを積載収容し、記録材Ｐはピックアップローラ１３により給紙カセット１１から給送され、フィード・リタードローラ対１４により１枚毎に分離され、レジストローラ１５に給送される。プリンタ１０は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色ごとに対応する画像形成ステーション７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋを、横一列に並設してなる画像形成手段としての画像形成部７を備えている。画像形成部７には、像担持体である感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ（以後感光体ドラム１で統一）、感光体ドラム１の表面を均一に帯電する帯電装置２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋが配設されている。また、画像形成部７には、感光体ドラム１上の静電潜像にトナー（現像剤）を付着させてトナー像（現像剤像）として現像する現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋが配設されている。さらに、画像形成部７には、感光体ドラム１上のトナー像を静電転写ベルト２９に転写する一次転写部８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ（以後一次転写部８で統一）が配設されている。転写されずに感光体ドラム１に残存した転写残トナーは、クリーニング装置であるクリーニングブレード６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋにより掻き取られる。画像形成部７の下側には、感光体ドラム１上に静電潜像を形成するために、画像情報に基づいてレーザービームを照射するスキャナユニット３ＹＭ及び３ＣＫが配置されている。

一次転写部８でトナー像が転写された転写ベルト２９のトナー像は、二次転写部３１で記録材Ｐに転写される。３０は、２次転写対向ローラである。その後、定着装置１２を通過することによってトナー像は記録材Ｐ上に固着定着される。その後、記録材Ｐは、排出ローラ対３２に搬送され、排出ローラ対３２を通過後、記録材積載部３３に排出される。

なお、本実施例に係るプリンタ１０における記録材Ｐの通紙可能幅は、搬送方向に直交する方向（以下、長手方向と記す）７６ｍｍ〜２９７ｍｍであり、プリンタ１０の通紙基準は、長手方向に対して略中央（以下、中央基準と記す）である。

（２）定着装置
図２を参照して、本実施例における定着装置１２について説明する。図２は、本発明の実施例に係る定着装置の概略断面図である。本実施例の定着装置１２は、フィルム加熱方式であり、加圧用回転体駆動方式（テンションレスタイプ）の加熱装置である。

１）定着装置１２の全体構成
１６は、加熱体（熱源）としての定着ヒータであり、セラミック等の基板上に通電発熱体を配設した部材であり、後述のヒータ駆動回路２１により通電発熱される。定着ヒータ１６の詳細については２）項で後述する。１７は、加熱体保持部材としての、横断面略半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有するヒータホルダである。ヒータホルダ１７は、耐熱性の高い液晶ポリマー樹脂で形成し、定着ヒータ１６を保持し、後述の定着スリーブ２０をガイドする役割を果たす。本実施例においては、液晶ポリマーとして、住友化学社製のスミカスーパーＥ５２０４Ｌ（商品名）を使用した。

１８は、後述の定着スリーブ２０の温度を検出するためのサーミスタである。本実施例においてスリーブサーミスタ１８は、その熱検出部を定着スリーブ２０の内面に接触するように配設しており、定着スリーブ２０の温度情報をヒータ駆動回路２１へ伝達している。１９は、定着ヒータ１６の温度を検出するためのサーミスタである。本実施例において
ヒータサーミスタ１９は、定着ヒータ１６の一面側における長手方向中央と両端部それぞれに配設されており、定着ヒータ１６の温度情報をヒータ駆動回路２１へ伝達する。

２０は、第一の回転体（第一の定着部材）としての定着スリーブであり、ベルト状部材に弾性層を設けてなる円筒状（エンドレスベルト状）の部材である。具体的には、基材として内径が２４ｍｍ、厚み３０μｍの円筒状に形成したＳＵＳ等の金属エンドレスベルト（ベルト基材）上に、厚み約３００μｍのシリコーンゴム層（弾性層）を形成した上に、厚み３０μｍのＰＦＡ樹脂チューブ（最表層）を被覆してなる。長手方向の外径形状について、本実施例においてはストレート形状のものを用いたが、端部外径と中央外径に差をつけた逆クラウン形状のものを用いてもよい。

２１は、定着ヒータ１６の通電発熱を制御するヒータ駆動回路である。基本的にはスリーブサーミスタ１８とヒータサーミスタ１９からの温度情報に基づいて定着ヒータ１６に対する通電制御をおこなうことにより、定着ヒータ１６ないしは定着スリーブ２０を所定温度に制御している。ヒータ駆動回路２１の詳細については３）項で後述する。

２２は、第二の回転体（第二の定着部材）としての加圧ローラ（加圧体）である。加圧ローラ２２は、ステンレス製の芯金に、射出成形により、厚み約３ｍｍのシリコーンゴム層を形成し、その上に厚み約４０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆してなる。本実施例では加圧ローラ２２の外径を２５ｍｍとした。この加圧ローラ２２は芯金の両端部を装置フレーム２４の不図示の奥側と手前側の側板間に回転自由に軸受保持させて配設してある。長手方向の外径形状について、加圧ローラ逆クラウン量ＣＲｒ＝端部外径−中央外径として、本実施例においてはＣＲｒ＝５０μｍ〜２００μｍのものを用いた。

定着ヒータ１６をヒータホルダ１７のヒータ座面部に長手に沿って配設し、これらに定着スリーブ２０をルーズに外嵌させて定着スリーブユニットを形成している。この定着スリーブユニットを、加圧ローラ２２の上側において、ヒータ１６側を下向きにして加圧ローラ２２に並行に配置している。そして、ヒータホルダ１７の両端部を不図示の加圧機構により、最大で片側１４７Ｎ（１５ｋｇｆ）、総圧２９４Ｎ（３０ｋｇｆ）の力で加圧ローラ２２の軸線方向に付勢する。こうすることで、定着ヒータ１６の下向き面を定着スリーブ２０を介して加圧ローラ２２の弾性層に該弾性層の弾性に抗して所定の押圧力をもって圧接させ、加熱定着に必要な所定幅の定着ニップ（圧接ニップ）部Ｎを形成する。

２３と２６は、装置フレーム２４に組付けた入り口ガイドと定着排紙ローラである。入り口ガイド２３は、二次転写ニップを抜けた記録材Ｐを定着ニップ部Ｎに正確に導く役割を果たす。本実施例の入り口ガイド２３は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂により形成されている。また、本実施例において二次転写ニップから定着ニップ部Ｎまでの距離は１００ｍｍとした。

加圧ローラ２２は、不図示の駆動手段により矢印の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラ２２の回転駆動により、加圧ローラ２２の外面と定着スリーブ２０との定着ニップ部Ｎにおける圧接摩擦力によって円筒状の定着スリーブ２０に回転力が作用する。該回転力により、定着ヒータ１６の外周に設けられた定着スリーブ２０は、その内面側が定着ヒータ１６の下向き面に密着して摺動しながら、ヒータホルダ１７の外回りを矢印の時計方向に従動回転する状態になる。定着スリーブ２０内面にはグリスが塗布され、ヒータホルダ１７と定着スリーブ２０内面との摺動性を確保している。

加圧ローラ２２が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着スリーブ２０が従動回転状態になり、また、定着ヒータ１６に通電がなされ、該定着ヒータ１６が昇温して所定の温度に立ち上げ温調される。この状態において、定着ニップ部Ｎの定着スリーブ２０と加圧
ローラ２２との間に、未定着トナー像Ｔを担持した記録材Ｐが入り口ガイド２３に沿って案内されて導入される。記録材Ｐは、トナー像Ｔ担持面側が定着ニップ部Ｎにおいて定着スリーブ２０の外面に密着して定着スリーブ２０と一緒に挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において、定着ヒータ１６の熱が定着スリーブ２０を介して記録材Ｐに付与され、記録材Ｐ上の未定着トナー像Ｔが記録材Ｐ上に加熱・加圧されて溶融定着される。定着ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐは、定着スリーブ２０から曲率分離され、定着排紙ローラ２６で排出される。

２）定着ヒータ１６の詳細
図３に、本実施例における定着ヒータ１６の断面図（ａ）と平面図（ｂ）を記す。

本実施例における定着ヒータ１６は、以下の構成を備える。
ｉ）通紙方向と直交する方向を長手方向とする横長平板状のセラミック基板４１。（本実施例では長手方向３７０ｍｍ、短手方向１０ｍｍ、厚み方向０．６ｍｍ）。
ｉｉ）セラミック基板４１の一面側に長手に沿ってスクリーン印刷により線状あるいは帯状に塗工した、電流が流れることにより発熱する銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）等を含んだ導電ペーストの、厚み１０μｍ程度、幅１ｍｍ程度の発熱体層（発熱体）４２、４３。（本実施例では長手方向３０３ｍｍ）。
ｉｉｉ）発熱体４２、４３に対する給電パターンとして、同じくセラミック基板４１の一面側に銀ペースト等のスクリーン印刷によりパターン形成した電極部４４ａ、４４ｂ、４４ｃ。
ｉｖ）発熱体４２、４３の保護と絶縁性を確保するための、厚み３０μｍ程度の薄肉のガラスコート４５。
ｖ）セラミック基板４１の他面側で、定着スリーブ２０の接触面に当る箇所に設けたポリイミド等からなる摺動層４６。

図３における定着ヒータ１６の電極部４４（４４ａ、４４ｂ、４４ｃ）には給電用コネクタが装着される。後述のヒータ駆動回路２１から上記の給電用コネクタを介して電極部４４に給電されることにより発熱体４２、４３が発熱して定着ヒータ１６が迅速に昇温する。本実施例においては、４４ｃを共通電極とし、４４ａを介して発熱体４２を発熱させ、４４ｂを介して発熱体４３を発熱させており、それぞれの発熱体４２、４３は独立駆動される。

本実施例において、２本の発熱体４２、４３は、互いに長手方向の発熱分布が異なる発熱体である。第１の発熱体としての発熱体４２は、通紙基準である長手中央から端部にかけて連続的に発熱量が小さくなるように形成した中央高発熱体である。一方、第２の発熱体としての発熱体４３は、長手中央から端部にかけて連続的に発熱量が大きくなるように形成した端部高発熱体である。

図４は、定着ヒータ１６の発熱体４２、４３それぞれの発熱量の長手方向分布と、それぞれの部分発熱量を合計した総発熱量の長手方向分布の例を示している。発熱体４２は、発熱量が長手方向において記録材の通過領域における両端付近よりも中央付近が相対的に大きくなる中央高の発熱分布を形成する。一方、発熱体４３は、発熱量が長手方向において記録材の通過領域における中央付近よりも両端付近が相対的に大きくなる端部高の発熱分布を形成する。本実施例においては、発熱体４２、４３に同じ電圧、同じ点灯デューティ（点灯時間）で通電した時の総発熱量分布（４２＋４３）が略フラットになるように設計している。

３）ヒータ駆動回路２１の詳細
図５〜図７を参照して、本実施例におけるヒータ駆動回路２１の詳細及びその駆動制御
方法について説明する。

図５は、本実施例におけるヒータ駆動回路２１の概略図である。図５のヒータ駆動回路２１は、定着ヒータ１６の通電制御を司る駆動回路の概略一例である。スリーブサーミスタ１８の温度情報がＣＰＵ（制御部）２１１に入力されると、ＣＰＵ２１１は、サーミスタ１８の温度検知結果に基づいて所望の温度制御をするべくトライアック２１２ａ、２１２ｂの点灯タイミングを駆動制御する。ここで、ＣＰＵ２１１は、トライアック２１２ａの点灯デューティ及びトライアック２１２ｂの点灯デューティをそれぞれ決定でき、所望の長手発熱分布をもって上記温度制御を施すことができる。

図６は、ヒータ点灯比率に応じた定着ヒータ１６の長手方向の発熱分布の例を示している。定着ヒータ１６をヒータ駆動回路２１に組み込み、ＣＰＵ２１１でトライアック２１２ａ、２１２ｂの点灯デューティ比率（以下、点灯比率（点灯時間比率）と記す）Ｐａ：Ｐｂを決定して駆動制御させる。こうすることにより、定着ヒータ１６の長手発熱分布に任意の勾配を持たせることが可能となる。本実施例の場合、例えば点灯比率Ｐａ：Ｐｂ＝１０：１０のときの長手発熱分布は略フラットとなる。また、Ｐａ：Ｐｂ＝７：１０など、Ｐｂ／Ｐａ＞１のときの長手発熱分布（総発熱分布）は端部高（谷型）の発熱分布、すなわち、定着ニップに端部高の温度分布を形成するための第１の発熱分布となる。また、Ｐａ：Ｐｂ＝１０：７など、Ｐｂ／Ｐａ＜１のときの長手発熱分布（総発熱分布）は中央高（山型）の発熱分布、すなわち、定着ニップに中央高の温度分布を形成するための第２の発熱分布となる。

図７は、本実施例におけるヒータ駆動制御のフローチャートである。図７のフローチャートを用いて、本実施例におけるヒータ駆動回路２１の駆動制御方法を説明する。本実施例における通紙中の点灯比率（Ｐｂ／Ｐａ）としては、立上げ中における点灯比率Ｐ０、記録材Ｐ先端が定着部に到達する前後における点灯比率Ｐ１、記録材Ｐ後端が転写部を通過する前後における点灯比率Ｐ２を有している。ここで、第１の点灯時間比率Ｐ１と第２の点灯時間比率Ｐ２との関係については、Ｐ１＞Ｐ２、という関係を有し、Ｐ１とＰ２は通紙部の定着性分布が問題にならない範囲の比率とした。本実施例ではＰ１＝１０／７（端部高発熱）、Ｐ２＝７／１０（中央高発熱）に設定した。

まず、印刷ジョブのプリント指令が画像形成装置に入力されると、定着装置１２のモータ駆動と同期してヒータに対する通電加熱を開始する（Ｓ７１）。このとき、発熱体４２、４３の発熱比率、すなわちトライアック２１２ａ、２１２ｂに対する立上げ中の点灯比率Ｐ０＝Ｐａ：Ｐｂを１０：１０とした。本発明におけるＰ０はこれに限らず、中央高発熱や端部高発熱としてもよい。

次に、記録紙Ｐが搬送され、その先端が定着ニップ部Ｎに到達するタイミングに対して所定時間ｔ１だけ手前のタイミングにおいて、点灯比率をＰ１に切り替える（Ｓ７２、Ｓ７３）。前記ｔ１は、記録材Ｐの先端が定着部を通過する以前に、点灯比率Ｐ１（本実施例の場合、端部高発熱）による発熱分布を、定着スリーブ２０を介して加圧ローラ２２へ熱伝達しうる時間範囲とした。点灯比率Ｐ１への切り替えにより、加圧ローラ２２の逆クラウン量が切り替え以前より大きくなった状態で記録材Ｐの先端が定着ニップＮを通過することになる。本実施例において、ｔ１＝０．２ｓｅｃに設定した。

次に、記録材Ｐの後端が二次転写部３１を通過するタイミングに対して所定時間ｔ２だけ手前のタイミングにおいて、点灯比率をＰ２に切り替える（Ｓ７４、Ｓ７５）。前記ｔ２は、記録材Ｐの後端が二次転写部３１を通過する以前に、点灯比率Ｐ２（本実施例の場合、中央高発熱）による発熱分布を、定着スリーブ２０を介して（通紙部については記録材Ｐも介して）加圧ローラ２２へ熱伝達しうる時間範囲とした。点灯比率Ｐ２への切り替
えにより、加圧ローラ２２の逆クラウン量が切り替え以前より小さくなった状態で記録材Ｐの先端が二次転写部３１を通過することになる。本実施例において、ｔ２＝０．３ｓｅｃに設定した。

印刷ジョブが終了するまでの間（Ｓ７６）、Ｓ７２〜Ｓ７５を繰り返すことにより、定着ニップＮを通過する各ページの紙間から先端部では端部高発熱、各ページの後端が二次転写部３１を通過する前後では中央高発熱の状態で記録材Ｐが搬送されることになる。

表１は、雰囲気温度３０℃／相対湿度８０％環境において、坪量が６８ｇ／ｍ²の再生
紙（Ａ３サイズ）を通紙した場合における、加圧ローラ２２外径の逆クラウン量に対する紙シワと後端ハネによる画像不良の発生頻度の結果を示す表である。実施例として上述したヒータ駆動制御例を示し、比較例として印刷ジョブ中の点灯比率Ｐａ：Ｐｂを１０：１０に固定した例を示し、それぞれについて加圧ローラ２２の逆クラウン量範囲、２５〜２００μｍにおける結果を示している。表１において、○は発生なし、△は発生率１０％未満、×は発生率１０％以上を示している。

また、それぞれの評価に際する通紙条件は、紙シワについては１枚間欠通紙、後端ハネについては連続通紙とした。間欠通紙の場合、加圧ローラの長手端部における放熱量が、長手中央に対して大きくなるため、ゴムの熱膨張度合いの関係により通紙中の加圧ローラ外径形状は、逆クラウン量が小さくなりやすいため紙シワが発生しやすい。連続通紙の場合、非通紙部昇温により長手端部が長手中央よりも温度が高くなりやすいため、通紙中の加圧ローラ逆クラウン量が大きくなりやすいため後端ハネが発生しやすい。

表１に示すように、実施例１は比較例に対して紙シワと後端ハネによる画像不良が発生しない加圧ローラ２２の逆クラウン量範囲が広くなっているのがわかる。すなわち加圧ローラの外径形状について、設計マージンが広くなったことを意味している。この効果については、以下に説明する作用が関係している。

＜紙シワに対する効果＞
紙シワに対する効果については、本実施例の制御を用いることにより記録材Ｐ先端の定着ニップＮ突入時における紙シワの起点発生を防止している。紙シワ現象は、記録材Ｐの定着ニップＮ部での搬送状態によって発生しやすさが影響されるが、特に記録材Ｐの先端突入時に記録材Ｐの微小な歪みが生じるかどうかで目に見える紙シワに成長する頻度が大きく変わってくる。本実施例では、点灯比率をＰ１へ切り替えることにより加圧ローラ２
２の逆クラウン量が大きくなった状態で記録材Ｐの先端が定着ニップＮを通過することになるため、紙シワの起点となる微小な歪みは発生しにくくなる。起点が発生しないことにより、紙シワに成長することなく記録材Ｐ全体が定着ニップＮを通過するため、紙シワの発生頻度は低くなる。

＜後端ハネに対する効果＞
一方、後端ハネによる画像不良に対する効果については、本実施例の制御を用いることにより記録材Ｐ後端が二次転写部３１を抜けた際に記録材Ｐに加わる左右への引張り量を低減している。後端ハネ現象は、記録材Ｐ全体が定着ニップＮで搬送している間に加わった、左右への引張り応力（テンション）の累積に影響される。引張り応力の累積が大きい場合、記録材Ｐ後端が二次転写部３１を抜けた際に応力が解放されたときの反動が大きくなり、後端ハネが発生しやすくなる。本実施例では、点灯比率をＰ２へ切り替えることにより記録材Ｐの後端が二次転写部３１を通過する以前に加圧ローラ２２の逆クラウン量が小さくなっているため、上記の引張り応力の累積が低減され、後端ハネの発生頻度が低くなる。

＜ニップ巾との関係＞
表２は、上記と同じ雰囲気環境、同じ紙種を通紙した場合における、定着ニップＮの長手形状（定着スリーブと加圧ローラの接触領域の形状）に対する紙シワと後端ハネによる画像不良の発生頻度の結果を示す表である。定着ニップＮの長手形状に関しては、長手方向における圧分布を調整することによりニップ形状を中太〜中細まで振って上記と同様の評価を行った。定着ニップＮの長手形状を表す指標として、中央ニップ巾と端部ニップ巾との差分で示している。ここで、ニップ巾とは、ニップ部を形成する定着スリーブと加圧ローラとの接触領域における長手方向に垂直な方向（記録材の搬送方向）の巾であり、中央ニップ巾と端部ニップ巾との差分は、中央ニップ巾から端部ニップ巾を差し引いた値で示している。例えば、表中の「＋０．３」とは、中央ニップ巾の方が端部ニップ巾より０．３ｍｍ太い、いわゆる中太ニップを示している。

表２に示すように、実施例１は比較例に対して紙シワと後端ハネによる画像不良が発生しない定着ニップＮの長手形状範囲が広くなっているのがわかる。すなわち定着ニップ部の長手圧分布について、設計マージンが広くなったことを意味している。

＜本実施例の優れた点＞
本実施例のようなヒータ駆動制御、すなわち記録材Ｐ先端が定着部に突入するときの発熱分布に対して記録材Ｐ後端が二次転写部を抜けるときの発熱分布を中央高発熱として切
り替え、端部発熱量を低減させることにより、紙シワと後端ハネを抑制することができる。これにより、紙シワと後端ハネによる画像不良が発生しない設計範囲が増える。すなわち設計マージンが広くすることが可能となる。したがって、種々の設計仕様の画像形成装置に対し、画像形成の品質や信頼性の向上を図ることができる。

なお、本実施例においては、印刷ジョブ中における点灯比率の切り替え水準をＰ１とＰ２の２水準に限定したが、本発明はこれに限らず、多段階あるいは連続的に変化させてもよい。また、本実施例では定着ヒータ１６の発熱体４２、４３はそれぞれ、その長手発熱分布を連続的に変化させているものを用いたが、階段状など、不連続的に変化しているものでもよい。更に発熱体４２、４３を同じ点灯比率で通電した場合の合計発熱量分布について、略フラットになる例を示したが、それに限らず、例えば端部高発熱になる設定の定着ヒータ１６を用いてもよい。また、本発明の加熱体としては、被加熱材の搬送方向に直交する長手方向の発熱分布を変化させることが可能な構成であれば、上述の構成に限定されるものではない。例えば、３種類以上の発熱体を組み合わせて発熱分布を可変な構成としてもよい。その他、技術思想内においてあらゆる変形が可能である。

（実施例２）
本発明による作用効果は、以下に示す本発明の実施例２の構成によっても達成される。本実施例における画像形成装置は、記録材Ｐのサイズに応じて、実施例１で説明した点灯比率Ｐ１と点灯比率Ｐ２を変更する、あるいは点灯比率Ｐ１への切り替えタイミングや点灯比率Ｐ２への切り替えタイミングを変更することを特徴とする。その他の構成は実施例１と同様であるため詳細な説明を省く。

記録材Ｐのサイズについて、長手方向幅（紙幅）が狭い方が記録材Ｐの非通紙部の昇温によって後端ハネが発生しやすい。また、搬送方向長さ（紙長）が長い場合、記録材Ｐに対する左右の引張り応力の蓄積量が大きくなるので後端ハネが発生しやすい場合もある一方で、紙種や通紙条件によっては紙シワも成長しやすい。

表３に、記録材Ｐのサイズに応じた点灯比率Ｐ１とＰ２の設定例を示す。点灯比率の切り替えタイミングについては実施例１と同じ設定とした。すなわちＰ１への切り替えタイミングは、各サイズの記録材Ｐ先端が定着ニップＮに到達するタイミング−ｔ１（ｔ１＝０．２ｓｅｃ）とした。また、Ｐ２への切り替えタイミングは、各サイズの記録材Ｐ後端が二次転写部３１を通過するタイミング−ｔ２（ｔ２＝０．３ｓｅｃ）とした。

表３に示すように、記録材Ｐの長手方向幅が狭いほど点灯比率を中央高発熱の設定にすることにより後端ハネを発生しにくくしている。また、同じ長手方向幅でも搬送方向長さ
が長い場合は、Ｐ１をより端部高発熱の設定、Ｐ２をより中央高発熱の設定にすることにより、紙シワと後端ハネの両方に対して発生しにくくしている。

上記のように記録材のサイズによって、紙シワの発生しやすさと後端ハネの発生しやすさが変わる。それらの違いに応じて点灯比率Ｐ１と点灯比率Ｐ２を変えたり、Ｐ１とＰ２の切り替えタイミングを変えたりすることにより、実施例１と同様の効果を得ることができると同時に、記録材サイズそれぞれに対して最適な搬送性能を持たせることが可能になる。

なお、本実施例では記録材サイズ毎に個別の点灯比率Ｐ１とＰ２を設定する例のみを示したが、設定方法はこれに限られない。例えば、記録材サイズ毎に点灯比率Ｐ１とＰ２の切り替えタイミングを変える（ｔ１を大きくすると紙シワが発生しにくくなり、ｔ２を大きくすると後端ハネが発生しにくくなる）等の対応によっても同様の効果が得られる。

（実施例３）
本発明による作用効果は、以下に示す本発明の実施例３の構成によっても達成される。本実施例における画像形成装置は、両面通紙モードや搬送問題回避モード等の印刷モードに応じて、点灯比率Ｐ１と点灯比率Ｐ２を変更する、あるいは点灯比率Ｐ１への切り替えタイミングや点灯比率Ｐ２への切り替えタイミングを変更することを特徴とする。その他の構成は実施例１と同様であるため詳細な説明を省く。

両面通紙においては、１面目通紙時にカール等の形状変化があるため２面目の定着突入状態が悪くなり、紙シワが発生しやすい。また、記録材Ｐの種類や厚みによっては、記録材自身のコシが弱かったり強かったりするが、コシが弱いほど紙シワが発生しやすく、コシが強いほど記録材の後端が二次転写部を抜けたときの反動が大きくなって後端ハネによる画像不良が発生しやすい。

このようなメディアについては、上記のような問題を回避するための印刷モードを設け、状況に応じてユーザーがモード選択したり、紙種を入力することにより印刷モードを自動選択できるように設定したりすることができる。

表４に、「両面通紙モード」、「シワ防止モード」、「後端汚れ防止モード」のそれぞれにおける点灯比率Ｐ１とＰ２に対する対応例を示す。なお、「両面通紙モード」とは、両面通紙時の２面目搬送に対する対応モードである。また、「シワ防止モード」とは、搬送問題を回避するための印刷モードとして、シワを回避するためのモードである。また、「後端汚れ防止モード」とは、後端ハネによる画像不良を回避するためのモードである。

本実施例では、表４のいずれかの印刷モード（画像形成モード）が選択された場合、実施例２において記録材Ｐのサイズ毎に設定された元々の点灯比率Ｐ１とＰ２それぞれにつ
いて、表に示す分だけオフセット等によりＰｂ／Ｐａを増減させる。すなわち、点灯比率をシワ防止あるいは後端ハネ防止に有利な設定にシフトさせる。表中の「＋１０％」とは、中央高発熱体４２の点灯デューティＰａに対する端部高発熱体４３の点灯デューティＰｂ（Ｐｂ／Ｐａ）を元々の設定点灯比率に対して＋１０％にするということを意味する。例えば、元々の点灯比率Ｐａ：Ｐｂ＝１０：１０（Ｐｂ／Ｐａ＝１）の場合、Ｐａ：Ｐｂ＝１０：１１（Ｐｂ／Ｐａ＝１．１）に変更することにより点灯比率を＋１０％に設定することができる。点灯比率Ｐｂ／Ｐａをプラス側に変動させると端部発熱量が大きくなるため紙シワ防止に有利となり、マイナス側にシフトさせると後端ハネに有利となる。

上記のように、２面目搬送時の点灯比率条件を設定したり、シワ防止や後端ハネに有利な印刷モードを設定したりすることにより、実施例１と同様の効果を得ることができると同時に、種々のメディアや雰囲気環境に幅広く対応することが可能になる。

なお、本実施例においては印刷モードとして上記の３モードに限定して説明したが、これに限らず、記録材Ｐの坪量などに応じた印刷モード（薄紙モード、厚紙モード等）で同様に対応してもよい。また、本実施例では印刷モードにより点灯比率をシフトする例のみを示したが、制御方法はこれに限られない。例えば、点灯比率Ｐ１とＰ２それぞれの切り替えタイミングを変える（ｔ１を大きくすると紙シワが発生しにくくなり、ｔ２を大きくすると後端ハネが発生しにくくなる）等の対応によっても同様の効果が得られる。

（実施例４）
本発明による作用効果は、以下に示す本発明の実施例４の構成によっても達成される。本実施例における画像形成装置は、加圧ローラの長手温度分布に応じて、点灯比率Ｐ１と点灯比率Ｐ２を変更する、あるいは点灯比率Ｐ１への切り替えタイミングや点灯比率Ｐ２への切り替えタイミングを変更することを特徴とする。その他の構成は実施例１と同様であるため詳細な説明を省く。

本実施例では、定着ヒータ１６の長手に複数配置されたヒータサーミスタ１９ａ、１９ｂの検出温度により加圧ローラの長手温度分布（中央及び端部付近の温度）を間接的に検知して点灯比率Ｐ１とＰ２をシワ防止あるいは後端ハネ防止に有利な設定にシフトさせる。

図８は、本実施例における定着ヒータ１６とヒータサーミスタ１９ａ、１９ｂの長手位置関係を示す図であり、ヒータ中央サーミスタ１９ａは長手中央に配置され、ヒータ端部サーミスタ１９ｂは記録材Ｐの非通紙部となる長手端部に配置されている。

表５は、サーミスタ１９ａと１９ｂの差分ΔＴ（＝１９ｂ検知温度−１９ａ検知温度）に応じた点灯比率Ｐ１とＰ２に対する対応例を示す。

本実施例では、ΔＴの大きさに応じて、実施例２において記録材Ｐのサイズ毎に設定された元々の点灯比率Ｐ１とＰ２それぞれについて、表に示す分だけＰｂ／Ｐａを増減させる。すなわち、点灯比率をシワ防止あるいは後端ハネ防止に有利な設定にシフトさせる。表中の点灯比率のシフト量については実施例３と同様であるため説明を省略する。

ΔＴの範囲について、実施例２において記録材Ｐの各サイズを連続通紙した場合に想定される非通紙部昇温は＋１０ｄｅｇ≦ΔＴ＜＋３０ｄｅｇ程度であり、ΔＴがこの範囲内である場合は元々の点灯比率からシフトさせない。ΔＴ≧＋３０ｄｅｇの場合（想定よりも非通紙部昇温が大きい状態）、想定よりも後端ハネが発生しやすい状態であるため、点灯比率をマイナス側にシフトさせることにより後端ハネを防止する。ΔＴ＜＋１０ｄｅｇ（想定よりも非通紙部昇温が小さい状態）、端部放熱等により紙シワが発生しやすい状態であるため、点灯比率をプラス側にシフトすることにより紙シワを防止する。

上記のように、加圧ローラの長手温度分布を間接的に検知して点灯比率Ｐ１とＰ２をシワ防止あるいは後端ハネ防止に有利な設定にシフトさせることにより、実施例１と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施例ではΔＴに応じて点灯比率をシフトする例のみを示したが、制御方法はこれに限られない。例えば、点灯比率Ｐ１とＰ２それぞれの切り替えタイミングを変える（ｔ１を大きくすると紙シワが発生しにくくなり、ｔ２を大きくすると後端ハネが発生しにくくなる）等の対応によっても同様の効果が得られる。また、温度検知手段の構成としては、上記実施例の構成に限られず、加圧ローラの長手方向の温度分布を直接的又は間接的に検知可能な構成であれば適宜採用することができる。

また、上記各実施例では、本発明を記録材に画像を加熱定着させる加熱定着装置に適用した例を示したが、本発明の適用範囲はこれに限られない。例えば、加熱によって記録材の表面につやを出す等の記録材表面を改質するための像加熱装置、仮定着させるための像加熱装置、被加熱材の加熱乾燥装置、加熱ラミネート装置など、被加熱材に加熱処理を施すための装置に広く適用できる。

上記各実施例は、可能な限り互いに組み合わせた構成を採用することができる。

７…画像形成部、１０…プリンタ本体、１２…定着装置、１６…定着ヒータ、２０…定着スリーブ、２１…ヒータ駆動回路、２２…加圧ローラ、２１１…ＣＰＵ、Ｎ…定着ニップ部

Claims (11)

1. 転写ニップ部において記録材を搬送しながら記録材に未定着トナー画像を転写する転写部と、
   長細いヒータを有し、定着ニップ部において前記未定着トナー画像が転写された記録材を搬送しながら加熱して前記未定着トナー画像を記録材に定着する定着部と、
   前記ヒータの長手方向における前記ヒータの中央部に対する端部の発熱量の比率を制御する制御部と、
   を有する画像形成装置において、
   前記制御部は、前記定着ニップ部と、前記転写ニップ部と、の双方において１枚の記録材がニップされた状態で搬送されているときに、前記発熱量の比率を１よりも大きい第１の比率から前記第１の比率よりも小さい第２の比率に切り替えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２の比率は１よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、記録材が前記定着ニップ部に到達するまでに前記発熱量の比率が前記第１の比率になるように制御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. 前記制御部は、前記ヒータへの電力供給を開始したときの前記発熱量の比率が前記第１の比率と異なる第３の比率になるように制御し、記録材が前記定着ニップ部に到達するまでに前記第３の比率から前記第１の比率に切り替えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記第３の比率は１であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、前記長手方向の幅が第１の幅である記録材を前記定着ニップ部で搬送しているときの方が前記第１の幅よりも前記長手方向の幅が広い第２の幅の記録材を前記定着ニップ部で搬送しているときよりも前記第１の比率及び前記第２の比率が小さくなるように制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記制御部は、前記長手方向の幅が第１の幅で且つ記録材の搬送方向の長さが第３の長さである記録材を前記定着ニップ部で搬送しているときの方が、前記長手方向の幅が前記第１の幅で且つ記録材の搬送方向の長さが前記第３の長さよりも短い第４の長さである記録材を前記定着ニップ部で搬送しているときよりも前記第１の比率が大きく且つ前記第２の比率が小さくなるように制御することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記制御部は、記録材のサイズに応じて、前記第１の比率から前記第２の比率に切り換えるタイミングを変更することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記ヒータは、
   前記ヒータの前記長手方向における端部よりも中央部の発熱量が大きい第１の発熱体と、
   前記ヒータの前記長手方向において前記中央部よりも前記端部の発熱量が大きい第２の発熱体と、
   を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記定着部は、筒状のフィルムと、前記フィルムに接触して前記定着ニップ部を形成するローラと、を有し、前記フィルムは前記ヒータを内包することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記ヒータは前記フィルムの内面に接触し前記ローラと共に前記フィルムを介して前記定着ニップ部を形成することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。

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