JP6405693B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

一般に、電子写真プロセス技術を利用した画像形成装置（プリンター、複写機、ファクシミリ等）は、帯電した感光体に対して、画像データに基づくレーザー光を照射（露光）することにより静電潜像を形成する。そして、静電潜像が形成された感光体（像担持体）へ現像装置よりトナーを供給することにより静電潜像を可視化してトナー画像を形成する。さらに、このトナー画像を直接又は間接的に用紙に転写させた後、加熱、加圧して定着させることにより用紙に画像を形成する。

このようにトナー像を定着させる定着装置としては、定着ローラーや定着ベルト等の定着面側部材と、定着面側部材に圧接される加圧ローラーや加圧ベルト等の裏面側支持部材とによって形成された定着ニップで、トナー像が転写された用紙を通紙しながら、加熱および加圧する熱定着方式の定着装置がある。

特許文献１には、加熱手段を有する加熱ローラと、加熱ローラを押圧する加圧ローラと、加圧ローラに当接する外加熱ローラと、定着する記録紙の紙質を検知する検知手段と、検知手段の検知結果に応じて、外加熱ローラの表面温度を第１の温度若しくは第２の温度に自動的に設定すべく制御する制御手段とを備えた定着装置が提案されている。

また、特許文献２には、加熱源によって加熱される回転可能な加熱回転体と、加熱回転体との間で記録材が挟持搬送されて通紙されるニップ部を形成する加圧部材と、加熱回転体、加圧部材の少なくとも一方の非通紙部に送風する送風手段とを備え、送風手段の送風稼働開始直前に加熱源に供給されている電力供給量を検出することによって、通紙可能な最小サイズの幅の記録材が通過しない非通紙部（端部）の昇温速度を認識し、その端部昇温速度に応じた送風量に設定して送風手段による送風を行う構成が提案されている。

また、特許文献３には、複数個の加熱手段を有し、用紙上のトナー像を定着させる定着手段と、この定着手段における複数個の加熱手段に対応する複数の部分の温度をそれぞれ検出する複数個の温度検出手段と、この複数個の温度検出手段の温度検出信号に基づいて複数個の加熱手段をそれぞれ独立して制御する制御手段とを有する定着装置が提案されている。

特開２００７−２５５４０号公報 特開２０１３−１１７５５１号公報 特開平１０−２２８２０６号公報

ところで、上記のような熱定着方式の定着装置においては、定着ニップに通紙可能な最大幅の用紙よりも幅が小さい小サイズ用紙を連続的に通紙して定着を実行させた場合に、定着面側部材の非通紙領域（定着面側部材の表面のうち小サイズ用紙と接触しない領域）の表面温度が過度に上昇する、いわゆる非通紙部昇温現象が発生する。

これは、小サイズ用紙を連続的に通紙すると、用紙の通過しない非通紙領域では、当該小サイズ用紙による奪熱がない分だけ、部分的に蓄熱されるためである。非通紙領域の表面温度が過度に上昇すると、ホットオフセットの発生や定着装置の構成部品の熱劣化につながる。ホットオフセットの発生について具体的に説明すると、最大幅の用紙（例えば、Ａ４横紙）の全域を定着するためには、定着面側部材の用紙幅方向の温度を当該用紙の用紙幅以上で均一にする必要がある。しかしながら、小サイズ用紙（例えば、Ａ４）を連続的に通紙すると、定着面側部材の温度は、非通紙領域において過度に上昇し、通紙領域（小サイズ用紙と接触する領域）と非通紙領域とで温度差が生じる。そのため、次に、小サイズ用紙よりも幅が大きな大サイズ用紙（例えば、Ｂ４）を通紙すると、定着面側部材の非通紙領域に対応する部分でホットオフセットが生じて、画質を著しく低下させていた。また、ホットオフセットが発生するだけなく、通紙領域と非通紙領域と間の温度差によって用紙の搬送が不安定となり、画像ズレ、アバラシワ等の不具合が発生する場合もあった。非通紙領域における過度の温度上昇は、省エネルギー化を目指すために、例えば薄肉化することによって熱容量を低減した定着面側部材において特に顕著である。

なお、特許文献１，３に記載の技術は、定着面側部材の非通紙領域における過度の温度上昇を防止することを目的としたものではなく、したがってそのための構成を有していない。

また、特許文献２に記載されている技術のように、定着面側部材の非通紙領域に対して送風手段により送風する構成は、定着装置の省エネルギー化、省コスト化および省スペース化を目指すという観点から好ましくないという問題があった。また、異配熱の複数のヒーター（例えば、定着面側部材の通紙領域のみを加熱するヒーターと、定着面側部材の非通紙領域のみを加熱するヒーター）を用いる構成も考えられるが、特許文献２に記載されている技術と同様に、定着装置の省エネルギー化、省コスト化および省スペース化を目指すという観点から好ましくないという問題があった。

本発明は、定着ニップに通紙可能な最大幅の用紙よりも幅が小さい用紙を連続的に通紙する場合、定着面側部材の非通紙領域における過度の温度上昇を防止することが可能な定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の定着装置は、
トナー像が形成された用紙の定着面側に配置される定着面側部材と、
前記定着面側部材に圧接された状態において前記用紙を狭持して搬送する定着ニップを形成する裏面側支持部材と、
前記定着面側部材を加熱する加熱部と、
前記裏面側支持部材との間で熱の授受を行う熱交換部と、
前記熱交換部を介して前記裏面側支持部材を加熱するように、発熱動作を実行する熱源と、
所定の画像形成条件を満たす場合、前記熱源の発熱量を所定の画像形成条件を満たさない場合における前記熱源の発熱量より小さくして、前記加熱部により加熱された前記定着面側部材のうち前記用紙と接触しない領域である非通紙領域の温度が第１温度未満となり、前記加熱部により加熱され前記定着面側部材のうち前記非通紙領域から前記裏面側支持部材を介して伝導された熱が前記熱交換部に授受されるように、前記熱源の発熱動作を制御することによって前記熱交換部による熱の授受を調整する調整部と、
を備えることを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置は、上記定着装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、所定の画像形成条件を満たす場合、定着面側部材のうち非通紙領域の温度が第１温度未満となるように、熱交換部による熱の授受が調整される。これにより、定着ニップに通紙可能な最大幅の用紙よりも幅が小さい用紙を連続的に通紙する場合、定着面側部材の非通紙領域における過度の温度上昇を防止することができる。

本実施の形態における画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。 本実施の形態における画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。 本実施の形態における画像形成装置の定着部の構成を概略的に示す図である。 本実施の形態における画像形成装置の制御動作を示すフローチャートである。

以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置１の全体構成を概略的に示す図である。図２は、本実施の形態に係る画像形成装置１の制御系の主要部を示す。図１、２に示す画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。すなわち、画像形成装置１は、感光体ドラム４１３上に形成されたＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色トナー像を中間転写ベルト４２１に転写（一次転写）し、中間転写ベルト４２１上で４色のトナー像を重ね合わせた後、用紙Ｓに転写（二次転写）することにより、画像を形成する。

また、画像形成装置１には、ＹＭＣＫの４色に対応する感光体ドラム４１３を中間転写ベルト４２１の走行方向に直列配置し、中間転写ベルト４２１に一回の手順で各色トナー像を順次転写させるタンデム方式が採用されている。

図２に示すように、画像形成装置１は、画像読取部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、用紙搬送部５０、定着部６０および制御部１００（本発明の「調整部」として機能）を備える。

制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３等を備える。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１０３に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置１の各ブロックの動作を集中制御する。このとき、記憶部７２に格納されている各種データが参照される。記憶部７２は、例えば不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）やハードディスクドライブで構成される。

制御部１００は、通信部７１を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信ネットワークに接続された外部の装置（例えばパーソナルコンピューター）との間で各種データの送受信を行う。制御部１００は、例えば、外部の装置から送信された画像データを受信し、この画像データ（入力画像データ）に基づいて用紙Ｓに画像を形成させる。通信部７１は、例えばＬＡＮカード等の通信制御カードで構成される。

画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１および原稿画像走査装置１２（スキャナー）等を備えて構成される。

自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｄを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Ｄの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることができる。

原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿又はコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。

操作表示部２０は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）で構成され、表示部２１及び操作部２２として機能する。表示部２１は、制御部１００から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部２２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１００に出力する。

画像処理部３０は、入力画像データに対して、初期設定又はユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。例えば、画像処理部３０は、制御部１００の制御下で、階調補正データ（階調補正テーブル）に基づいて階調補正を行う。また、画像処理部３０は、入力画像データに対して、階調補正の他、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理や、圧縮処理等を施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部４０が制御される。

画像形成部４０は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、中間転写ユニット４２等を備える。

Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分用の画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有する。図示及び説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ、又はＫを添えて示すこととする。図１では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素については符号が省略されている。

画像形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置４１２、感光体ドラム４１３、帯電装置４１４、及びドラムクリーニング装置４１５等を備える。

感光体ドラム４１３は、例えばドラム径が８０［ｍｍ］のアルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）の周面に、アンダーコート層（ＵＣＬ：Under Coat Layer）、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）、電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）を順次積層した負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。電荷発生層は、電荷発生材料（例えばフタロシアニン顔料）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネイト）に分散させた有機半導体からなり、露光装置４１１による露光により一対の正電荷と負電荷を発生する。電荷輸送層は、正孔輸送性材料（電子供与性含窒素化合物）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネイト樹脂）に分散させたものからなり、電荷発生層で発生した正電荷を電荷輸送層の表面まで輸送する。

制御部１００が感光体ドラム４１３を回転させる駆動モーター（図示略）に供給される駆動電流を制御することにより、感光体ドラム４１３は一定の周速度で回転する。

帯電装置４１４は、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。露光装置４１１は、例えば半導体レーザーで構成され、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。感光体ドラム４１３の電荷発生層で正電荷が発生し、電荷輸送層の表面まで輸送されることにより、感光体ドラム４１３の表面電荷（負電荷）が中和される。感光体ドラム４１３の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成されることとなる。

現像装置４１２は、例えば二成分現像方式の現像装置であり、感光体ドラム４１３の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。

ドラムクリーニング装置４１５は、感光体ドラム４１３の表面に摺接されるドラムクリーニングブレード等を有し、一次転写後に感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーを除去する。

中間転写ユニット４２は、中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、複数の支持ローラー４２３、二次転写ローラー４２４、及びベルトクリーニング装置４２６等を備える。

中間転写ベルト４２１は無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラー４２３にループ状に張架される。複数の支持ローラー４２３のうちの少なくとも１つは駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。例えば、Ｋ成分用の一次転写ローラー４２２よりもベルト走行方向下流側に配置されるローラー４２３Ａが駆動ローラーであることが好ましい。これにより、一次転写部におけるベルトの走行速度を一定に保持しやすくなる。駆動ローラー４２３Ａが回転することにより、中間転写ベルト４２１は矢印Ａ方向に一定速度で走行する。

一次転写ローラー４２２は、各色成分の感光体ドラム４１３に対向して、中間転写ベルト４２１の内周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、一次転写ローラー４２２が感光体ドラム４１３に圧接されることにより、感光体ドラム４１３から中間転写ベルト４２１へトナー像を転写するための一次転写ニップが形成される。

二次転写ローラー４２４は、駆動ローラー４２３Ａのベルト走行方向下流側に配置されるローラー４２３Ｂ（以下「バックアップローラー４２３Ｂ」と称する）に対向して、中間転写ベルト４２１の外周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、二次転写ローラー４２４がバックアップローラー４２３Ｂに圧接されることにより、中間転写ベルト４２１から用紙Ｓへトナー像を転写するための二次転写ニップが形成される。

一次転写ニップを中間転写ベルト４２１が通過する際、感光体ドラム４１３上のトナー像が中間転写ベルト４２１に順次重ねて一次転写される。具体的には、一次転写ローラー４２２に一次転写バイアスを印加し、中間転写ベルト４２１の裏面側（一次転写ローラー４２２と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は中間転写ベルト４２１に静電的に転写される。

その後、用紙Ｓが二次転写ニップを通過する際、中間転写ベルト４２１上のトナー像が用紙Ｓに二次転写される。具体的には、二次転写ローラー４２４に二次転写バイアスを印加し、用紙Ｓの裏面側（二次転写ローラー４２４と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は用紙Ｓに静電的に転写される。トナー像が転写された用紙Ｓは定着部６０に向けて搬送される。

ベルトクリーニング部４２６は、中間転写ベルト４２１の表面に摺接するベルトクリーニングブレード等を有し、二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残留する転写残トナーを除去する。なお、二次転写ローラー４２４に代えて、二次転写ローラーを含む複数の支持ローラーに、二次転写ベルトがループ状に張架された構成（いわゆるベルト式の二次転写ユニット）を採用しても良い。

定着部６０は、用紙Ｓの定着面（トナー像が形成されている面）側に配置される定着面側部材を有する上側定着部６０Ａ、用紙Ｓの裏面（定着面の反対の面）側に配置される裏面側支持部材を有する下側定着部６０Ｂ等を備える。定着面側部材に裏面側支持部材が圧接されることにより、用紙Ｓを狭持して搬送する定着ニップが形成される。

定着部６０は、トナー像が二次転写され、搬送されてきた用紙Ｓを定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙Ｓにトナー像を定着させる。定着部６０は、定着器Ｆ内にユニットとして配置される。また、定着器Ｆには、エアを吹き付けることにより、定着面側部材又は裏面側支持部材から用紙Ｓを分離させるエア分離ユニットが配置されていても良い。定着部６０の詳細については後述する。

用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２、及び搬送経路部５３等を備える。給紙部５１を構成する３つの給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃには、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙Ｓ（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された種類毎に収容される。搬送経路部５３は、レジストローラー対５３ａ等の複数の搬送ローラー対を有する。

給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃに収容されている用紙Ｓは、最上部から一枚ずつ送出され、搬送経路部５３により画像形成部４０に搬送される。このとき、レジストローラー対５３ａが配設されたレジストローラー部により、給紙された用紙Ｓの傾きが補正されるとともに搬送タイミングが調整される。そして、画像形成部４０において、中間転写ベルト４２１のトナー像が用紙Ｓの一方の面に一括して二次転写され、定着部６０において定着工程が施される。画像形成された用紙Ｓは、排紙ローラー５２ａを備えた排紙部５２により機外に排紙される。

次に、図３を参照し、定着部６０の構成について説明する。図３は、定着部６０の構成を概略的に示す図である。なお、定着部６０および制御部１００は、定着装置として機能する。定着部６０および制御部１００は、ユニットとして構成されて画像形成装置１に取り付けられても良いし、それぞれが別々に画像形成装置１に組み込まれて、定着装置として機能するものであっても良い。

上側定着部６０Ａは、定着面側部材である定着ローラー６１を有する（ローラー定着方式）。定着ローラー６１は、中央に内蔵されたハロゲンヒーター６２，６３（本発明の「加熱部」として機能）と、アルミニウム、鉄もしくは銅、またはこれらの合金から円筒状に形成された芯金と、芯金の外表面に位置してシリコンゴムやフッ素ゴム等から形成された耐熱性弾性体と、耐熱性弾性体を被覆してＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）もしくはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂から形成された離型層とから構成される。本実施の形態では、定着部６０の省エネルギー化を目指すために、定着ローラー６１の厚み（肉厚）を例えば５［ｍｍ］にする、すなわち薄肉化することによって定着ローラー６１の熱容量を低減している。

ハロゲンヒーター６２，６３は、例えば１３００［Ｗ］のものを１本、５００［Ｗ］のものを１本用いて構成される。ハロゲンヒーター６２，６３は、図示しない商用電源から電力の供給を受け、輻射熱によって定着ローラー６１の全体を内部から加熱して定着ローラー６１の外周面を昇温させる。ハロゲンヒーター６２，６３の軸方向（図３の紙面垂直方向）において、ハロゲンヒーター６２，６３の両端部側の発熱量（輻射熱量）は、中央部側の発熱量より大きい。ハロゲンヒーター６２，６３の両端部側にはそれぞれ、発熱量が最も大きくなる位置が存在する。ハロゲンヒーター６２，６３の発熱量は、供給される電力量が大きくなればなるほど比例的に増大する。

ハロゲンヒーター６２，６３の駆動制御（例えば、発熱のオン／オフ、発熱量等）は、制御部１００によって行われる。制御部１００は、ハロゲンヒーター６２，６３に供給される電力量（つまり、ハロゲンヒーター６２，６３の発熱量）を制御することによって、定着ローラー６１の表面温度を制御する。具体的には、制御部１００は、図示しないスイッチング制御素子を用いて、ハロゲンヒーター６２，６３に対する電力の供給をオンオフ制御する。スイッチング制御素子としては、半導体のスイッチング素子、トランジスタ、サイリスタ、トライアックおよびその他のスイッチング手段（電気回路の一部をオン／オフする手段）を用いることができる。

本実施の形態では、制御部１００は、ハロゲンヒーター６２，６３に対して電力の供給ありの状態であるオン状態と当該電力の供給なしの状態であるオフ状態とからなり、ハロゲンヒーター６２，６３に供給すべき電力量に応じた所定デューティー比の半波単位のオンオフパターンに基づいて、ハロゲンヒーター６２，６３に対する電力の供給を制御する（ハーフサイクルデューティー制御）。このハーフサイクルデューティー制御によってハロゲンヒーター６２，６３への供給電力の調整をきめ細かく行うことができるため、電力の供給を単純にオンオフ制御する場合に、定着ローラー６１の設定温度付近にて温度リップルが大きくなるという問題を回避することができる。また、電力の供給開始時において瞬間的に大きな電流が流れる、いわゆる突入電流の発生を抑制し、フリッカー（ハロゲンヒーター６２，６３に電力を供給する商用電源に接続される照明機器がちらつく等の不具合現象）の発生を抑えることができる。なお、所定デューティー比の半波単位のオンオフパターンにより電力の供給（点灯）を制御することの詳細については、例えば特開２０１１−１８７２３８号公報、特開平９−８０９６１号公報および特開２００６−７２２３５号公報等に記載されている。

定着ローラー６１は、トナー像が形成された用紙Ｓに接触して、当該トナー像を用紙Ｓに定着許容温度範囲（例えば、１６５〜２２０［℃］）で加熱定着する。定着許容温度範囲は、用紙Ｓ上のトナーを溶融するのに必要な熱量を供給しうる温度であり、画像形成される用紙Ｓの紙種等によって異なる。

下側定着部６０Ｂは、裏面側支持部材である加圧ローラー６４、および外加熱ローラー６５（本発明の「熱交換部」として機能）を有する（ローラー加圧方式）。加圧ローラー６４は、例えばステンレスからなる芯金と、芯金の外周面に位置してシリコンゴムの発泡体からなるゴムローラーと、ゴムローラーの外周面を被覆してＰＦＡチューブから形成された離型層とから構成されている。

加圧ローラー６４は、図示しない付勢部材によって付勢されて、定着ローラー６１に所定の定着荷重（例えば、２６５０［Ｎ］）で圧接される。このようにして、定着ローラー６１と加圧ローラー６４との間には、用紙Ｓを狭持して搬送する定着ニップＮＰが形成される。定着ニップＮＰにおける定着ローラー６１と加圧ローラー６４との間の接触圧（面圧）は、例えば３０．６７［Ｎ／ｃｍ^２］である。

外加熱ローラー６５は、加圧ローラー６４に当接して加圧ローラー６４の表面を加熱する。これにより、定着ニップＮＰを通過する用紙Ｓに対して、外加熱ローラー６５からの熱の供給が間接的に行われる。加圧ローラー６４の表面温度（設定温度）を所定温度（例えば、１６０［℃］）に制御することによって、定着ニップＮＰを通過する用紙Ｓにおける定着不良の発生を防止することができる。外加熱ローラー６５は、中央に内蔵されたハロゲンヒーター６６と、アルミニウム、鉄もしくは銅、またはこれらの合金から円筒状に形成された円筒状部材とからなり、定着ローラー６１および加圧ローラー６４と比較して小型に形成されている。

ハロゲンヒーター６６は、例えば３００［Ｗ］のものを１本用いて構成される。ハロゲンヒーター６６は、図示しない商用電源から電力の供給を受け、輻射熱によって外加熱ローラー６５の全体を内部から加熱して外加熱ローラー６５の外周面を昇温させる。ハロゲンヒーター６６の発熱量は、供給される電力量が大きくなればなるほど比例的に増大する。

ハロゲンヒーター６６の駆動制御（例えば、発熱のオン／オフ、発熱量等）は、制御部１００によって行われる。制御部１００は、ハロゲンヒーター６６に供給される電力量（つまり、ハロゲンヒーター６６の発熱量）を制御することによって、外加熱ローラー６５ひいては加圧ローラー６４の表面温度を制御する。具体的には、制御部１００は、図示しないスイッチング制御素子を用いて、ハロゲンヒーター６６に対する電力の供給をオンオフ制御する。

制御部１００は、図示しない駆動源（駆動モーター）を制御して、加圧ローラー６４を矢印Ｒ２方向（反時計回り方向）に回転させる。駆動モーターの駆動制御（例えば、回転のオン／オフ、周速度等）は、制御部１００によって行われる。加圧ローラー６４の周速度は、例えば４６０［ｍｍ／ｓ］に設定される。

加圧ローラー６４が矢印Ｒ２方向に駆動回転すると、定着ローラー６１が矢印Ｒ１方向（時計回り方向）に従動回転する。また、外加熱ローラー６５は、矢印Ｒ３方向（時計回り方向）に従動回転する。用紙Ｓの定着時、定着ローラー６１の周速度は、加圧ローラー６４の周速度と同等（例えば４６０［ｍｍ／ｓ］）となる。

以上のように、定着部６０において上側定着部６０Ａおよび下側定着部６０Ｂは、定着ニップＮＰで用紙Ｓを加熱、加圧しながら搬送することにより、未定着のトナー像を用紙Ｓ上に定着させる。

ところで、定着ニップＮＰに通紙可能な最大幅の用紙Ｓよりも幅が小さい用紙Ｓを連続的に通紙して定着を実行させた場合に、定着ローラー６１の非通紙領域（定着ローラー６１の表面のうち用紙Ｓと接触しない領域）の表面温度が過度に上昇する現象（非通紙部昇温現象）が発生する。例えば、定着ローラー６１の通紙領域（定着ローラー６１の表面のうち用紙Ｓと接触する領域）の表面温度が１８０［℃］に抑えられる一方、定着ローラー６１の非通紙領域の表面温度は、２３０［℃］まで上昇してしまう。これは、小サイズの用紙Ｓを連続的に通紙すると、用紙Ｓの通過しない非通紙領域では、当該用紙Ｓによる奪熱がない分だけ、部分的に蓄熱されるためである。そして、非通紙領域の表面温度が過度に（例えば、２５０［℃］まで）上昇すると、ホットオフセットの発生や定着部６０の構成部品の熱劣化につながる。

ホットオフセットの発生について具体的に説明すると、最大幅の用紙Ｓ（例えば、Ａ４横紙）の全域を定着するためには、定着ローラー６１の用紙幅方向（用紙Ｓの搬送方向と直交する方向）の温度を当該用紙Ｓの用紙幅以上で均一にする必要がある。しかしながら、小サイズの用紙（例えば、Ａ４：２１０×２９７［ｍｍ］）を連続的に通紙すると、定着ローラー６１の温度は、非通紙領域において過度に上昇し、通紙領域と非通紙領域とで温度差が生じる。そのため、次に、小サイズの用紙Ｓよりも幅が大きな用紙Ｓ（例えば、Ｂ４：２５７×３６４［ｍｍ］）を通紙すると、定着ローラー６１の非通紙領域に対応する部分でホットオフセットが生じて、画質を著しく低下させるという問題があった。また、ホットオフセットが発生するだけなく、通紙領域と非通紙領域と間の温度差によって用紙Ｓの搬送が不安定となり、画像ズレ、アバラシワ等の不具合が発生する場合もあった。非通紙領域における過度の温度上昇は、本実施の形態のように、熱容量を低減した定着ローラー６１において特に顕著である。

そこで、本実施の形態では、制御部１００は、用紙幅が小さい用紙Ｓを連続的に通紙して定着を実行させる場合に、外加熱ローラー６５が有するハロゲンヒーター６６の発熱動作を停止する（発熱オフ）。これにより、外加熱ローラー６５からの熱の供給がなくなる分だけ加圧ローラー６４の温度が下がり、熱伝導によって定着ローラー６１のうち非通紙領域に発生した熱が加圧ローラー６４を介して外加熱ローラー６５に移動しやすくなる。言い換えると、外加熱ローラー６５は、ハロゲンヒーター６２，６３により加熱された定着ローラー６１のうち非通紙領域から加圧ローラー６４を介して伝導された熱を受熱する。したがって、定着ローラー６１の非通紙領域における過度の温度上昇を防止することができる。例えば、ハロゲンヒーター６６の発熱動作を停止しない場合（発熱オン）、定着ローラー６１の非通紙領域の表面温度が２３０［℃］まで上昇してしまう一方、ハロゲンヒーター６６の発熱動作を停止する場合、定着ローラー６１の非通紙領域の表面温度を２１５［℃］に抑えることができる。なお、本実施の形態では、ハロゲンヒーター６２，６３の軸方向（図３の紙面垂直方向）において、ハロゲンヒーター６２，６３の両端部側の発熱量は、中央部側の発熱量より大きいため、定着ローラー６１の非通紙領域における温度は、通紙領域における温度より高くなりやすい。それゆえ、外加熱ローラー６５からの熱の供給がなくても、定着ローラー６１の非通紙領域から通紙領域に熱が伝導される結果、用紙幅が小さい用紙Ｓを連続的に通紙する場合において、当該用紙Ｓに供給される熱量が大きく減少するわけではなく当該用紙Ｓの定着性を確保することができる。

次に、図４のフローチャートを参照し、本実施の形態における画像形成装置１の動作について説明する。なお、図４に示す処理は、例えば印刷ジョブに対応する画像形成処理を１枚実行する毎に実行される。

まず、制御部１００は、所定の画像形成条件（すなわち、定着ローラー６１の非通紙領域の表面温度が過度に上昇するおそれがある条件）を満たすか否かについて判定する（ステップＳ１００）。所定の画像形成条件は、用紙Ｓの用紙幅が所定長さ（より具体的には、ハロゲンヒーター６２，６３の軸方向における両端部側にそれぞれ存在し、発熱量が最も大きくなる位置間の長さ）未満であるという条件である。制御部１００は、用紙Ｓに対する画像形成処理の実行開始時または用紙Ｓの給紙時に、印刷ジョブに設定されている用紙情報を参照することによって、用紙Ｓの用紙幅を取得する。判定の結果、所定の画像形成条件を満たさない場合（ステップＳ１００、ＮＯ）、制御部１００は、加圧ローラー６４を加熱するように、外加熱ローラー６５が有するハロゲンヒーター６６の発熱動作を実行する（ステップＳ１２０）。ステップＳ１２０の処理が完了することによって、画像形成装置１は図４における処理を終了する。

一方、所定の画像形成条件を満たす場合（ステップＳ１００、ＹＥＳ）、制御部１００は、印刷ジョブにおける連続的な画像形成処理の画像形成枚数が所定枚数（例えば、１０００［枚］）未満であるか否かについて判定する（ステップＳ１４０）。ステップＳ１４０の判定処理は、用紙幅が小さい用紙Ｓをある程度、連続的に通紙して定着処理を実行したことを確認して、定着ローラー６１の非通紙領域の表面温度が過度に上昇する現象の発生を確実に検知するために行われる。ステップＳ１４０の判定の結果、画像形成枚数が所定枚数未満である場合（ステップＳ１４０、ＹＥＳ）、処理はステップＳ１２０に遷移する。そして、制御部１００は、加圧ローラー６４を加熱するように、外加熱ローラー６５が有するハロゲンヒーター６６の発熱動作を実行する。

一方、画像形成枚数が所定枚数以上である場合（ステップＳ１４０、ＮＯ）、制御部１００は、加圧ローラー６４を加熱しないように、外加熱ローラー６５が有するハロゲンヒーター６６の発熱動作を停止する（ステップＳ１６０）。これにより、外加熱ローラー６５からの熱の供給がなくなる分だけ加圧ローラー６４の温度が下がり、熱伝導によって定着ローラー６１のうち非通紙領域に発生した熱が加圧ローラー６４を介して外加熱ローラー６５に移動しやすくなる。そのため、定着ローラー６１の非通紙領域における過度の温度上昇を防止することができる。ステップＳ１６０の処理が完了することによって、画像形成装置１は図４における処理を終了する。

なお、上記フローチャートにおいて、ステップＳ１４０の判定処理を必ずしも設ける必要はない。ステップＳ１４０の判定処理を設けない場合には、当該判定処理を設けた場合よりも早めにハロゲンヒーター６６の発熱動作を停止することとなる。そのため、定着ローラー６１の非通紙領域の表面温度が過度に上昇することを確実に防止するとともに、ハロゲンヒーター６６の消費電力を抑えることができる。

また、上記フローチャートでは、所定の画像形成条件は、用紙Ｓの用紙幅が所定長さ未満であるという条件である例について説明したが、用紙Ｓの搬送方向と直交する用紙幅方向における定着面側部材の両端部側の温度が所定温度（例えば２３０［℃］、本発明の「第２温度」に対応）以上であるという条件であっても良い。定着面側部材の両端部側の温度は、当該両端部側付近に設けられた公知の温度検知手段によって検知することができる。もちろん、所定の画像形成条件は、用紙Ｓの用紙幅が所定長さ未満であるという条件に、用紙幅方向における定着面側部材の両端部側の温度が所定温度以上であるという条件を加えたものであっても良い。つまり、用紙Ｓの用紙幅が所定長さ未満であり、かつ、用紙幅方向における定着面側部材の両端部側の温度が所定温度以上である場合に、所定の画像形成条件は満たされる。

また、上記フローチャートでは、所定の画像形成条件を満たし、かつ、画像形成枚数が所定枚数以上である場合に、制御部１００は、外加熱ローラー６５が有するハロゲンヒーター６６の発熱動作を停止する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、制御部１００は、上記所定の画像形成条件を満たさない場合と比べてハロゲンヒーター６６の発熱量が小さくなるように、ハロゲンヒーター６６に供給される電力量を制御しても良い。この場合、加圧ローラー６４の表面温度は、上記所定の画像形成条件を満たさない場合の温度（例えば、１６０［℃］）より低い温度（例えば、５０［℃］）に低下する。これにより、定着ローラー６１の非通紙領域に発生した熱は、当該非通紙領域に蓄熱されずに、加圧ローラー６４を介して外加熱ローラー６５に移動する。要は、定着ローラー６１のうち非通紙領域の温度が過度に上昇しないように、加圧ローラー６４との間で外加熱ローラー６５による熱の授受が調整されれば良い。

以上詳しく説明したように、本実施の形態では、画像形成装置１は、トナー像が形成された用紙Ｓの定着面側に配置される定着ローラー６１と、定着ローラー６１に圧接された状態において用紙Ｓを狭持して搬送する定着ニップＮＰを形成する加圧ローラー６４と、定着ローラー６１を加熱するハロゲンヒーター６２，６３と、加圧ローラー６４との間で熱の授受を行う外加熱ローラー６５と、所定の画像形成条件を満たす場合、ハロゲンヒーター６２，６３により加熱された定着ローラー６１のうち用紙Ｓと接触しない領域である非通紙領域の温度が第１温度（例えば、２５０［℃］）未満となるように、外加熱ローラー６５による熱の授受を調整する制御部１００とを備える。

このように構成した本実施の形態によれば、所定の画像形成条件を満たす場合、定着ローラー６１のうち非通紙領域の温度が第１温度未満となるように、外加熱ローラー６５による熱の授受が調整される。より具体的には、ハロゲンヒーター６６の発熱動作を停止することによって外加熱ローラー６５による熱の授受が調整され、定着ローラー６１の非通紙領域に発生した熱は、当該非通紙領域に蓄熱されずに、加圧ローラー６４を介して外加熱ローラー６５に移動することとなる。これにより、定着ニップＮＰに通紙可能な最大幅の用紙Ｓよりも幅が小さい用紙Ｓを連続的に通紙する場合、定着ローラー６１の非通紙領域における過度の温度上昇を防止することができる。

なお、上記実施の形態では、ハロゲンヒーター６２，６３の両端部側の発熱量は、中央部側の発熱量より大きい例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ハロゲンヒーター６２，６３の両端部側の発熱量は、中央部側の発熱量より小さくても良いし、中央部側の発熱量と同じでも良い。

また、上記実施の形態では、定着ニップＮＰは、上側定着部６０Ａが定着ローラー６１のみを有するローラー定着方式により構成される例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、定着ニップＮＰは、上側定着部６０Ａが定着ローラー６１の他に加熱ローラーおよび定着ベルトを有するベルト定着方式により構成されても良い。

また、上記実施の形態では、下側定着部６０Ｂは、加圧ローラー６４を有する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、下側定着部６０Ｂは、加圧ローラー６４の他に加熱ローラーおよび加圧ベルトを有するベルト加圧方式により構成されても良い。

また、上記実施の形態では、定着ローラー６１が２つのハロゲンヒーター６２，６３を内蔵している例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、定着ローラー６１は、１つまたは３つ以上のハロゲンヒーターを内蔵しても良い。

また、上記実施の形態では、外加熱ローラー６５が１つのハロゲンヒーター６６を内蔵している例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、外加熱ローラー６５は、複数のハロゲンヒーターを内蔵しても良い。

１ 画像形成装置
１０ 画像読取部
２０ 操作表示部
２１ 表示部
２２ 操作部
３０ 画像処理部
４０ 画像形成部
５０ 用紙搬送部
６０ 定着部
６０Ａ 上側定着部
６０Ｂ 下側定着部
６１ 定着ローラー
６２，６３，６６ ハロゲンヒーター
６４ 加圧ローラー
６５ 外加熱ローラー
７１ 通信部
７２ 記憶部
１００ 制御部
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
ＮＰ 定着ニップ

Claims (7)

1. トナー像が形成された用紙の定着面側に配置される定着面側部材と、
   前記定着面側部材に圧接された状態において前記用紙を狭持して搬送する定着ニップを形成する裏面側支持部材と、
   前記定着面側部材を加熱する加熱部と、
   前記裏面側支持部材との間で熱の授受を行う熱交換部と、
   前記熱交換部を介して前記裏面側支持部材を加熱するように、発熱動作を実行する熱源と、
   所定の画像形成条件を満たす場合、前記熱源の発熱量を所定の画像形成条件を満たさない場合における前記熱源の発熱量より小さくして、前記加熱部により加熱された前記定着面側部材のうち前記用紙と接触しない領域である非通紙領域の温度が第１温度未満となり、前記加熱部により加熱され前記定着面側部材のうち前記非通紙領域から前記裏面側支持部材を介して伝導された熱が前記熱交換部に授受されるように、前記熱源の発熱動作を制御することによって前記熱交換部による熱の授受を調整する調整部と、
   を備えることを特徴とする定着装置。
2. 前記画像形成条件は、前記用紙の用紙幅が所定長さ未満であるという条件を含むことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記加熱部の軸方向において当該加熱部の両端部側の発熱量は、当該加熱部の中央部側の発熱量より大きく、
   前記所定長さは、前記加熱部の両端部側にそれぞれ存在し、発熱量が最も大きくなる位置間の長さであることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記画像形成条件は、前記用紙の搬送方向と直交する用紙幅方向における前記定着面側部材の端部側の温度が第２温度以上であるという条件を含むことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の定着装置。
5. 前記画像形成条件は、前記用紙に対する画像形成処理における画像形成枚数が所定枚数以上であるという条件を含むことを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の定着装置。
6. 前記加熱部は、電力の供給を受けて前記定着面側部材を加熱し、
   前記調整部は、前記電力の供給ありの状態であるオン状態と当該電力の供給なしの状態であるオフ状態とからなるオンオフパターンであって、前記加熱部に供給すべき電力量に応じた所定デューティー比の半波単位のオンオフパターンに基づいて、前記加熱部に対する前記電力の供給を制御することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の定着装置。
7. 請求項１〜６の何れか１項に記載の定着装置を備える画像形成装置。

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