JP7127403B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置における定着装置の構成と制御方法に関する。

従来、この種の装置として、加熱ローラ内部に長手方向において、複数に分割されたヒータを備え、印刷画像領域に応じて対応するヒータを温度制御するものがあった（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５－１２５１６５号公報（第１４頁、図８）

しかしながら、幅狭の媒体を印刷するときの温度制御から幅広の媒体を印刷するときの温度制御に切り替える際に、加熱ローラの適切な温度管理ができない場合があった。

本発明による定着装置は、無端状の定着部材と、前記定着部材とニップ部を形成する加圧部材と、前記定着部材の内側において該定着部材の幅方向に複数配列され、それぞれが該定着部材の対向する領域を加熱する複数の部分ヒータと、前記部分ヒータの温度を検出する複数の温度センサと、前記複数の部分ヒータに電力供給して、加熱制御する通電駆動制御部とを備え、
前記通電駆動制御部は、前記幅方向において、記録媒体の通紙領域に対向しない前記部分ヒータに対する電力供給量の割合を、前記通紙領域に対向する前記部分ヒータに対する電力供給量の割合より小さくなるように制御し、
前記幅方向において、幅の異なる記録媒体を前後して印刷する際に、より幅の狭い前記記録媒体からより幅の広い前記記録媒体を印刷する前に、少なくとも前記より幅の狭い記録媒体の通紙領域に対向しない前記部分ヒータを、該部分ヒータの温度を検出する前記温度センサの検出温度が所定の温度となるように独立に温度制御する温度準備期間を設け、
前記部分ヒータは、前記より幅の狭い記録媒体と対向する領域の加熱に用いる第１のヒータと、前記より幅の狭い記録媒体に対向しない領域の端部側に配置される第３のヒータと、前記第１のヒータと前記第３のヒータの間に配置される第２のヒータとを備え、
前記温度センサは、前記第３のヒータよりも前記第１のヒータ側の温度を検出する第１の温度センサと、前記第１のヒータよりも前記第３のヒータ側の温度を検出する第３の温度センサと、前記第１のヒータと前記第３のヒータから離れた位置で前記第２のヒータ側の温度を検出する第２の温度センサとを備え、
前記通電駆動制御部は、前記温度準備期間において、前記第２の温度センサの検出温度と前記第１の温度センサの検出温度の差、及び前記第３の温度センサの検出温度と前記第１の温度センサの検出温度の差が共に第１の設定温度を超える場合、前記定着部材の表面と対向して設置された赤外線温度センサの検出温度を用いて、前記第２のヒータ及び前記第３のヒータに対する電力供給量の割合を、前記第１のヒータに対する電力供給の割合より小さくなるように温度制御することを特徴とする。

本発明による定着装置によれば、前後する印刷ジョブにおいて、幅狭印刷から幅広印刷に移行する場合に、ホット又はコールドオフセットが発生することなく、且つ幅広印刷を速やかに実行することが可能となる。

本発明に基づく定着装置を採用する実施の形態１の画像形成装置の要部構成を示す要部構成図である。 定着器の内部構成を概略的に示す要部構成図であり、（ａ）は、記録用紙を受け入れる用紙搬入側から見た正面図であり、（ｂ）はその左側面図である。 定着器の面状ヒータの通電駆動制御部を示す回路図である。 表２の補正値α１、α２をグラフ化した図である。 画像形成装置の駆動制御系の要部構成を示すブロック図である。 Ａ５横サイズの記録用紙の印刷後のヒータ裏温度分布と定着ベルトの表面の温度分布とを、面状ヒータのメインヒータ、中間ヒータ、及び端部ヒータと対応させて示した温度分布図であり、（ａ）は、中間ヒータ及び端部ヒータをデューティ比補正制御（メインヒータはＰＩＤ制御）したときの温度分布であり、（ｂ）は、独立制御したときの温度分布である。 回転駆動中の定着ベルトの表面温度とバックアップローラの軸トルクの関係を測定した値をグラフ化した図である。 定着制御部が、ウォームアップ完了後の印刷動作中に行う、中間ヒータの温度維持制御の流れを示すフローチャートである。 定着制御部が、ウォームアップ完了後の印刷動作中に行う、端部ヒータの温度維持制御の流れを示すフローチャートである。 温度制御される定着器を備えた画像形成装置において、Ａ５縦サイズの記録用紙に印刷する印刷ジョブが発生したときの、メインヒータ、中間ヒータ、端部ヒータ、及び定着ベルトの各検出温度の推移を示すタイミングチャートである。 （デューティ比補正制御＋温度維持制御）によって、Ａ５縦サイズの記録用紙を印刷した後の定着ベルトの表面の温度分布を、面状ヒータのメインヒータ、中間ヒータ、及び端部ヒータと対応させて示した温度分布図である。 幅狭な記録媒体（例えばＡ５横幅＝２１０ｍｍ）を相当数連続印刷した後、幅広な記録媒体（例えばＡ４横幅＝２９７ｍｍ）を印刷した場合の、定着ベルトの表面温度分布変化の説明に供する図である。 幅狭な記録媒体（例えばＡ５横幅＝２１０ｍｍ）を少数印刷した後、幅広な記録媒体（例えばＡ４横幅＝２９７ｍｍ）を印刷した場合の、定着ベルトの表面温度分布変化の説明に供する図である。 定着制御部が行う、サイドヒータウォームアップ制御の流れを示すフローチャートである。 図１４のフローチャートに対応したタイムチャートである。 幅狭印刷から幅広印刷への切り替え時に、図１４のフローチャートによるサイドヒータウォームアップ制御を行った場合の、定着ベルトの表面温度分布の説明に供する図である。

実施の形態１．
図１は、本発明に基づく定着装置を採用する実施の形態１の画像形成装置の要部構成を示す要部構成図である。

同図に示すように、画像形成装置１は、例えばタンデム型カラー電子写真式プリンタとしての構成を備え、給紙カセット１０は、内部に記録媒体としての記録用紙４０が積層され、画像形成装置１に着脱自在に装着される。ホッピングローラ２１は、給紙カセット１０内から最上部の記録用紙４０を順次搬送経路に繰出し、レジストローラ対３１は、記録用紙４０の斜行を矯正して搬送ローラ対３２に送り込み、搬送ローラ対３２は画像形成部に所定のタイミングで記録用紙４０を送り込む。尚、ホッピングローラ２１は、給紙モータ２０２（図５参照）によって回転駆動される。

画像形成部は、着脱自在に直列に並べられた４つの現像ユニット５０Ｋ，５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ（特に区別する必要がない場合には５０と付す）と、現像ユニット５０により形成されたトナー現像を、記録用紙４０の上面にクーロン力により転写する転写部６０からなる。直列に並べられた４つの現像ユニット５０は、構成的には全て同じであり、使用されるトナーの色、即ちブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）と、その動作タイミングのみが異なる。ここでは用紙搬送方向の上流側から順に、ブラック（Ｋ）用の現像ユニット５０Ｋ、イエロー（Ｙ）用の現像ユニット５０Ｙ、マゼンタ（Ｍ）用の現像ユニット５０Ｍ、及びシアン（Ｃ）用の現像ユニット５０Ｃが配列されている。

従って、ここでは代表してブラック（Ｋ）の現像ユニット５０Ｋの内部構成について以下に説明する。

現像ユニット５０Ｋは、着脱自在なトナーカートリッジ５１Ｋを備え、更に、トナー現像を担持する感光体ドラム５２Ｋ、感光体ドラム５２Ｋの表面を帯電させる帯電ローラ５３、ＬＥＤヘッド５７Ｋによる露光によって感光体ドラム５２Ｋの帯電した表面に形成された静電潜像に、摩擦帯電によりトナー現像を形成する現像ローラ５４、現像ローラ５４にトナーを供給するトナー供給ローラ５５、転写後に感光体ドラム５２Ｋの表面に残る残トナーを掻き落とすクリーニングブレード５６などを備える。尚、各現像ユニット５０に用いられているドラムやローラには、ＩＤモータ２０４（図５参照）からギアなどを経由して動力が伝達される。

転写部６０は、記録用紙４０を静電吸着して矢印Ａ方向に搬送する転写ベルト６１、転写ベルト６１を駆動するドライブローラ６２、ドライブローラ６２と対を成して転写ベルト６１を張架するテンションローラ６３、現像ユニット５０の各感光体ドラム５２Ｋ，５２Ｙ，５２Ｍ，５２Ｃ（特に区別する必要がない場合には５２と付す）にそれぞれが対向して圧接するよう配置され、トナー現像を記録用紙４０に転写するよう電圧を印加する転写ローラ６７Ｋ，６７Ｙ，６７Ｍ，６７Ｃ（特に区別する必要がない場合には６７と付す）等を備える。ドライブローラ６２は、ベルトモータ２０３（図５参照）によって回転駆動される。

現像ユニット５０と転写部６０は同期して駆動され、転写ベルト６１に静電吸着された記録用紙４０に各色のトナー現像を順次重ね合わせて転写する。このようにして画像形成部で各色のトナー現像を転写された記録用紙４０は、トナー現像を熱と圧力で記録用紙４０に融着させる定着器７０へ送り出される。

定着器７０は、後述する面状ヒータを備えて記録用紙４０に上方から接する定着ベルト７１と、定着モータ２０５（図５参照）によって駆動されて回転するバックアップローラ７２を備え、回転するバックアップローラ７２とこれに従動する加熱した定着ベルト７１とで記録用紙４０を矢印Ｂ方向（通紙方向）に搬送する間に加熱及び加圧を実行し、記録用紙４０に付着したトナーを融着して記録用紙４０にトナー画像を定着させる。尚、定着器７０については、後で詳しく説明する。

記録用紙４０の搬送方向における、定着器７０の下流側の搬送路には、順に、排出ローラ対３６，３７が配置され、定着器７０から排出される定着済みの記録用紙４０を経路に沿って搬送し、排出トレイ３９へと排出する。

書き出しセンサ３３は、そこを搬送される記録用紙４０の有無を検出するセンサであり、その検出情報は、ＬＥＤヘッド５７の露光タイミングや、転写ローラ６７に高電圧を印加するタイミングの判定基準となる。また排出センサ３４もそこを搬送される記録用紙４０の有無を検出するセンサであり、その検出情報は、記録用紙４０に対する一連の画像形成プロセスが終了したか否かの判定基準となる。

また画像形成装置１には、増設カセット１０ｂが接続可能になっている。増設カセット１０ｂは、ホッピングローラ２１ｂ、レジストローラ対３１ｂを備える。ユーザーの都合により、単純に記録用紙のセット枚数を増やすために設置する場合もあれば、例えばＡ４サイズの用紙とＡ５サイズの用紙を両方使用するために接続する場合もある。

図２は、定着器７０の内部構成を概略的に示す要部構成図であり、同図（ａ）は、記録用紙４０を受け入れる用紙搬入側から見た正面図であり、同図（ｂ）はその左側面図である。尚、定着器７０を、記録用紙４０が搬入される側、即ち矢印Ｂ方向（通紙方向）からみて、前（手前側）後（奥側）左右を特定する場合がある。

同図に示すように、エンドレスで円筒状に形成された定着部材としての定着ベルト７１と、加圧部材としてのバックアップローラ７２とは、図示しない付勢手段によって当接し、当接部にニップ部が形成されるように構成されている。このため、定着ベルト７１は、左右の両端部が、各端部に対向して配置された図示しないフランジに形成された溝に嵌入して円筒形状が保たれ、且つ長手方向移動が規制されている。

定着ベルト７１は、適度の剛性を得るため、ここでは、複数層からなる部材によって構成され、内周側の基材として、適度な剛性と可撓性を有するＳＵＳ等の弾性を有した金属が用いられ、その上層にシリコーンゴム等の弾性層が形成されている。弾性層上に更に離型層を形成してもよい。離型層としては、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）に代表されるフッ素樹脂コーティング又はそれらを加工したチューブから成る表層とする。尚、基材としては、他にＰＩ（ポリイミド）などを採用してもよい。

バックアップローラ７２は、定着モータ（図５参照）によって、矢印Ｃ方向に回転駆動され、これに伴って定着ベルト７１が供回りする。尚、図２（ａ）では、定着ベルト７１の内側を明示するため、透視した図となっている。

定着ベルト７１のニップ部の内側には、定着ベルト７１の内側表面に接するようにステンレス製の熱拡散部材７３が配置され、その内側には、熱拡散部材７３の内側表面に接するように面状ヒータ８１が配設されている。熱拡散部材７３の、定着ベルト７１の内側に接する外側表面には、定着ベルト７１との摺動を円滑にするため、図示しない摺動性グリスが塗布されている。

面状ヒータ８１は、定着ベルト７１の幅方向（以後、長手方向と称す場合もある）に延在する面状発熱体であり、ステンレス基板上に、電気絶縁層、抵抗発熱体、電極と保護層が順に積層され、抵抗発熱体に電力を供給することにより発熱させることができる。面状ヒータ８１は、保護層側が熱伝導率の高い熱拡散部材７３に接触して発熱を熱拡散部材７３に伝え、熱拡散部材７３は、その熱を定着ベルト７１に熱伝導する。これにより、長手方向における熱伝導のムラが抑制される。

面状ヒータ８１は、発熱部が長手方向において５分割されており、中央部に位置するメインヒータ８２、メインヒータ８２の左右両側に隣接配置された左中間ヒータ８３Ｌ及び右中間ヒータ８３Ｒ（特に区別する必要がない場合には中間ヒータ８３と称す）、左中間ヒータ８３Ｌに隣接して配置された左端部ヒータ８４Ｌ、そして右中間ヒータ８３Ｒに隣接して配置された右端部ヒータ８４Ｒ（特に区別する必要がない場合には端部ヒータ８４と称す）を備える。

これらの５分割された各ヒータは、長手方向において、メインヒータ８２の中心に対して左右対称に形成されている。左中間ヒータ８３Ｌ及と右中間ヒータ８３Ｒとは電気的に並列接続され、同時通電されて同時に発熱し、同じく、左端部ヒータ８４Ｌと右端部ヒータ８４Ｒとは電気的に並列接続され、同時通電されて同時に発熱する。尚、メインヒータ８２、左右の中間ヒータ８３Ｌ，８３Ｒ、及び左右の端部ヒータ８４Ｌ，８４Ｒが複数の部分ヒータに相当する。

メインヒータ８２は、発熱部の長さが１３８ｍｍあり、Ｂ６縦サイズ（１２８ｍｍ）の幅に対応したヒータである。メインヒータ８２と、左右の中間ヒータ８３Ｌ，８３Ｒとの発熱部の合計長は２３０ｍｍあり、合せてＬｅｔｔｅｒ縦サイズ（２１５．９ｍｍ）の幅に対応したヒータとなる。メインヒータ８２と、左右の中間ヒータ８３Ｌ，８３Ｒと、左右の端部ヒータ８４Ｌ，８４Ｒとの合計長は３０６ｍｍであり、合せてＡ４横（２９７ｍｍ）の幅に対応したヒータとなる。これらの各ヒータは、後述するように、印刷する記録用紙４０のサイズに合わせてそれぞれの発熱量が調整され、非通紙領域の定着ベルト７１の温度上昇が抑制され、且つ非通紙領域の定着ベルト７１の温度が低下しすぎないように維持される。

メインヒータ８２、左中間ヒータ８３Ｌ、及び左端部ヒータ８４Ｌの各基板側の裏面には、それぞれの温度を検出するメインヒータ裏サーミスタ７５、中間ヒータ裏サーミスタ７６、及び端部ヒータ裏サーミスタ７７が配設されている。これらのサーミスタは、夫々が検出した温度情報を定着制御部１０１（図３参照）に送信し、後述するように、ヒータが異常な高温状態にならないように保護するため、そして幅狭な記録媒体を印刷中において定着ベルト７１の端部側が低温になり過ぎないように温度制御するための温度センサとなる。尚、メインヒータ裏サーミスタ７５が第１の温度センサに、中間ヒータ裏サーミスタ７６が第２の温度センサに、そして端部ヒータ裏サーミスタ７７が第３の温度センサにそれぞれ相当する。

赤外線温度センサ７８は、定着ベルト７１の表面温度を検出する。このため赤外線温度センサ７８は、通紙方向（矢印Ｂ方向）の入り口側にあって、定着ベルト７１の外側面に非接触に対向し、長手方向におけるメインヒータ８２の中央部に相当する位置に設置され、定着ベルト７１の外側面から発せられる赤外線を受光して温度に変換し、その温度情報を定着制御部１０１（図３参照）に送信する。尚、赤外線温度センサ７８は、長手方向と垂直な平面において、メインヒータ裏サーミスタ７５と同平面上となることが望ましい。

更に、バックアップローラ７２の表面温度を検出するため、第１ＢＵサーミスタ９１、第２ＢＵサーミスタ９２、及び第３ＢＵサーミスタ９３が設置されている。長手方向において、第１ＢＵサーミスタ９１はメインヒータ８２に対向する位置に、第２ＢＵサーミスタ９２は中間ヒータ８３に対向する位置に、そして第３ＢＵサーミスタ９３は端部ヒータ８４に対向する位置にそれぞれ配置されている。

第１～第３の各ＢＵサーミスタ９１～９３の設置目的は、間接的に定着ベルト７１の表面温度を検出することで、特に幅狭な記録媒体を連続印刷したときの定着ベルト７１の非通紙領域の温度上昇を監視する。同じ目的で、中間ヒータ裏サーミスタ７６及び端部ヒータ裏サーミスタ７７も使用される。

但し、メインヒータ裏サーミスタ７５、中間ヒータ裏サーミスタ７６、及び端部ヒータ裏サーミスタ７７が検出するヒータ温度は、定着ベルト７１の表面温度が同じ場合でも、通紙する記録用紙４０の厚さ等により、様々な温度になり得るので、メインヒータ裏サーミスタ７５と、中間ヒータ裏サーミスタ７６や端部ヒータ裏サーミスタ７７との検出温度差を監視する。メインヒータ裏サーミスタ７５の検出温度の方が低く、その温度差が大きければ定着ベルト７１の非通紙部温度が高温であるとみなせる。

以上のように構成された定着器７０は、転写ベルト６１（図１）から搬送されてきた記録用紙４０をニップ部で挟むようにして矢印Ｂ方向に搬送する。その間に、記録用紙４０上に転写されて弱い静電気力で付着しているトナー画像を、熱によって溶解し、更に加圧して記録用紙４０に定着させる。

図３は、定着器７０の面状ヒータ８１の通電駆動制御部を示す回路図である。

同回路図に示すように、メインヒータ裏サーミスタ７５、中間ヒータ裏サーミスタ７６、端部ヒータ裏サーミスタ７７、赤外線温度センサ７８、第１ＢＵサーミスタ９１、第２ＢＵサーミスタ９２、及び第３ＢＵサーミスタ９３でそれぞれ検出された温度情報は、共に定着制御部１０１に送信される。

面状ヒータ８１の５つの各ヒータ８２，８３Ｌ，８３Ｒ，８４Ｌ，８４Ｒの一方の電極は商用電源１０２の一方の端子に接続され、メインヒータ８２の他方の電極はトライアック１０３の一方の端子に接続され、左中間ヒータ８３Ｌ及び右中間ヒータ８３Ｒの他方の電極は共にトライアック１０４の一方の端子に接続され、左端部ヒータ８４Ｌ及び右端部ヒータ８４Ｒの他方の電極は共にトライアック１０５の一方の端子に接続されている。

３つのトライアック１０３，１０４，１０５の各他方の端子は共に商用電源１０２の他方の端子に接続され、トライアック１０３のゲート端子はトライアック駆動回路１０６の第１駆動端子１０６ａに接続され、トライアック１０４のゲート端子はトライアック駆動回路１０６の第２駆動端子１０６ｂに接続され、トライアック１０５のゲート端子はトライアック駆動回路１０６の第３駆動端子１０６ｃに接続されている。

定着制御部１０１は、第１定着オン信号１０７をトライアック駆動回路１０６の第１入力端子１０６ｄに送信し、第２定着オン信号１０８をトライアック駆動回路１０６の第２入力端子１０６ｅに送信し、第３定着オン信号１０９をトライアック駆動回路１０６の第３入力端子１０６ｆに送信する。

トライアック駆動回路１０６は、第１定着オン信号１０７、第２定着オン信号１０８、及び第３定着オン信号１０９の各パルス幅に応じて、それぞれ対応するトライアック１０３、トライアック１０４、及びトライアック１０５の通電時間を変え、面状ヒータ８１への供給電力を制御する。尚、ここでは、面状ヒータ８１に商用電源を印加することを、通電と称す場合がある。尚、定着制御部１０１、トライアック駆動回路１０６、及びトライアック１０３～１０５が通電駆動制御部に相当し、定着器７０と通電駆動制御部とが定着装置に相当する。

次に、定着制御部１０１による面状ヒータ８１の加熱制御方法について説明する。加熱制御方法は、後述するように、装置の動作タイミングや面状ヒータ８１の温度状況によって異なる態様をとる。

定着制御部１０１は、赤外線温度センサ７８による検出温度と、印刷条件で決まる目標温度との差に基づいてＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御による計算を、温度の一制御周期である１００ｍｓｅｃ毎に行い、第１定着オン信号１０７のデューティ値（ｎ）を求める。

ｎ周期目におけるデューティ値（ｎ）は、下式（１）によって求められる。式（１）は、目標温度と現在の検出温度（赤外線温度センサ７８による）との偏差εに対する関数になっており、０～１００の値に丸める。
デューティ値（ｎ）
＝Ｋｐ×ε＋Ｋｉ×Σ（ε）＋Ｋｄ×ｄ（ε）／ｄｔ
＋ＤｕｔｙＭｏｄ（ｎ－１）・・・（１）
ε：温度偏差（＝目標温度－赤外線温度センサ７８の検出温度）
Ｋｐ：比例ゲイン
Ｋｉ：積分ゲイン
Ｋｄ：微分ゲイン
ＤｕｔｙＭｏｄ（ｎ－１）：前回の制御周期で消費されなかったデューティ値の余り
例えば、前回の制御周期のデューティ値＝９８％の場合、９０％は出力に消費され、８％は余りとして次回のＰＩＤ計算時に加算される。

表１は、定着制御部１０１があらかじめ記憶して備えるヒータオンパターンのテーブルである。

メインヒータ８２については、式（１）によって算出されたデューティ値（ｎ）に基づいてＰＩＤ制御される。そのため、デューティ値（ｎ）に基づいて、表１から第１定着オン信号１０７の、１００ｍｓｅｃ間の制御パターンを決定する。表１は、１００ｍｓｅｃ毎の、オン（１で示す）とオフ（０で示す）の制御パターンを記憶したもので、算出されたデューティ値（ｎ）が該当する範囲毎にその制御パターンが設定されている。

例えばデューティ値（ｎ）が２５％の場合、上から３段目の制御パターンが選択され、
０～１０ｍｓｅｃの１０ｍｓｅｃがオン、
１０ｍｓｅｃ～５０ｍｓｅｃの４０ｍｓｅｃがオフ、
５０ｍｓｅｃ～６０ｍｓｅｃの１０ｍｓｅｃがオン、
６０ｍｓｅｃ～１００ｍｓｅｃの４０ｍｓｅｃがオン、
となり、
デューティ値が５５％の場合、上から６段目の制御パターンが選択され、
０～１０ｍｓｅｃの１０ｍｓｅｃがオン、
１０ｍｓｅｃ～２０ｍｓｅｃの１０ｍｓｅｃがオフ、
２０ｍｓｅｃ～３０ｍｓｅｃの１０ｍｓｅｃがオン、
３０ｍｓｅｃ～５０ｍｓｅｃの２０ｍｓｅｃがオフ、
５０ｍｓｅｃ～６０ｍｓｅｃの１０ｍｓｅｃがオン、
６０ｍｓｅｃ～７０ｍｓｅｃの１０ｍｓｅｃがオフ、
７０ｍｓｅｃ～９０ｍｓｅｃの２０ｍｓｅｃがオン、
９０ｍｓｅｃ～１００ｍｓｅｃの１０ｍｓｅｃがオフ、
となり、
デューティ値が１００％の場合、上から１１段目の制御パターンが選択され、１００ｍｓｅｃ間連続でオンとなる。

以上のように、１００ｍｓｅｃ毎に、式（１）に基づいてデューティ値（ｎ）が算出され、算出されたデューティ値（ｎ）に基づいて第１定着オン信号１０７の制御パターンが選択され、制御パターンがオンのとき対応するトライアック１０３がオン状態となって、対応するメインヒータ８２への通電が行われ、制御パターンがオフのときその通電が停止される。

次に、中間ヒータ８３及び端部ヒータ８４に対して行うデューティ比補正制御について説明する。

メインヒータ８２用の第１定着オン信号１０７のデューティ比をメインデューティ値とし、中間ヒータ８３用の第２定着オン信号１０８のデューティ比を中間用デューティ値とし、端部ヒータ８４用の第３定着オン信号１０９のデューティ比を端部用デューティ値とした場合、
・メインデューティ値（ｎ）は、式（１）で算出したデューティ値（ｎ）であり、
・中間用デューティ値は、次式
中間用デューティ値（ｎ）
＝（メインデューティ値（ｎ）－メインＤｕｔｙＭｏｄ（ｎ－１）［メインデューティ値算出時における］）×α１＋中間用ＤｕｔｙＭｏｄ（ｎ－１）［中間用デューティ値算出時における］ ・・・・・・（２）
で算出し、
・端部用デューティ値は、次式
端部用デューティ値
＝（メインデューティ値（ｎ）－メインＤｕｔｙＭｏｄ（ｎ－１）［メインデューティ値算出時における］）×α２＋端部用ＤｕｔｙＭｏｄ（ｎ－１）［端部用デューティ値算出時における］ ・・・・・・（３）
で算出する。

補正値α１、α２は、用紙幅に対する次式（４）、（５）のような３次関数で計算され、３次関数の係数はあらかじめ記憶されている。
α１＝ａｌ×Ｌ^３＋ｂｌ×Ｌ^２＋ｃ１×Ｌ＋ｄ１ ・・・（４）
α２＝ａ２×Ｌ^３＋ｂ２×Ｌ^２＋ｃ２×Ｌ＋ｄ２ ・・・（５）
Ｌ：用紙幅設定値
ａｌ，ａ２，ｂｌ，ｂ２，ｃｌ，ｃ２，ｄ１，ｄ２：係数

表２は、種々の定型の用紙サイズを上式（４）、（５）に代入して得た、補正値α１、α２の計算結果の一覧表であり、図４は、表２の補正値α１、α２をグラフ化した図である。

尚、記録用紙４０の幅Ｌは、ユーザーが入力パネル等で入力して設定する設定値でもよいし、画像形成装置１の用紙搬送経路上に用紙幅を検出するセンサ（例えば用紙搬送経路に設けたラインセンサや、給紙カセット１０や増設カセット１０ｂの記録用紙ガイド幅を検出するセンサ等）を設け、このセンサによる幅検出値としても良い。

従って、メインヒータ８２は、メインデューティ値（デューティ値（ｎ））に基づいて、表１で選択された制御パターンでＰＩＤ制御され、中間ヒータ８３は、メインデューティ値（ｎ）に対する比（補正値α１（％））に基づいて算出される中間用デューティ値に基づいて、表１で選択された制御パターンでデューティ比補正制御され、端部ヒータ８４は、メインデューティ値（ｎ）に対する比（補正値α２（％））に基づいて算出される端部用デューティ値に基づいて、表１で選択された制御パターンでデューティ比補正制御される。

デューティ比補正制御の場合、定着ベルト７１の通紙領域に対向しないヒータに対する電力供給量の割合が、少なくとも通紙領域に対向するヒータに対する電力供給量の割合より小さくなるように設定されている。

図５は、画像形成装置１の駆動制御系の要部構成を示すブロック図である。

同図において、印刷制御部２０１は、書き出しセンサ３３、及び排出センサ３４から記録用紙４０の搬送情報を受信し、画像形成装置１の印刷動作全般を駆動制御する。定着制御部１０１に対しては、印刷ジョブに基づく用紙サイズの設定情報や、厚み、幅等の印刷条件に応じた目標温度、後述する前ジョブの最終ページの転写開始や排出タイミング等を送信し、定着制御部１０１からは後述するウォームアップ完了や空転完了タイミング等を受信する。

また、印刷制御部２０１は、記録用紙４０の給紙、搬送を行うためのステッピングモータである給紙モータ２０２、転写ベルト６１を駆動するドライブローラ６２を回転駆動するためのベルトモータ２０３、各現像ユニット５０の各回転部を駆動するブラシレスＤＣモータであるＩＤモータ２０４、定着器７０のバックアップローラ７２、排出ローラ対３６，３７を駆動するブラシレスＤＣモータである定着モータ２０５を、それぞれの駆動タイミングに応じて回転駆動し、ＬＥＤヘッド５７に対しては、各ＬＥＤヘッド５７の露光タイミングを制御し、現像ユニット５０で行う帯電、現像、転写のための高電圧を生成する高圧回路２０６に対して、各電圧の出力タイミングを指令する。

増設カセット１０ｂ接続時は、印刷制御部２０１と増設カセット制御部２１０は、例えばＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ／Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）等でシリアル通信を行い、記録用紙４０の搬送を制御する。増設カセット制御部２１０は増設カセット給紙モータ２１１と接続されている。これにより、例えば給紙カセット１０にＡ４サイズの用紙、増設カセット１０ｂにＡ５サイズの用紙を積載し、用途に応じて両方を使い分けることも可能となる。

以上の構成において、定着制御部１０１が行う、定着器７０の面状ヒータ８１の通電制御方法について説明するが、その前に、本実施の形態による定着装置が解決しようとする問題点について説明する。

デューティ比補正制御を行う目的は、制御の単純化である。メインヒータ８２、中間ヒータ８３、及び端部ヒータ８４には、それぞれメインヒータ裏サーミスタ７５、中間ヒータ裏サーミスタ７６、及び端部ヒータ裏サーミスタ７７が設置されているので、それぞれのヒータを独立制御することは可能である。しかしながら、実使用においては記録用紙４０のサイズや厚さによってメインヒータ裏の温度、中間ヒータ裏の温度の適正温度は変化する。

図６は、Ａ５横サイズの記録用紙４０の印刷後のヒータ裏温度分布と定着ベルト７１の表面の温度分布とを、面状ヒータ８１のメインヒータ８２、中間ヒータ８３、及び端部ヒータ８４と対応させて示した温度分布図であり、同図（ａ）は、中間ヒータ８３及び端部ヒータ８４をデューティ比補正制御（メインヒータ８２はＰＩＤ制御）したときの温度分布であり、同図（ｂ）は、独立制御したときの温度分布である。

例えば独立制御により、６図（ｂ）に示すように、記録用紙４０の通過領域において、メインヒータ８２裏の温度と中間ヒータ８３裏の温度とがほぼ同じ温度となるように各ヒータを独立に制御したとしても、記録用紙４０の通過領域の両端部において定着ベルト７１の表面温度が低下し、温度不足により定着不良が発生することもある。

更に別の独立制御により、この温度不足を解消すべく温度制御することによって、逆に端部温度が上がり過ぎてホットオフセットが発生する場合もある。従って、全ての条件で最適な、メインヒータ８２、中間ヒータ８３、及び端部ヒータ８４に対する独立制御方法（目標温度）を見出すことは現実的ではないといえる。

デューティ比補正制御は、以上の問題を踏まえてなされるもので、図６（ａ）に、デューティ比補正制御時の、ヒータ裏温度分布と定着ベルト７１の表面の温度分布とを示す。同図に示すように、デューティ比補正制御によれば、少なくとも記録用紙４０の通過領域において必要な温度が保たれて良好な定着を継続することが可能となり、非通過領域のベルト温度が必要以上に高温になるのも抑制できる。

次に、このデューティ比補正制御時に起こりうる問題点及びその解決方法について更に説明する。図７は、回転駆動中の定着ベルト７１の表面温度とバックアップローラ７２の軸トルクの関係を測定した値をグラフ化した図である。

面状ヒータ８１は、長手方向に分割されているため、トナー定着の観点から言えば、例えばＡ５横サイズ（２１０ｍｍ）の印刷時には端部ヒータ８４のデューティ値は０％で構わない。しかしながら図７のグラフに示すように、定着ベルト７１の表面温度が８０℃を下回ると、熱拡散部材７３に塗布されている摺動性グリスの粘度が低下し、バックアップローラ７２の軸トルクが、これを駆動する定着モータ２０５の出力限界である許容範囲、即ち負荷トルクＮＧラインを超えて負荷トルクＮＧ領域に達し、定着ベルト７１より異音が生じたり、定着モータ２０５が、負荷に負けて所定の回転速度を維持できずにモータロックエラーを発生したり、伝達ギア系が破損したりする恐れを生じる。

これらの問題は、定着ベルト７１の表面温度を８０℃以上に保つため、熱伝導による温度低下を加味した上で、面状ヒータ８１の裏面温度を１００℃以上に保つことで回避できることが実験的に判明している。以下に、デューティ比補正制御を採用し、更に上記の問題点を解消する温度制御方法について、具体的に説明する。

画像形成装置１は、印刷開始前にウォームアップを行う。このウォームアップ時に、定着ベルト７１の温度を、印刷条件できまる目標温度に向けて加熱し、この目標温度より１５℃低い温度に達した段階で、ウォームアップ完了と判断し、ウォームアップ制御を終了する。このウォームアップ制御時、前記したメインヒータ８２は、式（１）で算出したデューティ値（ｎ）に基づく制御パターンでＰＩＤ制御されるが、中間ヒータ８３及び端部ヒータ８４もまた、デューティ値（ｎ）に基づく制御パターンで通電制御される。

定着装置は、ウォームアップ完了後、中間ヒータ８３及び端部ヒータ８４に対して前記したデューティ比補正制御に移行するが、中間ヒータ８３及び端部ヒータ８４に対しては、更に定着ベルト７１の対応する領域の表面温度が前記した許容範囲内（８０℃以上）を保つための温度維持制御が行われる。

図８は、定着制御部１０１が、ウォームアップ完了後の印刷動作中に行う、中間ヒータ８３の温度維持制御の流れを示すフローチャートであり、図９は、定着制御部１０１が、同じくウォームアップ完了後の印刷動作中に行う、端部ヒータ８４の温度維持制御の流れを示すフローチャートである。先ず図８のフローチャートに沿って、中間ヒータ８３の温度維持制御について説明する。

図８のフローでは、先ずヒータ制御が終了したか否かを判定し、終了していない場合（ステップＳ１０１、Ｎｏ）、中間ヒータ裏サーミスタ７６（図３）で検出される左中間ヒータ８３Ｌの温度が１００℃未満か否かを判定する（ステップＳ１０２）。１００℃未満の場合（ステップＳ１０２、Ｙｅｓ）、左右の中間ヒータ８３で加熱する個所の定着ベルト７１が低温になりすぎないように、強制的に左右の中間ヒータ８３に通電する。その際、デューティ値２０％に対応する制御パターン（表１参照）で通電制御する。

一方、１００℃以上の場合（ステップＳ１０２、Ｎｏ）、前記したデューティ比補正制御を行う（ステップＳ１０４）。その後、前記した一制御周期（１００ｍｓｅｃ）である１００ｍｓｅｃが経過した後、ステップＳ１０１に戻る。以後、ヒータ制御が終了するまで、ステップＳ１０１からステップＳ１０５までの一連の処理が繰り返される。

図９に示すフローは、端部ヒータ８４の温度維持制御のフローであるが、図８に示す中間ヒータ８３の制御と全く同じ処理を行うので、ここでの説明を省略する。

以上の温度維持制御により、面状ヒータ８１は、閾値１００°Ｃ以上にキープされ、定着ベルト７１の温度が端部においても低くなり過ぎないように制御される。尚、メインヒータ８２に対しては、上式（１）における目標温度が少なとも１００℃以下に設定されることがないため、温度維持制御は行わない。

図１０は、以上のように温度制御される定着器７０を備えた画像形成装置１において、Ａ５縦サイズの記録用紙４０に印刷する印刷ジョブが発生したときの、メインヒータ８２、中間ヒータ８３、端部ヒータ８４、及び定着ベルト７１の各検出温度の推移を示すタイミングチャートである。

同図に示すように、時刻ｔ１に印刷ジョブが入力されたため、ウォームアップが開始し、目標温度１６０℃に向けて面状ヒータ８１による加熱が開始する。このとき、中間ヒータ８３用の補正値α１及び端部ヒータ８４用の補正値α２は共に１００％とされ、面状ヒータ８１の５つの各ヒータ８２，８３Ｌ，８３Ｒ，８４Ｌ，８４Ｒが同一のデューティ値（ｎ）で制御される。

時刻ｔ２において、赤外線温度センサ７８による検出温度が１４５℃（目標温度１６０℃－１５℃）に到達したため、中間ヒータ８３及び端部ヒータ８４に対して、デューティ比補正制御に移行して補正値α１，α２が用紙サイズＡ５用の値に変更され、更に図８、図９で説明した温度維持制御が同時に開始される。Ａ５縦サイズの場合、補正値α１＝６０％、補正値α２＝０％となる（表２参照）。従って、端部ヒータ８４は、端部用デューティ値０（％）（式（３）参照）で制御されるため、端部ヒータ裏サーミスタ７７の検出温度が低下し始める。

時刻ｔ３において、端部ヒータ裏サーミスタ７７の検出温度が１００℃に達するが、左右の端部ヒータ８４は、前記した図８に示すフローに基づいて温度維持制御され、１００℃に達す毎にデューティ値２０％の制御パターン（表１参照）での通電が行われるため（図９のステップＳ２０３の処理）、時刻ｔ３以後においても、端部ヒータ裏サーミスタ７７の検出温度が１００℃未満となることはない。

図１１は、（デューティ比補正制御＋温度維持制御）によって、Ａ５縦サイズの記録用紙４０を印刷した後の定着ベルト７１の表面の温度分布を、面状ヒータ８１のメインヒータ８２、中間ヒータ８３、及び端部ヒータ８４と対応させて示した温度分布図である。

同図に示すように、中間ヒータ８３での非通紙領域において温度ピークが生じるが、不必要に加熱することはなく、幅狭記録媒体の印刷スループットが低下することはない。一方、端部ヒータ８４に対応する定着ベルト７１の両端部の温度は、端部ヒータ８４に対する前記した温度維持制御によって８０℃以上に保たれるため、８０℃を下回ることによって、負荷トルクＮＧラインを超えたり、異音が発生するといった状態を回避している。

尚、同図には、記録用紙４０の通過領域に対応するヒータを同じ条件で温度制御し、記録用紙の非通過領域に対応するヒータには通電しない場合（デューティ比補正制御のみの場合が相当する）の温度分布例を点線で示しているが、この場合、ベルトの両端部の温度が８０℃以下に低下してしまう。

尚、ここでは中間ヒータ裏サーミスタ７６や端部ヒータ裏サーミスタ７７の検出温度が１００℃以下になった場合、対応する中間ヒータ８３や端部ヒータ８４をデューティ値２０％の制御パターンで通電し加熱するように制御したが、中間ヒータ裏サーミスタ７６や端部ヒータ裏サーミスタ７７の検出温度が１００℃以下になった場合、その検出温度の目標温度を１００℃とし、対応するヒータをＰＩＤ制御するようにしてもよいなど種々の態様を取り得るものである。

次に、上記した（ＰＩＤ制御＋デューティ比補正制御）や（ＰＩＤ制御＋デューティ比補正制御＋温度維持制御）によって定着器７０を温度制御した場合においても、直面する更なる問題点について説明する。

図１２は、幅狭な記録媒体（例えばＡ５横幅＝２１０ｍｍ）を相当数連続印刷した後、幅広な記録媒体（例えばＡ４横幅＝２９７ｍｍ）を印刷した場合の、定着ベルト７１の表面温度分布変化の説明に供する図であり、図１３は、幅狭な記録媒体（例えばＡ５横幅＝２１０ｍｍ）を少数印刷した後、幅広な記録媒体（例えばＡ４横幅＝２９７ｍｍ）を印刷した場合の、定着ベルト７１の表面温度分布変化の説明に供する図である。

図１２（ａ）に示すように、幅狭記録媒体を相当数連続印刷すると、長手方向に発熱領域を分割した面状ヒータ８１を用いて、上記したような好適な温度制御を行った場合であっても、ある程度の定着ベルト７１の端部（非通紙部）の表面温度上昇は避けられない。この状態で即幅広な記録媒体の印刷を実施すると、同図（ｂ）に示すように、上昇した端部表面温度の影響でホットオフセットが発生する。

一方、図１３（ａ）に示すように、幅狭記録媒体を少数印刷した場合、定着ベルト７１の端部表面の温度はそれほど上昇しないが、逆に最端部（但し、幅広記録媒体は通過する領域）の温度が低すぎる。この状態で即幅広な記録媒体の印刷を実施すると、同図（ｂ）に示すように端部温度が足りずコールドオフセットが発生する。

いずれの場合も、先行する幅狭記録媒体の印刷が終了した段階で、すでに定着ベルト７１の中央表面部、即ち赤外線温度センサ７８の温度検出値としては、「次のジョブが印刷開始可能」と判定されるため、上記の問題を解決するには、この温度判定とは別の処理が必要になる。

例えば、幅狭記録媒体の連続印刷後は、定着ベルト７１端部温度が低下するまで、逆に幅狭記録媒体の少数印刷後は、定着ベルト７１端部温度が上昇するまで、それぞれ十分な待ち時間を設ければホットオフセット又はコールドオフセットを防止できるが、この場合、幅広な記録媒体の印刷出力までかなりの時間が掛かってしまう場合があり、ユーザーにとっては不便であった。

本発明は、以上の問題点を鑑みて成されたものであり、通常は、例えば上記した（デューティ比補正制御＋温度維持制御）に基づいて温度制御している中間ヒータ８３及び端部ヒータ８４を、幅狭印刷から幅広印刷への切り替え時に限り、一時的に独立制御とする「サイドヒータウォームアップ制御」に切り替える。

以下に、「サイドヒータウォームアップ制御」について説明する。尚、ここではＡ５横置印刷からＡ４横置印刷に切り替える場合を例にして説明する。

図１４は、定着制御部１０１が行う、サイドヒータウォームアップ制御の流れを示すフローチャートであり、図１５は、図１４のフローチャートに対応したタイムチャートである。尚、表３－１～表３－４は、フローチャート及びタイムチャート内の変数の内容を示した表である。

表３－４に示す［１］～［４］の内容は、以下の通りである。
［１］中間ヒータ裏サーミスタ７６の検出温度とメインヒータ裏サーミスタ７５の検出温度の温度差がＴｈｔ＿ｔｈ１［℃］以下
［２］端部ヒータ裏サーミスタ７７の検出温度とメインヒータ裏サーミスタ７５の検出温度の温度差がＴｈｔ＿ｔｈ１［℃］以下
［３］第１～第３のＢＵサーミスタ９１，９２，９３の検出温度が、温度差Ｔｂｕ＿ｔｈ１［℃］以内
［４］サイドヒータウォームアップ時間のタイムリミット

図１４のフローチャートに示すように、サイドヒータウォームアップ制御は、前ジョブの幅狭記録媒体を印刷する幅狭印刷が進行している段階で開始され（ステップＳ３０１）、前ジョブの最終ページの転写が開始されたか否かを監視する（ステップ３０２、Ｎｏ）。転写開始の判定は、例えば書き出しセンサ３３（図１）において、記録媒体としての記録用紙４０が検出されてから所定時間経過したか否かで行う。転写が開始されると（ステップ３０２、Ｙｅｓ）、定着ベルト７１の端部の高温判定を行うステップＳ３０３に移行する。

尚、図１５のタイムチャートに示すように、ステップＳ３０３に移行する時刻ｔ１までの［経過１］では、メインヒータ８２は、式（１）で算出されたメインデューティ値（デューティ値（ｎ））によるＰＩＤ制御が行われ、中間ヒータ８３は、（２）式で算出される中間用デューティ値（ｎ）によるデューティ比補正制御が行われ、端部ヒータ８４は、ここでは（３）式で算出される端部用デューティ値（ｎ）によるデューティ比補正制御＋温度維持制御が行われる。

即ち、ここでは前記したように、式（３）のα２が０％となって温度が低下してしまうため、前記したように図９のフローに基づく温度維持制御により、端部ヒータ裏サーミスタ７７の温度が１００℃以下とならないように維持されている。

ステップＳ３０３では、一制御周期（１００ｍｓｅｃ）毎に、
検出温度差１＝（中間ヒータ裏サーミスタ７６の検出温度
－メインヒータ裏サーミスタ７５の検出温度）
検出温度差２＝（端部ヒータ裏サーミスタ７７の検出温度
－メインヒータ裏サーミスタ７５の検出温度）
及び、第１、第２、第３のＢＵサーミスタ９１，９２，９３の各ＢＵ検出温度
を監視する。

ここで、
検出温度差１及び検出温度差２＞Ｔｈｔ＿ｈｉｇｈ１（表３－１参照） 又は
各ＢＵ検出温度＞Ｔｂｕ＿ｈｉｇｈ１（表３－１参照）
の場合、
定着ベルト７１の端部が高温だと判定し（ステップＳ３０３、Ｙｅｓ）、中間ヒータ８３及び端部ヒータ８４に対してデューティ比補正制御を行う（ステップＳ３０４）。

一方、
検出温度差１又は検出温度差１≦Ｔｈｔ＿ｈｉｇｈ１ 且つ、
各ＢＵ検出温度≦Ｔｂｕ＿ｈｉｇｈ１
の場合、
定着ベルト７１の端部が高温ではないと判定し（ステップＳ３０３、Ｎｏ）、中間ヒータ８３においては、中間ヒータ裏サーミスタ７６の検出温度に基づくＰＩＤ制御を行い、端部ヒータ８４においては、端部ヒータ裏サーミスタ７７の検出温度に基づくＰＩＤ制御を行う（ステップＳ３０５）。この場合、目標温度は、
目標温度＝メインヒータ裏サーミスタ７５の検出温度（現在値）
－Ｔｓｉｄｅ＿ｏｆｆｓｅｔ（表３－２参照）
とする。

一制御周期毎に行われる上記したステップＳ３０３～ステップＳ３０５までの処理は、幅狭印刷である前ジョブが終了するまで続行される（ステップＳ３０６、Ｎｏ）。ステップＳ３０６における終了判定は、例えば排出センサ３４（図１）において、検出されている記録用紙４０が検出されなくなったか否かで行い、終了と判定した場合（ステップＳ３０６、Ｙｅｓ）、ステップＳ３０７に移行する。

尚、ステップＳ３０２やステップＳ３０６の判断は、例えば、書き出しセンサ３３や排出センサ３４の情報を受信する印刷制御部２０１から送信される動作タイミングを受けて実施されるものである。

尚、図１５のタイムチャートに示すように、ステップＳ３０７に移行する時刻ｔ２までの［経過２］では、定着ベルト７１の端部の温度が低いと判定されるため、中間ヒータ８３及び端部ヒータ８４が、ＰＩＤ制御により、メインヒータ裏サーミスタ７５の検出温度（現在値）より２０℃低い目標温度となるように独立制御される。

ステップＳ３０７では、第１～第３ＢＵサーミスタ９１，９２，９３のうち、最も高温の値をＴｂｕ＿ｍａｘとして記憶し、テーブルを参照して最大値Ｔｂｕ＿ｍａｘに対応する空転時間ｔ＿ｒｏｌｌを取得する（ステップＳ３０８）。表３－３には、このテーブルに記憶された対応値が列記されている。同表に示すように、最大値Ｔｂｕ＿ｍａｘが高いと、空転時間が長くなる。

続いて中間ヒータ８３及び端部ヒータ８４を、ＰＩＤ制御する（ステップＳ３０９）。即ち、中間ヒータ８３については、中間ヒータ裏サーミスタ７６の検出温度が、現在のメインヒータ裏サーミスタ７５の検出温度（目標温度）となるようにＰＩＤ制御し、端部ヒータ８４については、端部ヒータ裏サーミスタ７７の検出温度が、現在のメインヒータ裏サーミスタ７５の検出温度（目標温度）となるようにＰＩＤ制御し、サイドヒータウォームアップを開始する。

ステップＳ３０９におけるＰＩＤ制御は、下記する所定の条件が満たされるまで続行される（ステップＳ３１０、Ｎｏ）。ステップＳ３１０での判定は、表３－４に基づいて次のようにして行われる。即ち判定は、
（１）中間ヒータ裏サーミスタ７６とメインヒータ裏サーミスタ７５の、各検出温度差がＴｈｔ＿ｔｈ１（表３－４参照）以下となる（一度でも満たせばよい）、
（２）端部ヒータ裏サーミスタ７７とメインヒータ裏サーミスタ７５の、各検出温度差がＴｈｔ＿ｔｈ１（表３－４参照）以下となる（一度でも満たせばよい）、
（３）第１～第３ＢＵサーミスタ９１，９２，９３の、全ての検出温度の相互の温度差がＴｂｕ＿ｔｈ１（表３－４参照）以下となる（一度でも満たせばよい）、
（４）サイドヒータウォームアップ時間が、タイムアウト時間ｔ＿ｔｏｕｔ（表３－４参照）を経過する、
の上記（１）から（３）までのすべての項目を満たすウォームアップ完了か、或は上記（４）のタイムアウトが生じた場合、条件を満たしたと判定し（ステップＳ３１０、Ｙｅｓ）、ステップＳ３１１に移行する。

尚、図１５のタイムチャートでは、ステップＳ３１０に移行する時刻ｔ３までの［経過３］において、タイムアウト時間ｔ＿ｔｏｕｔ（４０ｓ）に至る前の時刻ｔ３に、上記（１）～（３）の項目をすべて満たすウォームアップが完了した場合の例を示している。また、ステップＳ３０７でのＴｂｕ＿ｍａｘの取得は、時刻ｔ２の直後に行われる。

ステップＳ３１１では、中間ヒータ８３及び端部ヒータ８４の制御方法を、前記したデューティ比補正制御に戻し、定着器７０の空転を開始すると同時に空転時間のカウントを開始する（ステップＳ３１２）。

また、ステップＳ３１２による空転は、以下の理由により実施する。即ち、バックアップローラ７２（図２）が高温の場合、定着ベルト７１（図２）の熱が奪われないため、ヒータの駆動デューティ値は下がる傾向となる。それによって、幅狭印刷媒体の連続印刷によって生じる局所的な高温部（ホットオフセット発生のおそれがある箇所）の温度が均され難くなる。

この対策として、ステップ３０７及びステップＳ３０８によって、バックアップローラ７２の温度に応じて、表３－３に示す基準に従って空転時間を取得し、取得した空転時間だけバックアップローラ７２を回転する空転処理を実施し、定着ベルト７１の表面温度を均す。

空転時間が、設定されたＴ＿ｒｏｌｌ（表３－３参照）だけ経過したか否かを監視し（ステップＳ３１３、Ｎｏ）、経過した場合（ステップＳ３１３、Ｙｅｓ）、次のジョブである幅広印刷、ここではＡ４横置印刷を開始し（ステップＳ３１４）、サイドヒータウォームアップ制御を終了する。

尚、図１５のタイムチャートに示すように、ステップＳ３１４に移行する時刻ｔ４までの［経過４］では、中間ヒータ８３及び端部ヒータ８４の制御方法を、前記したデューティ比補正制御に戻した上で、所定時間（Ｔ＿ｒｏｌｌ）だけ、定着器７０の空転処理が行われる。これにより、バックアップローラ７２の表面温度が、より均一化されている。

図１６は、幅狭印刷から幅広印刷への切り替え時に、図１４のフローチャートによるサイドヒータウォームアップ制御を行った場合の、定着ベルト７１の表面温度分布の説明に供する図である。同図（ａ）は、図１２で説明したように幅狭記録媒体（ここではＡ５横幅＝２１０ｍｍ）を相当数連続印刷した時の定着ベルト７１の表面温度分布を示し、同図（ｂ）は、図１３で説明したように幅狭記録媒体を少数印刷した時の定着ベルト７１の表面温度分布を示し、同図（ｃ）は、これらの幅狭印刷から、幅広な記録媒体（ここではＡ４横幅＝２９７ｍｍ）を印刷する幅広印刷へ切り替えた時の、定着ベルト７１の表面温度分布を示す。

図１６（ｃ）に示すように、サイドヒータウォームアップ制御を行った場合、同図（ａ）に示すように、幅狭記録媒体を相当数連続印刷した後であっても、また同図（ｂ）に示すように、幅狭記録媒体を少数印刷した後であっても、幅狭印刷から幅広印刷へ切り替えて印刷する際には、長手方向における印刷範囲の全域において、定着ベルト７１の表面温度分布が略一定になっている。

尚、図１２及び図１３において説明したように、サイドヒータウォームアップ制御を行わない場合、幅狭記録媒体を相当数連続印刷した後、幅広印刷へ切り替えて印刷する際には、図１２（ｂ）で説明したように上昇した端部表面温度の影響でホットオフセットが発生し、幅狭記録媒体を少数印刷した後、幅広印刷へ切り替えて印刷する際には、図１３（ｂ）で説明したように端部温度が足りずコールドオフセットが発生した。

ここでは、幅狭印刷から幅広印刷への切り替え時にサイドヒータウォームアップ制御を行った例を示したが、前後する印刷ジョブにおいて、長手方向の記録媒体のサイズが、同じかそれ以下に移行する場合は、次の印刷ジョブの給紙を開始する時点で、記録媒体に対する、定着ベルト７１の長手方向の表面温度分布がすでに略均一になっているため、サイドヒータウォームアップ制御を行う必要はない。

尚、本実施の形態で示した計算式の中で使用する係数や補正値、各種寸法、及び温度センサの種類や個数等はあくまで一例であって、実際には画像形成装置のサイズ（Ａ４、Ａ３、その他）や想定される周囲環境条件、主な記録媒体の種類等によって最適化することが望ましい。

例えば面状ヒータ８１の発熱領域は、本実施の形態では５分割した例を示したが、これに限定されるものではなく、例えばメインヒータ８２及び左右の端部ヒータ８４の２系統に３分割しても良いし、逆に５分割より多い分割数としても良い。また、温度センサ（ヒータ裏サーミスタ７６～７７、ＢＵサーミスタ９１～９３）の設置位置は、図２に示したように一方の側に集中させず、記録媒体の片寄りを検出できるように両側に設置しても良いなど、種々の態様を取り得るものである。

以上のように、本実施の形態１の定着装置によれば、前後する印刷ジョブにおいて、幅狭印刷から幅広印刷に移行する場合に、ホット又はコールドオフセットが発生することなく、且つ幅広印刷を速やかに実行することが可能となる。

また、前記した特許請求の範囲、及び実施の形態の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」といった言葉を使用したが、これらは便宜上であって、画像形成装置を配置する状態における絶対的な位置関係を限定するものではない。

上記した実施の形態では、本発明を、カラープリンタとしての画像形成装置に採用した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、定着器を備える、複写機、ファクシミリ、ＭＦＰ等の画像処理装置にも利用可能である。またカラープリンタについて説明したが、モノクロプリンタであってもよい。

１ 画像形成装置、 １０ 給紙カセット、 １０ｂ 増設カセット、 ２１ ホッピングローラ、 ２１ｂ ホッピングローラ、 ３１ レジストローラ対、 ３１ｂ レジストローラ対、 ３２ 搬送ローラ対、 ３３ 書き出しセンサ、 ３４ 排出センサ、 ３６ 排出ローラ対、 ３７ 排出ローラ対、 ４０ 記録用紙、 ５０ 現像ユニット、 ５２ 感光体ドラム、 ５３ 帯電ローラ、 ５４ 現像ローラ、 ５５ トナー供給ローラ、 ５６ クリーニングブレード、 ５７ ＬＥＤヘッド、 ６０ 転写部、 ６１ 転写ベルト、 ６２ ドライブローラ、 ６３ テンションローラ、 ６７ 転写ローラ、 ７０ 定着器、 ７１ 定着ベルト、 ７２ バックアップローラ、 ７３ 熱拡散部材、 ７５ メインヒータ裏サーミスタ、 ７６ 中間ヒータ裏サーミスタ、 ７７ 端部ヒータ裏サーミスタ、 ７８ 赤外線温度センサ、 ８１ 面状ヒータ、 ８２ メインヒータ、 ８３Ｌ 左中間ヒータ、 ８３Ｒ 右中間ヒータ、 ８４Ｌ 左端部ヒータ、 ８４Ｒ 右端部ヒータ、 ９１ 第１ＢＵサーミスタ、 ９２ 第２ＢＵサーミスタ、 ９３ 第３ＢＵサーミスタ、 １０１ 定着制御部、 １０２ 商用電源、 １０３ トライアック、 １０４ トライアック、 １０５ トライアック、 １０６ トライアック駆動回路、 １０６ｄ 第１入力端子、 １０６ｅ 第２入力端子、 １０６ｆ 第３入力端子、 ２０１ 印刷制御部、 ２０２ 給紙モータ、 ２０３ ベルトモータ、 ２０４ ＩＤモータ、 ２０５ 定着モータ、 ２０６ 高圧回路、 ２１０ 増設カセット制御部、 ２１１ 増設力セット給紙モータ。

Claims (10)

1. 無端状の定着部材と、
   前記定着部材とニップ部を形成する加圧部材と、
   前記定着部材の内側において該定着部材の幅方向に複数配列され、それぞれが該定着部材の対向する領域を加熱する複数の部分ヒータと、
   前記部分ヒータの温度を検出する複数の温度センサと、
   前記複数の部分ヒータに電力供給して、加熱制御する通電駆動制御部と
   を備え、
   前記通電駆動制御部は、前記幅方向において、記録媒体の通紙領域に対向しない前記部分ヒータに対する電力供給量の割合を、前記通紙領域に対向する前記部分ヒータに対する電力供給量の割合より小さくなるように制御し、
   前記幅方向において、幅の異なる記録媒体を前後して印刷する際に、より幅の狭い前記記録媒体からより幅の広い前記記録媒体を印刷する前に、少なくとも前記より幅の狭い記録媒体の通紙領域に対向しない前記部分ヒータを、該部分ヒータの温度を検出する前記温度センサの検出温度が所定の温度となるように独立に温度制御する温度準備期間を設け、
   前記部分ヒータは、
   前記より幅の狭い記録媒体と対向する領域の加熱に用いる第１のヒータと、
   前記より幅の狭い記録媒体に対向しない領域の端部側に配置される第３のヒータと、
   前記第１のヒータと前記第３のヒータの間に配置される第２のヒータとを備え、
   前記温度センサは、
   前記第３のヒータよりも前記第１のヒータ側の温度を検出する第１の温度センサと、
   前記第１のヒータよりも前記第３のヒータ側の温度を検出する第３の温度センサと、
   前記第１のヒータと前記第３のヒータから離れた位置で前記第２のヒータ側の温度を検出する第２の温度センサとを備え、
   前記通電駆動制御部は、前記温度準備期間において、
   前記第２の温度センサの検出温度と前記第１の温度センサの検出温度の差、及び前記第３の温度センサの検出温度と前記第１の温度センサの検出温度の差が共に第１の設定温度を超える場合、
   前記定着部材の表面と対向して設置された赤外線温度センサの検出温度を用いて、前記第２のヒータ及び前記第３のヒータに対する電力供給量の割合を、前記第１のヒータに対する電力供給の割合より小さくするように温度制御することを特徴とする定着装置。
2. 前記通電駆動制御部は、前記温度準備期間において、前記赤外線温度センサの検出温度を用いて、前記第２のヒータ及び前記第３のヒータに対する電力供給量の割合を、前記第１のヒータに対する電力供給の割合より小さくするように制御した後、
   前記第２の温度センサの検出温度と前記第１の温度センサの検出温度の差、又は前記第３の温度センサの検出温度と前記第１の温度センサの検出温度の差が前記第１の設定温度以下で、且つ前記加圧部材の温度を検出する第４の温度センサの検出温度が第２の設定値以下の場合、
   前記第２のヒータの温度制御を前記赤外線温度センサの検出温度から前記第２の温度センサの検出温度を用いた温度制御とし、前記第３のヒータの温度制御を前記赤外線温度センサの検出温度から前記第３の温度センサの検出温度を用いた温度制御とし、それぞれ独立に温度制御することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 前記温度準備期間は、前記より幅の狭い記録媒体を印刷する印刷ジョブの最終ページの転写開始に同期する第１のタイミングから、前記最終ページの定着処理の終了に同期する第２のタイミングまでの第１の経過期間を含むことを特徴とする請求項２記載の定着装置。
4. 前記温度準備期間は、前記第２のタイミングから、前記第１の温度センサの検出温度と前記第２の温度センサの検出温度との差、及び前記第１の温度センサの検出温度と前記第３の温度センサの検出温度との差が所定の関係となった後の第３のタイミングまでの第２の経過期間を含むことを特徴とする請求項３記載の定着装置。
5. 前記温度準備期間は、前記第２のタイミングから、第１の所定時間だけ経過した第３のタイミングまでの第２の経過期間を含むことを特徴とする請求項３記載の定着装置。
6. 前記温度準備期間は、前記第３のタイミングから、第２の所定時間だけ前記定着部材と前記加圧部材とを空駆動する第４のタイミングまでの第３の経過期間を含むことを特徴とする請求項４又は５に記載の定着装置。
7. 前記通電駆動制御部は、前記第１の経過期間において、前記第１の温度センサの検出温度と前記第２の温度センサの検出温度との差、及び前記第１の温度センサの検出温度と前記第３の温度センサの検出温度との差が所定の温度差となるように、前記第２のヒータ及び前記第３のヒータを個別に温度制御することを特徴とする請求項３記載の定着装置。
8. 前記第４の温度センサは、
   前記加圧部材の、前記幅方向における前記第１のヒータに対応する領域の温度を検出する第１のバックアップサーミスタと、
   前記加圧部材の、前記幅方向における前記第２のヒータに対応する領域の温度を検出する第２のバックアップサーミスタと、
   前記加圧部材の、前記幅方向における前記第３のヒータに対応する領域の温度を検出する第３のバックアップサーミスタと
   を備え、
   前記第３のタイミングは、前記第１のバックアップサーミスタ、前記第２のバックアップサーミスタ、及び前記第３のバックアップサーミスタの、全ての検出温度の相互の温度差が所定の温度差以内となった後のタイミングであることを特徴とする請求項４記載の定着装置。
9. 前記第４の温度センサは、
   前記加圧部材の、前記幅方向における前記第１のヒータに対応する領域の温度を検出する第１のバックアップサーミスタと、
   前記加圧部材の、前記幅方向における前記第２のヒータに対応する領域の温度を検出する第２のバックアップサーミスタと、
   前記加圧部材の、前記幅方向における前記第３のヒータに対応する領域の温度を検出する第３のバックアップサーミスタと
   を備え、
   前記第３の経過期間では、前記第１のヒータ以外の独立した温度制御を終了し、前記第２の所定時間を、前記第２のタイミングで検出した前記第１のバックアップサーミスタ、前記第２のバックアップサーミスタ、及び前記第３のバックアップサーミスタの、全ての検出温度の最高温度に応じて設定することを特徴とする請求項６記載の定着装置。
10. 請求項１から９までの何れかの定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

Images