JP7277230B2 - 像加熱装置 - Google Patents
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Description
本発明は、電子写真方式や静電記録方式を利用した複写機、プリンタ等の画像形成装置に搭載する定着装置、記録材上の定着済みトナー画像を再度加熱することによりトナー画像の光沢度を向上させる光沢付与装置等の像加熱装置に関する。また、この像加熱装置の制御に用いられる加熱制御方法に関する。
像加熱装置として、筒状のフィルム（エンドレスベルトとも呼ばれる）と、フィルム内面に接触するヒータと、フィルムに加圧接触してニップ部を形成する加圧ローラと、を有する装置がある。フィルムは、回転する加圧ローラによって回転駆動力を与えられるが、フィルムの回転性を保持するために、ヒータとフィルムとの間の摺動摩擦力を低減させる必要がある。そこで、ヒータのフィルムとの接触面には潤滑剤となるグリスを塗布することが一般的である。この像加熱装置は熱容量が小さいためクイックスタート性や省電力性に優れるという特徴を持つ。しかしながら近年、これまで以上の省電力化が求められており、これに対応するため、記録材上に形成された画像部を選択的に加熱する方法（特許文献１）が提案されている。この方法では、記録材の搬送方向に直交する方向（以下、長手方向という）において、複数に分割された加熱領域を設定し、それぞれの加熱領域を加熱する発熱体が長手方向に複数設けられている。そして、各加熱領域に形成される画像の画像情報に基づき、対応する発熱体により画像部が選択的に加熱される。また、画像情報に応じて加熱条件を調整し、省電力化を図る方法（特許文献２）も提案されている。
特許文献１や特許文献２に記載の方法を用いるとき、非画像部に対応する発熱体の温調温度を低く設定するほど、高い省電力効果を得ることができる。
ところで、一般的に、フィルムとの接触面に塗布されるグリスの粘度には温度依存性がある。温度が高いほど、グリスの粘度は低下し、フィルムとの摺動摩擦力を低減させるよう働く。したがって、非画像部に対応する発熱体の温度が低いとき、非画像部に対応する領域に塗布されているグリスの粘度は、非画像部に対応する発熱体の温度が高いときよりも大きくなる。そのとき、非画像部に対応する領域ではフィルムとの摺動摩擦力は大きくなるため、フィルム全体の回転トルクとしても大きくなる。つまり、発熱体の目標温度を低く設定するほど、フィルムの回転トルクは大きくなり、フィルムの回転不良を発生させる可能性がある。そのため、特許文献１や特許文献２に記載の方法を用いるときには、発熱体の目標温度はフィルムの回転不良を発生させない温度に設定される。
ところで、一般的に、フィルムとの接触面に塗布されるグリスの粘度には温度依存性がある。温度が高いほど、グリスの粘度は低下し、フィルムとの摺動摩擦力を低減させるよう働く。したがって、非画像部に対応する発熱体の温度が低いとき、非画像部に対応する領域に塗布されているグリスの粘度は、非画像部に対応する発熱体の温度が高いときよりも大きくなる。そのとき、非画像部に対応する領域ではフィルムとの摺動摩擦力は大きくなるため、フィルム全体の回転トルクとしても大きくなる。つまり、発熱体の目標温度を低く設定するほど、フィルムの回転トルクは大きくなり、フィルムの回転不良を発生させる可能性がある。そのため、特許文献１や特許文献２に記載の方法を用いるときには、発熱体の目標温度はフィルムの回転不良を発生させない温度に設定される。
本発明の目的は、上記のような画像部を選択的に加熱する像加熱装置において、より省電力性に優れた像加熱装置を提供することである。
上記目的を達成するため、本発明の像加熱装置は、
内面に潤滑剤が塗布されている筒状のフィルムと、
前記フィルムの内部空間に配置されているヒータであって、記録材の搬送方向と直交する方向である前記ヒータの長手方向に並ぶ複数の発熱体を有するヒータと、
前記フィルムの外面に接触しており、前記ヒータと共に前記フィルムを挟み込み、前記フィルムとの間に記録材を挟持搬送するニップ部を形成するローラと、
前記複数の発熱体へ供給する電力を個々に制御可能な制御部と、
を備え、
前記ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ、記録材に形成された画像を前記ヒータの熱によって加熱する像加熱装置において、
前記制御部は、
前記ニップ部で記録材を加熱する期間中、記録材上の画像がない領域も加熱するように前記複数の発熱体に電力を供給し、
前記ヒータの長手方向における前記画像がない領域の長さが長いほど、記録材が前記ニップ部を通過する時の前記画像がない領域に対応する前記発熱体の目標温度を高い温度に設定することを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の像加熱装置は、
内面に潤滑剤が塗布されている筒状のフィルムと、
前記フィルムの内部空間に配置されているヒータであって、記録材の搬送方向と直交する方向である前記ヒータの長手方向に並ぶ複数の発熱体を有するヒータと、
前記フィルムの外面に接触しており、前記ヒータと共に前記フィルムを挟み込み、前記フィルムとの間に記録材を挟持搬送するニップ部を形成するローラと、
前記複数の発熱体へ供給する電力を個々に制御可能な制御部と、
を備え、
前記ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ、記録材に形成された画像を前記ヒータの熱に
よって加熱する像加熱装置において、
前記制御部は、
記録材を加熱する期間中、記録材が通過しない領域も加熱するように前記複数の発熱体に電力を供給し、
前記ヒータの長手方向における前記記録材が通過しない領域の長さが長いほど、記録材が前記ニップ部を通過する時の前記記録材が通過しない領域に対応する前記発熱体の目標温度を高い温度に設定することを特徴とする。
内面に潤滑剤が塗布されている筒状のフィルムと、
前記フィルムの内部空間に配置されているヒータであって、記録材の搬送方向と直交する方向である前記ヒータの長手方向に並ぶ複数の発熱体を有するヒータと、
前記フィルムの外面に接触しており、前記ヒータと共に前記フィルムを挟み込み、前記フィルムとの間に記録材を挟持搬送するニップ部を形成するローラと、
前記複数の発熱体へ供給する電力を個々に制御可能な制御部と、
を備え、
前記ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ、記録材に形成された画像を前記ヒータの熱によって加熱する像加熱装置において、
前記制御部は、
前記ニップ部で記録材を加熱する期間中、記録材上の画像がない領域も加熱するように前記複数の発熱体に電力を供給し、
前記ヒータの長手方向における前記画像がない領域の長さが長いほど、記録材が前記ニップ部を通過する時の前記画像がない領域に対応する前記発熱体の目標温度を高い温度に設定することを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の像加熱装置は、
内面に潤滑剤が塗布されている筒状のフィルムと、
前記フィルムの内部空間に配置されているヒータであって、記録材の搬送方向と直交する方向である前記ヒータの長手方向に並ぶ複数の発熱体を有するヒータと、
前記フィルムの外面に接触しており、前記ヒータと共に前記フィルムを挟み込み、前記フィルムとの間に記録材を挟持搬送するニップ部を形成するローラと、
前記複数の発熱体へ供給する電力を個々に制御可能な制御部と、
を備え、
前記ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ、記録材に形成された画像を前記ヒータの熱に
よって加熱する像加熱装置において、
前記制御部は、
記録材を加熱する期間中、記録材が通過しない領域も加熱するように前記複数の発熱体に電力を供給し、
前記ヒータの長手方向における前記記録材が通過しない領域の長さが長いほど、記録材が前記ニップ部を通過する時の前記記録材が通過しない領域に対応する前記発熱体の目標温度を高い温度に設定することを特徴とする。
本発明によれば、上記のような画像部を選択的に加熱する像加熱装置において、より省電力性に優れた像加熱装置を提供することができる。
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．画像形成装置の構成
図１は、本発明の実施例に係る画像形成装置の概略断面図である。本発明が適用可能な画像形成装置としては、電子写真方式や静電記録方式を利用した複写機、プリンタなどが挙げられ、ここでは電子写真方式を利用して記録材Ｐ上に画像を形成するレーザプリンタに適用した場合について説明する。
１．画像形成装置の構成
図１は、本発明の実施例に係る画像形成装置の概略断面図である。本発明が適用可能な画像形成装置としては、電子写真方式や静電記録方式を利用した複写機、プリンタなどが挙げられ、ここでは電子写真方式を利用して記録材Ｐ上に画像を形成するレーザプリンタに適用した場合について説明する。
画像形成装置１００は、ビデオコントローラ１２０と制御部１１３を備える。ビデオコントローラ１２０は、記録材に形成される画像の情報を取得する取得部として、パーソナルコンピュータ等の外部装置から送信される画像情報及びプリント指示を受信して処理するものである。制御部１１３は、ビデオコントローラ１２０と接続されており、ビデオコントローラ１２０からの指示に応じて画像形成装置１００を構成する各部を制御するものである。ビデオコントローラ１２０が外部装置からプリント指示をうけると、以下の動作で画像形成が実行される。
プリント信号が発生すると、画像情報に応じて変調されたレーザ光をスキャナユニット２１が出射し、帯電ローラ１６によって所定の極性に帯電された感光ドラム１９表面を走査する。これにより感光ドラム１９には静電潜像が形成される。この静電潜像に対して現像ローラ１７からトナーが供給されることで、感光ドラム１９上の静電潜像は、トナー画像（トナー像）として現像される。一方、給紙カセット１１に積載された記録材（記録紙）Ｐはピックアップローラ１２によって一枚ずつ給紙され、搬送ローラ対１３によってレジストローラ対１４に向けて搬送される。さらに、記録材Ｐは、感光ドラム１９上のトナー画像が感光ドラム１９と転写ローラ２０で形成される転写位置に到達するタイミングに合わせて、レジストローラ対１４から転写位置へ搬送される。記録材Ｐが転写位置を通過する過程で感光ドラム１９上のトナー画像は記録材Ｐに転写される。その後、記録材Ｐは定着部（像加熱部）としての定着装置２００で加熱され、トナー画像が記録材Ｐに加熱定着される。定着済みのトナー画像を担持する記録材Ｐは、搬送ローラ対２６、２７によって画像形成装置１００上部のトレイに排出される。ドラムクリーナ１８は感光ドラム１９に残存するトナーを清掃する。記録材Ｐのサイズに応じて幅調整可能な一対の記録材規制板を有する給紙トレイ２８（手差しトレイ）は、定型サイズ以外のサイズの記録材Ｐにも対応するために設けられている。ピックアップローラ２９は、給紙トレイ２８から記録材Ｐを給紙する。画像形成装置本体１００は、定着装置２００等を駆動するモータ３０を有する。商用の交流電源４０１に接続されたヒータ駆動手段、通電制御部としての制御回路４００は、定着装置２００へ電力供給を行う。上述した、感光ドラム１９、帯電ローラ１６、スキャナユニット２１、現像ローラ１７、転写ローラ２０が、記録材Ｐに未定着画像を形成する画像形成部を構成している。また、本実施例では、感光ドラム１９、帯電ローラ１６、現像ローラ１７を含む現像ユニット、ドラムクリーナ１８を含むクリーニングユニットが、プロセスカートリッジ１５として画像形成装置１００の装置本体に対して着脱可能に構成されている。
本実施例の画像形成装置１００は、記録材の搬送方向と直交する長手方向における最大通紙幅が２１６ｍｍであり、記録材の搬送速度は３００ｍｍ／ｓｅｃである。
本実施例の画像形成装置１００は、記録材の搬送方向と直交する長手方向における最大通紙幅が２１６ｍｍであり、記録材の搬送速度は３００ｍｍ／ｓｅｃである。
２．像加熱装置の構成
図２は、本実施例の像加熱装置としての定着装置２００の概略断面図である。定着装置２００は、エンドレスベルトとしての定着フィルム２０２と、定着フィルム２０２の内面に接触するヒータ３００と、定着フィルム２０２の外面に接触しヒータ３００と共に定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラ２０８と、金属ステー２０４と、を有する。
図２は、本実施例の像加熱装置としての定着装置２００の概略断面図である。定着装置２００は、エンドレスベルトとしての定着フィルム２０２と、定着フィルム２０２の内面に接触するヒータ３００と、定着フィルム２０２の外面に接触しヒータ３００と共に定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラ２０８と、金属ステー２０４と、を有する。
定着フィルム２０２は、筒状に形成された複層耐熱フィルムであり、ポリイミド等の耐熱樹脂、またはステンレス等の金属を基層としている。また、定着フィルム２０２の表面には、トナーの付着防止や記録材Ｐとの分離性を確保するため、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等の離型性にすぐれた耐熱樹脂を被覆して離型層を形成してある。さらに、画質向上のため、上記基層と離型層の間にシリコーンゴム等の耐熱ゴムを弾性層として形成してもよい。
加圧ローラ２０８は、鉄やアルミニウム等の材質の芯金２０９と、シリコーンゴム等の材質の弾性層２１０を有する。
ヒータ３００は、耐熱樹脂製のヒータ保持部材２０１に保持されており、定着ニップ部Ｎ内に設けられた加熱領域Ａ１～Ａ７（詳細は後述する）を加熱することで、定着フィルム２０２を加熱する。ヒータ保持部材２０１は定着フィルム２０２の回転を案内するガイド機能も有している。ヒータ３００には、定着ニップ部Ｎの反対側に電極Ｅが設けられており、電気接点Ｃより電極Ｅに給電を行っている。金属ステー２０４は、不図示の加圧力を受けて、ヒータ保持部材２０１を加圧ローラ２０８向けて押圧する。また、ヒータ３００の異常発熱により作動してヒータ３００に供給する電力を遮断するサーモスイッチや温度ヒューズ等の安全素子２１２が、ヒータ３００に対してヒータ保持部材２０１を介して配置されている。
加圧ローラ２０８は、図１に示したモータ３０から動力を受けて矢印Ｒ１方向に回転する。加圧ローラ２０８が回転することによって、定着フィルム２０２が従動して矢印Ｒ２方向に回転する。定着ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐを挟持搬送しつつ定着フィルム２０２の熱を与えることで、記録材Ｐ上の未定着トナー画像は定着処理される。また、定着フィルム２０２の摺動性を確保し安定した従動回転状態を得るために、ヒータ３００と定着フィルム２０２の間には、潤滑剤として、グリスＧを介在させている。本実施例では、グリスＧとして、東レ・ダウコーニング社製ＨＰ３００を使用し、ヒータ３００における定着フィルム２０２内面との接触面に塗布している。
３．ヒータの構成
図３を用いて、本実施例に係るヒータ３００の構成を説明する。図３（Ａ）はヒータ３００の断面図、図３（Ｂ）はヒータ３００の各層の平面図、図３（Ｃ）はヒータ３００への電気接点Ｃの接続方法を説明する図である。
図３（Ｂ）には、本実施例の画像形成装置１００における記録材Ｐの搬送基準位置Ｘを示してある。本実施例における搬送基準は中央基準となっており、記録材Ｐはその搬送方向に直交する方向における中心線が搬送基準位置Ｘを沿うように搬送される。また、図３（Ａ）は、搬送基準位置Ｘにおけるヒータ３００の断面図となっている。
図３を用いて、本実施例に係るヒータ３００の構成を説明する。図３（Ａ）はヒータ３００の断面図、図３（Ｂ）はヒータ３００の各層の平面図、図３（Ｃ）はヒータ３００への電気接点Ｃの接続方法を説明する図である。
図３（Ｂ）には、本実施例の画像形成装置１００における記録材Ｐの搬送基準位置Ｘを示してある。本実施例における搬送基準は中央基準となっており、記録材Ｐはその搬送方向に直交する方向における中心線が搬送基準位置Ｘを沿うように搬送される。また、図３（Ａ）は、搬送基準位置Ｘにおけるヒータ３００の断面図となっている。
ヒータ３００は、セラミックス製の基板３０５と、基板３０５上に設けられた裏面層１と、裏面層１を覆う裏面層２と、基板３０５上の裏面層１とは反対側の面に設けられた摺動面層１と、摺動面層１を覆う摺動面層２と、より構成される。
裏面層１は、ヒータ３００の長手方向に沿って設けられている導電体３０１（３０１ａ、３０１ｂ）を有する。導電体３０１は、導電体３０１ａと導電体３０１ｂに分離されており、導電体３０１ｂは、導電体３０１ａに対して記録材Ｐの搬送方向の下流側に配置さ
れている。また、裏面層１は、導電体３０１ａ、３０１ｂに平行して設けられた導電体３０３（３０３－１～３０３－７）を有する。導電体３０３は、導電体３０１ａと導電体３０１ｂの間にヒータ３００の長手方向に沿って設けられている。
れている。また、裏面層１は、導電体３０１ａ、３０１ｂに平行して設けられた導電体３０３（３０３－１～３０３－７）を有する。導電体３０３は、導電体３０１ａと導電体３０１ｂの間にヒータ３００の長手方向に沿って設けられている。
さらに、裏面層１は、通電により発熱する発熱抵抗体である、発熱体３０２ａ（３０２ａ－１～３０２ａ－７）と発熱体３０２ｂ（３０２ｂ－１～３０２ｂ－７）を有する。発熱体３０２ａは、導電体３０１ａと導電体３０３の間に設けられており、導電体３０１ａと導電体３０３を介して電力を供給することにより発熱する。発熱体３０２ｂは、導電体３０１ｂと導電体３０３の間に設けられており、導電体３０１ｂと導電体３０３を介して電力を供給することにより発熱する。
導電体３０１と導電体３０３と発熱体３０２ａと発熱体３０２ｂとから構成される発熱部位は、ヒータ３００の長手方向に対し７つの発熱ブロック（ＨＢ１～ＨＢ７）に分割されている。すなわち、発熱体３０２ａは、ヒータ３００の長手方向に対し、発熱体３０２ａ－１～３０２ａ－７の７つの領域に分割されている。また、発熱体３０２ｂは、ヒータ３００の長手方向に対し、発熱体３０２ｂ－１～３０２ｂ－７の７つの領域に分割されている。さらに、導電体３０３は、発熱体３０２ａ、３０２ｂの分割位置に合わせて、導電体３０３－１～３０３－７の７つの領域に分割されている。７つの発熱ブロック（ＨＢ１～ＨＢ７）は、各ブロックにおける発熱抵抗体へ供給する電力が個別に制御されることで、それぞれの発熱量が個別に制御される。これにより、定着ニップ部Ｎにおいて長手方向に複数分割して形成される加熱領域Ａ１～Ａ７が個別に加熱される。
本実施例の発熱範囲は、発熱ブロックＨＢ１の図中左端から発熱ブロックＨＢ７の図中右端までの範囲であり、その全長は２１９．８ｍｍである。また、各発熱ブロックの長手方向長さは、すべて同じ３１．４ｍｍとしているが、長さを異ならせても構わない。
また、裏面層１は、電極Ｅ（Ｅ１～Ｅ７、およびＥ８－１、Ｅ８－２）を有する。電極Ｅ１～Ｅ７は、それぞれ導電体３０３－１～３０３－７の領域内に設けられており、導電体３０３－１～３０３－７を介して発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７それぞれに電力供給するための電極である。電極Ｅ８－１、Ｅ８－２は、ヒータ３００の長手方向端部に導電体３０１に接続するよう設けられており、導電体３０１を介して発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７に電力供給するための電極である。本実施例ではヒータ３００の長手方向両端に電極Ｅ８－１、Ｅ８－２を設けているが、例えば、電極Ｅ８－１のみを片側に設ける構成でも構わない。また、導電体３０１ａ、３０１ｂに対し共通の電極で電力供給を行っているが、導電体３０１ａと導電体３０１ｂそれぞれに個別の電極を設け、それぞれ電力供給を行っても構わない。
裏面層２は、絶縁性を有する表面保護層３０７より構成（本実施例ではガラス）されており、導電体３０１、導電体３０３、発熱体３０２ａ、３０２ｂを覆っている。また、表面保護層３０７は、電極Ｅの箇所を除いて形成されており、電極Ｅに対して、ヒータの裏面層２側から電気接点Ｃを接続可能な構成となっている。
摺動面層１は、基板３０５において裏面層１が設けられる面とは反対側の面に設けられており、各発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７の温度を検知する検知手段としてサーミスタＴＨ（ＴＨ１－１～ＴＨ１－４、およびＴＨ２－５～ＴＨ２－７）を有している。サーミスタＴＨは、ＰＴＣ特性、若しくはＮＴＣ特性を有した材料から成り、その抵抗値を検出することにより、全ての発熱ブロックの温度を検知できる。
また、摺動面層１は、サーミスタＴＨに通電しその抵抗値を検出するため、導電体ＥＴ（ＥＴ１－１～ＥＴ１－４、およびＥＴ２－５～ＥＴ２－７）と導電体ＥＧ（ＥＧ１、Ｅ
Ｇ２）とを有している。導電体ＥＴ１－１～ＥＴ１－４は、それぞれサーミスタＴＨ１－１～ＴＨ１－４に接続されている。導電体ＥＴ２－５～ＥＴ２－７は、それぞれサーミスタＴＨ２－５～ＴＨ２－７に接続されている。導電体ＥＧ１は、４つのサーミスタＴＨ１－１～ＴＨ１－４に接続され、共通の導電経路を形成している。導電体ＥＧ２は、３つのサーミスタＴＨ２－５～ＴＨ２－７に接続され、共通の導電経路を形成している。導電体ＥＴおよび導電体ＥＧは、それぞれヒータ３００の長手に沿って長手端部まで形成され、ヒータ長手端部において不図示の電気接点を介して制御回路４００と接続されている。
Ｇ２）とを有している。導電体ＥＴ１－１～ＥＴ１－４は、それぞれサーミスタＴＨ１－１～ＴＨ１－４に接続されている。導電体ＥＴ２－５～ＥＴ２－７は、それぞれサーミスタＴＨ２－５～ＴＨ２－７に接続されている。導電体ＥＧ１は、４つのサーミスタＴＨ１－１～ＴＨ１－４に接続され、共通の導電経路を形成している。導電体ＥＧ２は、３つのサーミスタＴＨ２－５～ＴＨ２－７に接続され、共通の導電経路を形成している。導電体ＥＴおよび導電体ＥＧは、それぞれヒータ３００の長手に沿って長手端部まで形成され、ヒータ長手端部において不図示の電気接点を介して制御回路４００と接続されている。
摺動面層２は、摺動性と絶縁性を有する表面保護層３０８より構成（本実施例ではガラス）されており、サーミスタＴＨ、導電体ＥＴ、導電体ＥＧを覆うとともに、定着フィルム２０２内面との摺動性を確保している。また、表面保護層３０８は、導電体ＥＴおよび導電体ＥＧに対して電気接点を設けるために、ヒータ３００の長手両端部を除いて形成されている。
続いて、各電極Ｅへの電気接点Ｃの接続方法を説明する。図３（Ｃ）は、各電極Ｅへ電気接点Ｃを接続した様子をヒータ保持部材２０１側から見た平面図である。ヒータ保持部材２０１には、電極Ｅ（Ｅ１～Ｅ７、およびＥ８－１、Ｅ８－２）に対応する位置に貫通孔が設けられている。各貫通孔位置において、電気接点Ｃ（Ｃ１～Ｃ７、およびＣ８－１、Ｃ８－２）が、電極Ｅ（Ｅ１～Ｅ７、およびＥ８－１、Ｅ８－２）に対して、バネによる付勢や溶接などの手法によって電気的に接続されている。電気接点Ｃは、金属ステー２０４とヒータ保持部材２０１の間に設けられた不図示の導電材料を介して、後述するヒータ３００の制御回路４００と接続されている。
４．ヒータ制御回路の構成
図４は、実施例１のヒータ３００の制御回路４００の回路図を示す。画像形成装置１００には、商用の交流電源４０１が接続されている。ヒータ３００の電力制御は、トライアック４１１～トライアック４１７の通電／遮断により行われる。トライアック４１１～４１７は、それぞれ、ＣＰＵ４２０からのＦＵＳＥＲ１～ＦＵＳＥＲ７信号に従って動作する。トライアック４１１～４１７の駆動回路は省略して示してある。ヒータ３００の制御回路４００は、７つのトライアック４１１～４１７によって、７つの発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７を個々に独立制御可能な回路構成となっている。ゼロクロス検知部４２１は、交流電源４０１のゼロクロスを検知する回路であり、ＣＰＵ４２０にＺＥＲＯＸ信号を出力している。ＺＥＲＯＸ信号は、トライアック４１１～４１７の位相制御や波数制御のタイミングの検出等に用いている。
図４は、実施例１のヒータ３００の制御回路４００の回路図を示す。画像形成装置１００には、商用の交流電源４０１が接続されている。ヒータ３００の電力制御は、トライアック４１１～トライアック４１７の通電／遮断により行われる。トライアック４１１～４１７は、それぞれ、ＣＰＵ４２０からのＦＵＳＥＲ１～ＦＵＳＥＲ７信号に従って動作する。トライアック４１１～４１７の駆動回路は省略して示してある。ヒータ３００の制御回路４００は、７つのトライアック４１１～４１７によって、７つの発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７を個々に独立制御可能な回路構成となっている。ゼロクロス検知部４２１は、交流電源４０１のゼロクロスを検知する回路であり、ＣＰＵ４２０にＺＥＲＯＸ信号を出力している。ＺＥＲＯＸ信号は、トライアック４１１～４１７の位相制御や波数制御のタイミングの検出等に用いている。
ヒータ３００の温度検知方法について説明する。ヒータ３００の温度検知は、サーミスタＴＨ（ＴＨ１－１～ＴＨ１－４、ＴＨ２－５～ＴＨ２－７）によって行われる。サ－ミスタＴＨ１－１～ＴＨ１－４と抵抗４５１～４５４との分圧がＴｈ１－１～Ｔｈ１－４信号としてＣＰＵ４２０で検知されており、ＣＰＵ４２０にてＴｈ１－１～Ｔｈ１－４信号を温度に変換している。同様に、サ－ミスタＴＨ２－５～ＴＨ２－７と抵抗４６５～４６７との分圧が、Ｔｈ２－５～Ｔｈ２－７信号としてＣＰＵ４２０で検知されており、ＣＰＵ４２０にてＴｈ２－５～Ｔｈ２－７信号を温度に変換している。
ＣＰＵ４２０の内部処理では、後述する各発熱ブロックの目標温度（制御目標温度）と、サーミスタの検知温度に基づき、例えばＰＩ制御（比例積分制御）により、供給するべき電力を算出している。さらに、供給する電力を、電力に対応した位相角（位相制御）や、波数（波数制御）の制御レベルに換算し、その制御条件によりトライアック４１１～４１７を制御している。ＣＰＵ４２０は、本発明における制御部、取得部として、ヒータ３００の温調制御にかかわる各種演算や通電制御等を実行する。
リレー４３０、リレー４４０は、故障などによりヒータ３００が過昇温した場合、ヒータ３００への電力遮断手段として用いている。
リレー４３０、リレー４４０の回路動作を説明する。ＲＬＯＮ信号がＨｉｇｈ状態になると、トランジスタ４３３がＯＮ状態になり、電源電圧Ｖｃｃからリレー４３０の２次側コイルに通電され、リレー４３０の１次側接点はＯＮ状態になる。ＲＬＯＮ信号がＬｏｗ状態になると、トランジスタ４３３がＯＦＦ状態になり、電源電圧Ｖｃｃからリレー４３０の２次側コイルに流れる電流は遮断され、リレー４３０の１次側接点はＯＦＦ状態になる。同様に、ＲＬＯＮ信号がＨｉｇｈ状態になると、トランジスタ４４３がＯＮ状態になり、電源電圧Ｖｃｃからリレー４４０の２次側コイルに通電され、リレー４４０の１次側接点はＯＮ状態になる。ＲＬＯＮ信号がＬｏｗ状態になると、トランジスタ４４３がＯＦＦ状態になり、電源電圧Ｖｃｃからリレー４４０の２次側コイルに流れる電流は遮断され、リレー４４０の１次側接点はＯＦＦ状態になる。なお、抵抗４３４、抵抗４４４は電流制限抵抗である。
リレー４３０、リレー４４０の回路動作を説明する。ＲＬＯＮ信号がＨｉｇｈ状態になると、トランジスタ４３３がＯＮ状態になり、電源電圧Ｖｃｃからリレー４３０の２次側コイルに通電され、リレー４３０の１次側接点はＯＮ状態になる。ＲＬＯＮ信号がＬｏｗ状態になると、トランジスタ４３３がＯＦＦ状態になり、電源電圧Ｖｃｃからリレー４３０の２次側コイルに流れる電流は遮断され、リレー４３０の１次側接点はＯＦＦ状態になる。同様に、ＲＬＯＮ信号がＨｉｇｈ状態になると、トランジスタ４４３がＯＮ状態になり、電源電圧Ｖｃｃからリレー４４０の２次側コイルに通電され、リレー４４０の１次側接点はＯＮ状態になる。ＲＬＯＮ信号がＬｏｗ状態になると、トランジスタ４４３がＯＦＦ状態になり、電源電圧Ｖｃｃからリレー４４０の２次側コイルに流れる電流は遮断され、リレー４４０の１次側接点はＯＦＦ状態になる。なお、抵抗４３４、抵抗４４４は電流制限抵抗である。
リレー４３０、リレー４４０を用いた安全回路の動作について説明する。サーミスタＴＨ１－１～ＴＨ１－４による検知温度の何れか１つが、それぞれ設定された所定値を超えた場合、比較部４３１はラッチ部４３２を動作させ、ラッチ部４３２はＲＬＯＦＦ１信号をＬｏｗ状態でラッチする。ＲＬＯＦＦ１信号がＬｏｗ状態になると、ＣＰＵ４２０がＲＬＯＮ信号をＨｉｇｈ状態にしても、トランジスタ４３３がＯＦＦ状態で保たれるため、リレー４３０はＯＦＦ状態（安全な状態）で保つことができる。尚、ラッチ部４３２は非ラッチ状態において、ＲＬＯＦＦ１信号をオープン状態の出力にしている。同様に、サーミスタＴＨ２－５～ＴＨ２－７による検知温度の何れか１つが、それぞれ設定された所定値を超えた場合、比較部４４１はラッチ部４４２を動作させ、ラッチ部４４２はＲＬＯＦＦ２信号をＬｏｗ状態でラッチする。ＲＬＯＦＦ２信号がＬｏｗ状態になると、ＣＰＵ４２０がＲＬＯＮ信号をＨｉｇｈ状態にしても、トランジスタ４４３がＯＦＦ状態で保たれるため、リレー４４０はＯＦＦ状態（安全な状態）で保つことができる。同様に、ラッチ部４４２は非ラッチ状態において、ＲＬＯＦＦ２信号をオープン状態の出力にしている。
５．画像情報に応じたヒータ制御方法
本実施例の画像形成装置では、ホストコンピュータ等の外部装置（不図示）から送信される画像データ（画像情報）、及び記録材Ｐをプリントする際の加熱モードに応じて、ヒータ３００の７つの発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７への電力供給を制御する。
本実施例の画像形成装置では、ホストコンピュータ等の外部装置（不図示）から送信される画像データ（画像情報）、及び記録材Ｐをプリントする際の加熱モードに応じて、ヒータ３００の７つの発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７への電力供給を制御する。
図５は、本実施例における、長手方向に分割された７つの加熱領域Ａ１～Ａ７を示す図であり、ＬＥＴＴＥＲサイズ紙の大きさと対比して表示している。加熱領域Ａ１～Ａ７は、発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７に対応しており、例えば、発熱ブロックＨＢ１により加熱領域Ａ１が加熱され、発熱ブロックＨＢ７により加熱領域Ａ７が加熱される構成となっている。本実施例において加熱領域Ａ１～Ａ７の全長は２１９．８ｍｍであり、各加熱領域はこれを均等に７分割したものである（Ｌ＝３１．４ｍｍ）。
図６を用い、画像に対する画像加熱部ＰＲ、非画像加熱部ＰＰ、及び非画像加熱部ＰＰの長手方向の合計長さＬｐについて説明する。
図６（ａ）は画像Ｐ１が加熱領域Ａ３～Ａ５に形成される場合の、画像Ｐ１に対する画像加熱部ＰＲ、非画像加熱部ＰＰ、及び非画像加熱部ＰＰの長手方向の合計長さＬｐを示す図である。図６（ｂ）は画像Ｐ１が加熱領域Ａ３とＡ５に分かれて形成される場合の、画像加熱部ＰＲ、非画像加熱部ＰＰ、及び非画像加熱部ＰＰの長手方向の合計長さＬｐを示す図である。
ここでは、記録材Ｐ（網掛け部）はＬＴＲサイズの紙の場合を図示している。画像加熱部ＰＲとは、各加熱領域において画像データがある部分を加熱する区間、すなわち、各加熱領域のうち記録材Ｐに形成された画像が通過する加熱領域であり、図中の画像Ｐ１（グ
レートーン部）に対して重複している太枠で示す。また、加熱領域において画像加熱部ＰＲを除いた区間、すなわち、各加熱領域のうち記録材Ｐに形成された画像が通過しない加熱領域を、非画像加熱部ＰＰとし、破線の太枠で示す。図６（ａ）において、画像Ｐ１は、加熱領域Ａ３～Ａ５に形成されており、加熱領域Ａ３～Ａ５は、全域が画像加熱部ＰＲとなる。加熱領域Ａ１～Ａ２、及びＡ６～Ａ７は、搬送方向の全域にわたって画像が形成されていないため、全域が非画像加熱部ＰＰとなる。加熱領域Ａ１、Ａ２、Ａ６、Ａ７の幅を夫々Ｌｐ１、Ｌｐ２、Ｌｐ６、Ｌｐ７とすると、Ｌｐ＝Ｌｐ１＋Ｌｐ２＋Ｌｐ６＋Ｌｐ７である。
一方、図６（ｂ）において、画像Ｐ１は加熱領域Ａ３とＡ５に形成されており、加熱領域Ａ３とＡ５が画像加熱部ＰＲとなる。加熱領域Ａ４の幅をＬｐ４とすると、Ｌｐ＝Ｌｐ１＋Ｌｐ２＋Ｌｐ４＋Ｌｐ６＋Ｌｐ７である。
図６（ａ）は画像Ｐ１が加熱領域Ａ３～Ａ５に形成される場合の、画像Ｐ１に対する画像加熱部ＰＲ、非画像加熱部ＰＰ、及び非画像加熱部ＰＰの長手方向の合計長さＬｐを示す図である。図６（ｂ）は画像Ｐ１が加熱領域Ａ３とＡ５に分かれて形成される場合の、画像加熱部ＰＲ、非画像加熱部ＰＰ、及び非画像加熱部ＰＰの長手方向の合計長さＬｐを示す図である。
ここでは、記録材Ｐ（網掛け部）はＬＴＲサイズの紙の場合を図示している。画像加熱部ＰＲとは、各加熱領域において画像データがある部分を加熱する区間、すなわち、各加熱領域のうち記録材Ｐに形成された画像が通過する加熱領域であり、図中の画像Ｐ１（グ
レートーン部）に対して重複している太枠で示す。また、加熱領域において画像加熱部ＰＲを除いた区間、すなわち、各加熱領域のうち記録材Ｐに形成された画像が通過しない加熱領域を、非画像加熱部ＰＰとし、破線の太枠で示す。図６（ａ）において、画像Ｐ１は、加熱領域Ａ３～Ａ５に形成されており、加熱領域Ａ３～Ａ５は、全域が画像加熱部ＰＲとなる。加熱領域Ａ１～Ａ２、及びＡ６～Ａ７は、搬送方向の全域にわたって画像が形成されていないため、全域が非画像加熱部ＰＰとなる。加熱領域Ａ１、Ａ２、Ａ６、Ａ７の幅を夫々Ｌｐ１、Ｌｐ２、Ｌｐ６、Ｌｐ７とすると、Ｌｐ＝Ｌｐ１＋Ｌｐ２＋Ｌｐ６＋Ｌｐ７である。
一方、図６（ｂ）において、画像Ｐ１は加熱領域Ａ３とＡ５に形成されており、加熱領域Ａ３とＡ５が画像加熱部ＰＲとなる。加熱領域Ａ４の幅をＬｐ４とすると、Ｌｐ＝Ｌｐ１＋Ｌｐ２＋Ｌｐ４＋Ｌｐ６＋Ｌｐ７である。
本実施例におけるヒータ制御の流れについて説明する。
まず、ビデオコントローラ１２０は、ホストコンピュータから受け取った画像情報から、画像加熱部ＰＲと非画像加熱部ＰＰの範囲を算出し、決定する。制御部１１３は、画像加熱部ＰＲが定着ニップ部Ｎを通過したときに、未定着トナー像が記録材Ｐ上に定着するように各発熱ブロックの温度を制御する。この画像加熱部の制御目標温度Ｔ０は、本実施例では、普通紙モード時は１８０℃に設定されている。また、非画像加熱部ＰＰが定着ニップ部Ｎを通過するときの非画像加熱部ＰＰに対応する各発熱ブロックの制御目標温度（非画像加熱部の制御目標温度）は、目標温度Ｔ０より低い温度である目標温度Ｔｐに設定される。すなわち、ニップ部で記録材Ｐを加熱する期間中において、記録材上の画像がない領域も加熱される。そして、目標温度Ｔｐは、定着ニップ部を通過している非画像加熱部ＰＰのヒータ長手方向の合計長さＬｐに応じて設定される。
まず、ビデオコントローラ１２０は、ホストコンピュータから受け取った画像情報から、画像加熱部ＰＲと非画像加熱部ＰＰの範囲を算出し、決定する。制御部１１３は、画像加熱部ＰＲが定着ニップ部Ｎを通過したときに、未定着トナー像が記録材Ｐ上に定着するように各発熱ブロックの温度を制御する。この画像加熱部の制御目標温度Ｔ０は、本実施例では、普通紙モード時は１８０℃に設定されている。また、非画像加熱部ＰＰが定着ニップ部Ｎを通過するときの非画像加熱部ＰＰに対応する各発熱ブロックの制御目標温度（非画像加熱部の制御目標温度）は、目標温度Ｔ０より低い温度である目標温度Ｔｐに設定される。すなわち、ニップ部で記録材Ｐを加熱する期間中において、記録材上の画像がない領域も加熱される。そして、目標温度Ｔｐは、定着ニップ部を通過している非画像加熱部ＰＰのヒータ長手方向の合計長さＬｐに応じて設定される。
図７に目標温度Ｔｐの決定シーケンスを示す。
図８は、非画像加熱部ＰＰの合計長さＬｐと目標温度Ｔｐの関係を示した模式図である。横軸は非画像加熱部ＰＰの合計長さＬｐ、縦軸は目標温度Ｔｐである。合計長さＬｐが１５７ｍｍより大きいとき、目標温度Ｔｐを最も高い温度であるＴ１に設定する（Ｓ１０１、Ｓ１０４－１）。合計長さＬｐが９４．２ｍｍより大きく、１５７ｍｍ以下のとき、目標温度ＴｐをＴ１より低い温度であるＴ２に設定する（Ｓ１０２、Ｓ１０４－２）。合計長さＬｐが３１．４ｍｍより大きく、９４．２ｍｍ以下のとき、目標温度ＴｐをＴ２より低い温度であるＴ３に設定する（Ｓ１０３、Ｓ１０４－３）。合計長さＬｐが３１．４ｍｍ以下のとき、目標温度Ｔｐを最も低い温度であるＴ４に設定する（Ｓ１０４－４）。上記のように、合計長さＬｐが短いほど、目標温度Ｔｐは小さくなるように設定される。目標温度Ｔｐとして設定されるＴ１～Ｔ４は後述の条件を満たす値であり、本実施例ではＴ１は１４０℃、Ｔ２は１３５℃、Ｔ３は１２７℃、Ｔ４は１０７℃に設定している。
図８は、非画像加熱部ＰＰの合計長さＬｐと目標温度Ｔｐの関係を示した模式図である。横軸は非画像加熱部ＰＰの合計長さＬｐ、縦軸は目標温度Ｔｐである。合計長さＬｐが１５７ｍｍより大きいとき、目標温度Ｔｐを最も高い温度であるＴ１に設定する（Ｓ１０１、Ｓ１０４－１）。合計長さＬｐが９４．２ｍｍより大きく、１５７ｍｍ以下のとき、目標温度ＴｐをＴ１より低い温度であるＴ２に設定する（Ｓ１０２、Ｓ１０４－２）。合計長さＬｐが３１．４ｍｍより大きく、９４．２ｍｍ以下のとき、目標温度ＴｐをＴ２より低い温度であるＴ３に設定する（Ｓ１０３、Ｓ１０４－３）。合計長さＬｐが３１．４ｍｍ以下のとき、目標温度Ｔｐを最も低い温度であるＴ４に設定する（Ｓ１０４－４）。上記のように、合計長さＬｐが短いほど、目標温度Ｔｐは小さくなるように設定される。目標温度Ｔｐとして設定されるＴ１～Ｔ４は後述の条件を満たす値であり、本実施例ではＴ１は１４０℃、Ｔ２は１３５℃、Ｔ３は１２７℃、Ｔ４は１０７℃に設定している。
定着フィルムの回転トルクがＭｓより大きくなると、定着フィルムの回転不良による記録材の搬送不良が発生する。目標温度Ｔｐとして設定されるＴ１～Ｔ４は、定着フィルムの回転トルクがＭｓ以下になるという条件を満たす温度とした。定着フィルムの回転トルクは、定着フィルムと、フィルムガイドやヒータと、の摩擦力を表している。そして、その摩擦力の中でも、定着ニップ部に対応する位置での定着フィルムとヒータとの間の摩擦力が最も支配的であり、定着フィルムの回転トルクは、定着ニップ部における定着フィルムとヒータとの間の摩擦力と比例する。
定着ニップ部における定着フィルムとヒータの摩擦力は、定着フィルムとヒータの間に介在するグリスの粘度に依存する。グリスの粘度が大きいほど、定着フィルムとヒータとの単位面積当たりの摺動摩擦力が大きくなるため、定着ニップ部における定着フィルムとヒータの摩擦力は大きくなる。
また、グリスの粘度はグリスの温度に依存する。グリスの温度が低いほど、グリスの粘度は大きくなる。ヒータ長手方向の、ある位置におけるグリスの温度は、その位置に対応する発熱ブロックの温度に依存する。その位置での発熱ブロックが加熱する領域を非画像加熱部ＰＰが通過する場合、その発熱ブロックは目標温度Ｔ０よりも低い目標温度Ｔｐで温調される。そのため、非画像加熱部ＰＰが通過する場合のほうが、画像加熱部ＰＲが通過する場合よりも、グリスの粘度は大きくなる。よって、非画像加熱部ＰＰが通過する場合のほうが、画像加熱部ＰＲが通過する場合よりも、定着ニップ部における定着フィルムとヒータの摩擦力は大きく、定着フィルムの回転トルクは大きくなる。
図９は、本実施例における、長さＬｐが異なる４つのケースにおける、目標温度Ｔｐと定着フィルムの回転トルクの関係を示す模式図である。図９に示すように、加熱領域全域が非画像加熱部ＰＰであるとき、つまりＬｐ＝２１９．８ｍｍとなるときに、定着フィルムの回転トルクをＭｓ以下にするためには、目標温度Ｔｐは１４０℃以上を設定する必要がある。そこで、本実施例では、長さＬｐが１５７ｍｍより大きいときの、非画像加熱部ＰＰに対応する発熱ブロックの目標温度である温度Ｔ１として、１４０℃を設定している。
非画像加熱部ＰＰが減少すると、減少した分は画像加熱部ＰＲに置き換わる。置き換わった領域では、目標温度Ｔｐより高い目標温度Ｔ０で温調されるため、その領域のグリスの粘度は低下し、定着フィルムとヒータの摩擦力は小さくなる。定着フィルムとヒータの摩擦力は小さくなる分、目標温度Ｔｐをある程度下げて、非画像加熱部ＰＰに対応する領域のグリスの粘度を大きくしても、定着フィルムの回転トルクをＭｓ以下に保つことができる。すなわち、複数の加熱領域のなかで画像加熱部ＰＲが占める割合が大きくなるほど、非画像加熱部ＰＰに対応する発熱ブロックの目標温度Ｔｐを低い温度に設定しても、定着フィルムの回転トルクが所定の大きさを超えないように構成することができる。
図９に示すように、本実施例では、長さＬｐが１５７ｍｍ以下になるまで減少すると、目標温度Ｔｐを１３５℃まで下げても、定着フィルムの回転トルクをＭｓ以下であり、定着フィルムの回転不良は発生しない。よって、長さＬｐが１５７ｍｍ以下での目標温度である温度Ｔ２として１３５℃を設定している。
同様に、長さＬｐが９４．２ｍｍ以下の時の温度Ｔ３として１２７℃を設定している。また、長さＬｐが３１．４ｍｍ以下の時の温度Ｔ４として１０７℃を設定している。
６．本実施例における作用効果
非画像加熱部ＰＰの合計長さＬＡＮによらず、目標温度Ｔｐを１４０℃という固定の値に設定する比較例１と、本実施例とを比較する。
表１に本実施例と比較例１の目標温度Ｔｐを比較する表を示す。
非画像加熱部ＰＰの合計長さＬＡＮによらず、目標温度Ｔｐを１４０℃という固定の値に設定する比較例１と、本実施例とを比較する。
表１に本実施例と比較例１の目標温度Ｔｐを比較する表を示す。
（表１）
表１に示すように、Ｌｐ≦１５７ｍｍとなる条件では、比較例１に対し、本実施例は目標温度Ｔｐを下げることができる。ヒータの発熱ブロックの温調温度が下げられることで、ヒータの発熱ブロックに供給する電力を抑えられるため、省電力化できる。
本実施例において、４つの非画像部領域ＰＰの合計長さＬｐの範囲に対応する非画像加熱温度Ｔｐの関係で説明を行なったが、この条件に限定するものではなく、定着フィルムの回転不良の発生条件を考慮して任意に設定可能である。
本実施例では、各加熱領域Ａ１～Ａ７のヒータ長手方向の長さ（幅）は同じ大であるが、加熱領域毎に幅が異なる装置で本実施例のような目標温度の設定を行ってもよい。
本実施例では、各加熱領域Ａ１～Ａ７のヒータ長手方向の長さ（幅）は同じ大であるが、加熱領域毎に幅が異なる装置で本実施例のような目標温度の設定を行ってもよい。
本実施例は、非画像加熱部ＰＰに対応する全ての発熱ブロックの目標温度Ｔｐを同じ温度に設定している。しかしながら、非画像加熱部ＰＰに対応する複数の発熱ブロック間で、異なる目標温度に設定してもよい。例えば、ヒータ長手方向における画像加熱部ＰＲの端部は、隣に非画像加熱部ＰＰが存在するので温度低下し易い。従って、隣に非画像加熱部ＰＰが存在する画像加熱部ＰＲに形成される画像は定着不良になる可能性が有る。そこで、非画像加熱部ＰＰの中でも、画像加熱部ＰＲに隣り合う非画像加熱部ＰＰの目標温度Ｔｐを、トナー画像の定着性を補助するために、他の非画像加熱部ＰＰより高い温度に設定することが考えられる。すなわち、非画像加熱部ＰＰのうち、画像加熱部ＰＲと隣接する第１の非画像加熱部ＰＰの目標温度を第１の目標温度に設定し、画像加熱部ＰＲと隣接しない第２の非画像加熱部ＰＰの目標温度を、第１の目標温度よりも低い第２の目標温度に設定する。このような場合、非画像加熱部ＰＰに対応する複数の発熱ブロック全ての目標温度を、本実施例に倣って、非画像加熱部ＰＰの長さＬｐに応じて設定する。更に、画像加熱部ＰＲの隣に位置する非画像加熱部ＰＰの目標温度のみ、その他の非画像加熱部ＰＰの目標温度よりも所定値高く補正するというような設定方法を採用すればよい。こうすることで、定着フィルムの回転トルクをＭｓ以下に抑えつつ、省電力化とトナー画像の良好な定着性を達成できる。
また、非画像加熱部ＰＰに対応する発熱ブロックの目標温度の平均値を目標温度Ｔｐとして扱ってもよい。ここで用いる非画像加熱部ＰＰに対応する発熱ブロックの目標温度の平均値について、下記で詳細に説明する。
非画像加熱部ＰＰの中でも、画像加熱部ＰＲに隣り合う加熱領域を、隣り合う加熱領域以外の非画像加熱部より高い温度で制御する例を説明する。非画像加熱部ＰＰの中でも、画像加熱部ＰＰに隣り合う加熱領域を隣接加熱部ＰＰＢとし、隣接加熱部ＰＰＢ以外の非画像加熱部である加熱領域、すなわち、画像加熱部ＰＰに隣り合わない加熱領域を非隣接加熱部ＰＰＵとする。
図１０は、記録材Ｐ上に形成される画像Ｐ１、及び画像Ｐ１に対する画像加熱部ＰＲ、隣接加熱部ＰＰＢ、非隣接加熱部ＰＰＵを示す図である。隣接加熱部ＰＰＢの合計長さをＬｐｂ（＝Ｌｐ２＋Ｌｐ６）、非隣接加熱部ＰＰＵの合計長さをＬｐｕ（＝Ｌｐ１＋Ｌｐ７）と示す。非画像加熱部ＰＰの合計長さＬｐはＬｐｂ＋Ｌｐｕとなる。図１０において、隣接加熱部ＰＰＢに対応する発熱ブロックはＡ２、Ａ６であり、発熱ブロックＡ２、Ａ６は目標温度Ｔｐｂで制御する。非隣接加熱部ＰＰＵに対応する発熱ブロックはＡ１、Ａ７であり、発熱ブロックＡ１、Ａ７は、目標温度Ｔｐｂより低い目標温度Ｔｐｕで制御する。
図１０は、記録材Ｐ上に形成される画像Ｐ１、及び画像Ｐ１に対する画像加熱部ＰＲ、隣接加熱部ＰＰＢ、非隣接加熱部ＰＰＵを示す図である。隣接加熱部ＰＰＢの合計長さをＬｐｂ（＝Ｌｐ２＋Ｌｐ６）、非隣接加熱部ＰＰＵの合計長さをＬｐｕ（＝Ｌｐ１＋Ｌｐ７）と示す。非画像加熱部ＰＰの合計長さＬｐはＬｐｂ＋Ｌｐｕとなる。図１０において、隣接加熱部ＰＰＢに対応する発熱ブロックはＡ２、Ａ６であり、発熱ブロックＡ２、Ａ６は目標温度Ｔｐｂで制御する。非隣接加熱部ＰＰＵに対応する発熱ブロックはＡ１、Ａ７であり、発熱ブロックＡ１、Ａ７は、目標温度Ｔｐｂより低い目標温度Ｔｐｕで制御する。
非画像加熱部ＰＰに対応する発熱ブロックの目標温度の平均値Ｔａｖは、隣接加熱部ＰＰＢ、非隣接加熱部ＰＰＵそれぞれの発熱ブロックの目標温度と合計長さの積の和を、隣接加熱部ＰＰＢと非隣接加熱部ＰＰＵの合計長さの和で割ったものである。すなわち、平均値Ｔａｖは以下の式で表すことができる。
Ｔａｖ＝（Ｌｐｂ・Ｔｐｂ＋Ｌｐｕ・Ｔｐｕ）／（Ｌｐｂ＋Ｌｐｕ）
Ｔａｖ＝（Ｌｐｂ・Ｔｐｂ＋Ｌｐｕ・Ｔｐｕ）／（Ｌｐｂ＋Ｌｐｕ）
このように算出される非画像加熱部ＰＰに対応する発熱ブロックの目標温度の平均値Ｔａｖが合計長さＬｐに応じて変わるように、目標温度Ｔｐｕ及び目標温度Ｔｐｂを設定する。こうすることで、定着フィルムの回転トルクをＭｓ以下に抑えつつ、省電力化とトナー画像の良好な定着性を達成できる。
［実施例２］
続いて、本発明の実施例２について説明する。実施例２の画像形成装置および像加熱装置の基本的な構成および動作は、実施例１のものと同じである。従って、実施例１と同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
続いて、本発明の実施例２について説明する。実施例２の画像形成装置および像加熱装置の基本的な構成および動作は、実施例１のものと同じである。従って、実施例１と同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
実施例２では、実施例１とは異なり、画像情報ではなく紙サイズ情報に応じたヒータ制御を行うことを特徴とする。以下では、本実施例のヒータ制御方法について説明する。
本実施例の画像形成装置では、外部装置から送信される紙サイズ情報に応じて、ヒータ３００の７つの発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７への電力供給を制御する。
図１１は、本実施例において記録材Ｐ、及び記録材Ｐに対する通紙加熱部ＡＰを示す図である。ここでは、記録材ＰはＡ５サイズの紙の場合を図示している。通紙加熱部ＡＰは、各加熱領域において記録材Ｐを加熱する区間、すなわち、複数の加熱領域のうち記録材が通過する加熱領域であり、図中の記録材Ｐ（網掛け部）に対して重複している太枠で示す。また、加熱領域において通紙加熱部ＡＰを除いた区間、すなわち、複数の加熱領域のうち記録材が通過しない加熱領域を非通紙加熱部ＡＮとし、破線の太枠で示す。記録材Ｐは、加熱領域Ａ２～Ａ６を通過し、加熱領域Ａ２～Ａ６は、全域が通紙加熱部ＡＰとなる。加熱領域Ａ１、Ａ７は、ヒータ長手方向における全域にわたって記録材Ｐが通紙されないため、全域が非通紙加熱部ＡＮとなる。
図１１は、本実施例において記録材Ｐ、及び記録材Ｐに対する通紙加熱部ＡＰを示す図である。ここでは、記録材ＰはＡ５サイズの紙の場合を図示している。通紙加熱部ＡＰは、各加熱領域において記録材Ｐを加熱する区間、すなわち、複数の加熱領域のうち記録材が通過する加熱領域であり、図中の記録材Ｐ（網掛け部）に対して重複している太枠で示す。また、加熱領域において通紙加熱部ＡＰを除いた区間、すなわち、複数の加熱領域のうち記録材が通過しない加熱領域を非通紙加熱部ＡＮとし、破線の太枠で示す。記録材Ｐは、加熱領域Ａ２～Ａ６を通過し、加熱領域Ａ２～Ａ６は、全域が通紙加熱部ＡＰとなる。加熱領域Ａ１、Ａ７は、ヒータ長手方向における全域にわたって記録材Ｐが通紙されないため、全域が非通紙加熱部ＡＮとなる。
ビデオコントローラ１２０は、ホストコンピュータから受け取った紙サイズ情報から、通紙加熱部ＡＰと非通紙加熱部ＡＮの範囲を算出し、決定する。制御部１１３は、通紙加熱部ＡＰが定着ニップ部Ｎを通過したときに、未定着トナー像が記録材Ｐ上に定着するように各発熱ブロックの温度を制御する。この通紙加熱部の目標温度ＴＡＰは、本実施例では、普通紙モード時は１８０℃に設定されている。また、非通紙加熱部ＡＮの目標温度ＴＡＮは、目標温度ＴＡＰより低い温度に設定されている。そして、目標温度ＴＡＮは、非通紙加熱部ＡＮの合計長さＬＡＮ（＝Ｌｐ１＋Ｌｐ７）に応じて設定される。
図１２に本実施例の目標温度ＴＡＮの決定シーケンスを示す。
合計長さＬＡＮが１５７ｍｍより大きいとき、目標温度ＴＡＮを１３０℃に設定する（Ｓ２０１、Ｓ２０４－１）。合計長さＬＡＮが９４．２ｍｍより大きく、１５７ｍｍ以下のとき、目標温度ＴＡＮを１２５℃に設定する（Ｓ２０２、Ｓ２０４－２）。合計長さＬＡＮが３１．４ｍｍより大きく、９４．２ｍｍ以下のとき、目標温度ＴＡＮを１１７℃に設定する（Ｓ２０３、Ｓ２０４－３）。合計長さＬＡＮが３１．４ｍｍ以下のとき、目標温度ＴＡＮを９７℃に設定する（Ｓ２０４－４）。
合計長さＬＡＮが１５７ｍｍより大きいとき、目標温度ＴＡＮを１３０℃に設定する（Ｓ２０１、Ｓ２０４－１）。合計長さＬＡＮが９４．２ｍｍより大きく、１５７ｍｍ以下のとき、目標温度ＴＡＮを１２５℃に設定する（Ｓ２０２、Ｓ２０４－２）。合計長さＬＡＮが３１．４ｍｍより大きく、９４．２ｍｍ以下のとき、目標温度ＴＡＮを１１７℃に設定する（Ｓ２０３、Ｓ２０４－３）。合計長さＬＡＮが３１．４ｍｍ以下のとき、目標温度ＴＡＮを９７℃に設定する（Ｓ２０４－４）。
なお、実施例２の目標温度ＴＡＮは、実施例１の目標温度Ｔｐよりも下げることができる。
非通紙加熱部ＡＮに対応する位置では記録材Ｐが存在しないため、記録材Ｐによる吸熱が行われない。そのため、非通紙加熱部ＡＮに対応する発熱ブロックを、通紙位置にある非画像加熱部ＰＰに対応する発熱ブロックよりも低い温度に設定しても、非通紙加熱部ＡＮ位置におけるグリスの温度を、非画像加熱部ＰＰ位置におけるグリスの温度と同等にで
きる。
きる。
非通紙加熱部ＡＮの合計長さＬＡＮによらず、目標温度ＴＡＮを１３０℃という固定の値に設定する比較例２と、本実施例とを比較する。表２に本実施例と比較例２の非通紙加熱温度ＴＡＮの目標温度を比較する表を示す。
（表２）
表２に示すように、ＬＡＮ≦１５７ｍｍとなる条件では、比較例２に対し、本実施例は目標温度ＴＡＮを下げることができ、省電力化できる。
［実施例３］
続いて、本発明の実施例３について説明する。実施例３の画像形成装置および像加熱装置の基本的な構成および動作は、実施例１のものと同じである。実施例１と同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
続いて、本発明の実施例３について説明する。実施例３の画像形成装置および像加熱装置の基本的な構成および動作は、実施例１のものと同じである。実施例１と同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
実施例３では、画像情報と紙サイズ情報の両方に応じたヒータ制御を行うことを特徴とする。以下では、本実施例のヒータ制御方法について説明する。
本実施例の画像形成装置では、外部装置から送信される画像情報と紙サイズ情報に応じて、ヒータ３００の７つの発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７への電力供給を制御する。
図１３は、本実施例において記録材Ｐ、画像Ｐ１、及び記録材Ｐに対する通紙非画像加熱部ＡＰＰと画像Ｐ１に対する画像加熱部ＰＲを示す図である。ここでは、記録材ＰはＡ５サイズの紙の場合を図示している。画像Ｐ１は加熱領域Ａ４、Ａ５に跨って形成されている。画像加熱部ＰＲを、図中の画像Ｐ１（グレートーン部）に対して重複している太枠で示す。本実施例における通紙非画像加熱部ＡＰＰは、各加熱領域において記録材Ｐを加熱する区間であるが、画像データが形成されない部分を加熱する区間である。すなわち、通紙非画像加熱部ＡＰＰは、複数の加熱領域のうち記録材は通過するが記録材に形成された画像が通過しない加熱領域である。通紙非画像加熱部ＡＰＰを、図中の記録材Ｐ（網掛け部）のみが重複している太枠で示す。また、加熱領域において各加熱領域において記録材Ｐを加熱しない区間を非通紙加熱部ＡＮとし、破線の太枠で示す。本実施例において、非画像加熱部ＰＰは、非通紙加熱部ＡＮと通紙非画像加熱部ＡＰＰとを合わせた区間となる。加熱領域Ａ１、Ａ７は、全域にわたって記録材Ｐが通紙されないため、全域が非通紙加熱部ＡＮとなる。加熱領域Ａ２、Ａ３、Ａ６は、全域にわたって記録材Ｐが通紙されるため、全域が通紙非画像加熱部ＡＰＰとなる。加熱領域Ａ４、Ａ５は、全域が画像加熱部ＰＲとなる。
図１３は、本実施例において記録材Ｐ、画像Ｐ１、及び記録材Ｐに対する通紙非画像加熱部ＡＰＰと画像Ｐ１に対する画像加熱部ＰＲを示す図である。ここでは、記録材ＰはＡ５サイズの紙の場合を図示している。画像Ｐ１は加熱領域Ａ４、Ａ５に跨って形成されている。画像加熱部ＰＲを、図中の画像Ｐ１（グレートーン部）に対して重複している太枠で示す。本実施例における通紙非画像加熱部ＡＰＰは、各加熱領域において記録材Ｐを加熱する区間であるが、画像データが形成されない部分を加熱する区間である。すなわち、通紙非画像加熱部ＡＰＰは、複数の加熱領域のうち記録材は通過するが記録材に形成された画像が通過しない加熱領域である。通紙非画像加熱部ＡＰＰを、図中の記録材Ｐ（網掛け部）のみが重複している太枠で示す。また、加熱領域において各加熱領域において記録材Ｐを加熱しない区間を非通紙加熱部ＡＮとし、破線の太枠で示す。本実施例において、非画像加熱部ＰＰは、非通紙加熱部ＡＮと通紙非画像加熱部ＡＰＰとを合わせた区間となる。加熱領域Ａ１、Ａ７は、全域にわたって記録材Ｐが通紙されないため、全域が非通紙加熱部ＡＮとなる。加熱領域Ａ２、Ａ３、Ａ６は、全域にわたって記録材Ｐが通紙されるため、全域が通紙非画像加熱部ＡＰＰとなる。加熱領域Ａ４、Ａ５は、全域が画像加熱部ＰＲとなる。
本実施例において、画像加熱部ＰＲの目標温度Ｔ０は、普通紙モード時は１８０℃に設定されている。
本実施例において、非画像加熱部ＰＰの目標温度は、通紙非画像加熱部ＡＰＰの目標温度ＴＡＰと、非通紙加熱部ＡＮの目標温度ＴＡＮと、に分けられる。目標温度ＴＡＰと目
標温度ＴＡＮは、定着ニップ部を通過している非画像加熱部ＰＰの合計長さＬｐに応じて設定される。
本実施例において、非画像加熱部ＰＰの目標温度は、通紙非画像加熱部ＡＰＰの目標温度ＴＡＰと、非通紙加熱部ＡＮの目標温度ＴＡＮと、に分けられる。目標温度ＴＡＰと目
標温度ＴＡＮは、定着ニップ部を通過している非画像加熱部ＰＰの合計長さＬｐに応じて設定される。
図１４に本実施例の目標温度ＴＡＰ及びＴＡＮの決定シーケンスを示す。非画像加熱部ＰＰの合計長さＬｐに応じて、目標温度ＴＡＰと目標温度ＴＡＮは以下のように設定される。合計長さＬｐが１５７ｍｍより大きいとき、目標温度ＴＡＰを１４０℃、目標温度ＴＡＮを１３０℃に設定する（Ｓ３０１、Ｓ３０４－１）。合計長さＬｐが９４．２ｍｍより大きく、１５７ｍｍ以下のとき、目標温度ＴＡＰを１３５℃、目標温度ＴＡＮを１２５℃に設定する（Ｓ３０２、Ｓ３０４－２）。合計長さＬｐが３１．４ｍｍより大きく、９４．２ｍｍ以下のとき、目標温度ＴＡＰを１２７℃、目標温度ＴＡＮを１１７℃に設定する（Ｓ３０３、Ｓ３０４－３）。合計長さＬｐが３１．４ｍｍ以下のとき、目標温度ＴＡＰを１０７℃、目標温度ＴＡＮを９７℃に設定する（Ｓ３０４－４）。
非画像加熱部ＰＰの合計長さＬｐによらず、目標温度ＴＡＰを１４０℃、目標温度ＴＡＮを１３０℃に設定する比較例３と、本実施例とを比較する。表３に本実施例と比較例３の各目標温度ＴＡＰ、ＴＡＮを比較する表を示す。
（表３）
表３に示すように、Ｌｐ≦１５７ｍｍとなる条件では、比較例３に対し、目標温度ＴＡＰと温度ＴＡＮを下げることができ、省電力化できる。
上記各実施例は、それぞれの構成を可能な限り互いに組み合わせることができる。
２００…像加熱装置、３００…ヒータ、４００…ヒータ制御回路、Ａ１～Ａ７…加熱領域、Ｐ…記録材、Ｐ１…画像、ＰＲ…画像加熱部、ＰＰ…非画像加熱部、Ｔ０…画像加熱温度、Ｔｐ…非画像加熱温度
Claims (6)
- 内面に潤滑剤が塗布されている筒状のフィルムと、
前記フィルムの内部空間に配置されているヒータであって、記録材の搬送方向と直交する方向である前記ヒータの長手方向に並ぶ複数の発熱体を有するヒータと、
前記フィルムの外面に接触しており、前記ヒータと共に前記フィルムを挟み込み、前記フィルムとの間に記録材を挟持搬送するニップ部を形成するローラと、
前記複数の発熱体へ供給する電力を個々に制御可能な制御部と、
を備え、
前記ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ、記録材に形成された画像を前記ヒータの熱によって加熱する像加熱装置において、
前記制御部は、
前記ニップ部で記録材を加熱する期間中、記録材上の画像がない領域も加熱するように前記複数の発熱体に電力を供給し、
前記ヒータの長手方向における前記画像がない領域の長さが長いほど、記録材が前記ニップ部を通過する時の前記画像がない領域に対応する前記発熱体の目標温度を高い温度に設定することを特徴とする像加熱装置。 - 前記制御部は、前記長手方向における前記画像がない領域のうち、前記画像がある領域の隣の領域の前記目標温度は前記画像がある領域から離れた領域の前記目標温度よりも高く設定することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
- 前記制御部は、前記画像がある領域から離れた領域の前記目標温度を、前記画像がない領域の長さが短いほど低い温度に設定することを特徴とする請求項２に記載の像加熱装置。
- 前記制御部は、複数の前記画像がない領域の前記目標温度の平均の温度を、前記画像がない領域の長さが短いほど低い温度に設定することを特徴とする請求項２に記載の像加熱装置。
- 前記制御部は、前記ヒータの長手方向における画像がある領域の割合が大きくなるほど
、前記画像がない領域に対応する前記発熱体の前記目標温度を低い温度に設定することを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の像加熱装置。 - 内面に潤滑剤が塗布されている筒状のフィルムと、
前記フィルムの内部空間に配置されているヒータであって、記録材の搬送方向と直交する方向である前記ヒータの長手方向に並ぶ複数の発熱体を有するヒータと、
前記フィルムの外面に接触しており、前記ヒータと共に前記フィルムを挟み込み、前記フィルムとの間に記録材を挟持搬送するニップ部を形成するローラと、
前記複数の発熱体へ供給する電力を個々に制御可能な制御部と、
を備え、
前記ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ、記録材に形成された画像を前記ヒータの熱によって加熱する像加熱装置において、
前記制御部は、
記録材を加熱する期間中、記録材が通過しない領域も加熱するように前記複数の発熱体に電力を供給し、
前記ヒータの長手方向における前記記録材が通過しない領域の長さが長いほど、記録材が前記ニップ部を通過する時の前記記録材が通過しない領域に対応する前記発熱体の目標温度を高い温度に設定することを特徴とする像加熱装置。
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