特開 2023-124709 画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023124709

(43)【公開日】2023-09-06

(54)【発明の名称】画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20230830BHJP

【ＦＩ】

G03G15/20 555

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022028647

(22)【出願日】2022-02-25

(71)【出願人】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100098626

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 壽

(72)【発明者】

【氏名】山下 賢太郎

(72)【発明者】

【氏名】松田 諒平

【テーマコード（参考）】

2H033

【Ｆターム（参考）】

2H033AA24

2H033BA11

2H033BA25

2H033BA26

2H033BA31

2H033BA32

2H033BB03

2H033BB06

2H033BB13

2H033BB14

2H033BB15

2H033BB21

2H033BB22

2H033BB29

2H033BB30

2H033BB33

2H033BB34

2H033BE00

2H033CA04

2H033CA07

2H033CA17

2H033CA30

2H033CA44

(57)【要約】

【課題】通紙する記録材のサイズなどに応じて第１加熱源と第２加熱源への投入電力の配分を変更するときの定着画像の光沢ムラの発生を抑制できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】記録材に画像を形成する画像形成手段と、画像を記録材に定着させる定着装置とを備えた画像形成装置において、定着装置は、定着部材と、互いに配熱特性の異なる定着部材加熱用の第１加熱源及び第２加熱源と、画像形成条件に応じ第１加熱源と第２加熱源への投入電力の配分を変更する配分変更手段とを有する。配分変更手段が、第１加熱源への配分電力を増加させると共に、第２加熱源へ配分電力を減少させる電力配分変更をおこなうとき、該電力配分変更の前の最終の記録材につき第１加熱源へ投入する電力に対する、電力配分変更の後の最初の記録材につき第１加熱源へ投入する電力の増加割合が０．５以下であり、最後の記録材と最初の記録材の間の定着部の通過時間が３秒以下である。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

記録材に画像を形成する画像形成手段と、定着部で画像を記録材に定着させる定着装置とを備えた画像形成装置において、
前記定着装置は、定着部材と、互いに配熱特性の異なる定着部材加熱用の第１加熱源及び第２加熱源と、画像形成条件に応じ前記第１加熱源と前記第２加熱源への投入電力の配分を変更する配分変更手段とを有し、
前記配分変更手段が、前記第１加熱源への配分電力を増加させると共に、前記第２加熱源へ配分電力を減少させる電力配分変更をおこなうとき、該電力配分変更の前の最後の記録材につき前記第１加熱源へ投入する電力に対する、前記電力配分変更の後の最初の記録材につき前記第１加熱源へ投入する電力の増加割合が０．５以下であり、前記最後の記録材と前記最初の記録材の間の前記定着部の通過時間が３秒以下であることを特徴とする画像形成装置。

【請求項2】

請求項１に記載の画像形成装置において、
前記第１加熱源は、少なくとも、規定幅以下の小サイズ幅の記録材に対応する前記定着部材の幅方向領域を加熱する発熱分布の配熱特性であり、
前記第２加熱源は、通紙可能な最大サイズ幅の記録材に対応する前記定着部材の幅方向領域を加熱するとともに、前記最大サイズ幅の幅方向両側に対応する発熱量が中央の発熱量よりも高い配熱特性を有することを特徴とする画像形成装置。

【請求項3】

請求項２に記載の画像形成装置において、
前記第１加熱源は、前記最大サイズ幅の記録材に対応する前記定着部材の幅方向領域の全幅で幅方向に均等な発熱分布の配熱特性であることを特徴とする画像形成装置。

【請求項4】

請求項２又は３に記載の画像形成装置において、
通紙可能な最小サイズ幅の記録材に対応する前記定着部材の幅方向領域内の温度を検出する温度検知手段を設け、少なくとも前記第１加熱源を前記温度検知手段の検知結果に基づいて制御することを特徴とする画像形成装置。

【請求項5】

請求項１乃至４の何れか一に記載の画像形成装置において、
定着対象が第１幅の記録材から該第１幅よりも狭い第２幅の記録材に切り替わるとき、前記第１加熱源へ配分する電力を増加させると共に、前記第２加熱源へ配分する電力を減少させる電力配分変更を行うことを特徴とする画像形成装置。

【請求項6】

請求項１乃至５の何れか一に記載の画像形成装置において、
前記定着装置は、
前記定着部材が、無端状の定着ベルトであり、
該定着ベルトとともに記録材を加圧する加圧部材と、前記定着ベルトの内側に設けられ前記定着部であるニップを形成する形成部材とを有し、
前記第２加熱源は、前記ニップに対し前記定着ベルトの移動方向で前記第１加熱源よりも上流側に位置することを特徴とする画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は画像形成装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、記録材に画像を形成する画像形成手段と、画像を記録材に定着させる定着装置とを備えた画像形成装置が知られている。
特許文献１には、係る画像形成装置であって、次のような定着装置を備えたものが記載されている。大サイズの記録材の幅領域全体で発熱するメインヒータと、小サイズの記録材の幅領域のみで発熱するサブヒータとを有する定着装置である。この定着装置は、大サイズの記録材の定着をした後に、小サイズの記録材の定着を行うときに、メインヒータをオフし、サブヒータをオンする。サブヒータをオンするときには、その時点の小サイズの記録材の幅領域の検知温度と、小サイズの記録材を定着するときの目標温度との差に応じてＰＩＤ温度制御を開始するとしている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

ところが、このように互いに配熱特性が異なる第１加熱源及び第２加熱源の構成を、通紙する記録材のサイズなどに応じて第１加熱源と第２加熱源への投入電力の配分を変更するとき、第１加熱源と第２加熱源の構成よっては、オーバーシュートが発生して定着画像に光沢ムラが発生するおそれが残っていた。

【課題を解決するための手段】

【0004】

上述した課題を解決するために、本発明は、記録材に画像を形成する画像形成手段と、定着部で画像を記録材に定着させる定着装置とを備えた画像形成装置において、前記定着装置は、定着部材と、互いに配熱特性の異なる定着部材加熱用の第１加熱源及び第２加熱源と、画像形成条件に応じ前記第１加熱源と前記第２加熱源への投入電力の配分を変更する配分変更手段とを有し、前記配分変更手段が、前記第１加熱源への配分電力を増加させると共に、前記第２加熱源へ配分電力を減少させる電力配分変更をおこなうとき、該電力配分変更の前の最後の記録材につき前記第１加熱源へ投入する電力に対する、前記電力配分変更の後の最初の記録材につき前記第１加熱源へ投入する電力の増加割合が０．５以下であり、前記最後の記録材と前記最初の記録材の間の前記定着部の通過時間が３秒以下であることを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0005】

本発明によれば、通紙する記録材のサイズなどに応じて第１加熱源と第２加熱源への投入電力の配分を変更するときの定着画像の光沢ムラの発生を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】実施形態に係るプリンタの構成を示す概略構成図。

【図2】定着装置の概略構成図。

【図3】定着装置における各ヒータの点灯制御に関する制御ブロック図。

【図4】本実施形態の定着装置におけるヒータ構成について説明する図。

【図5】温度プロファイルの説明図。

【図6】大サイズ点灯モードから小サイズ点灯モードに切り替わる場合の昇温の説明図。

【図7】実施例１の制御のフローチャート。

【図8】第１点灯モードと第２点灯モードの１枚目のベルト表面の幅方向の温度分布の模式図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のプリンタ（以下、単にプリンタという。）の一実施形態について説明する。まず、プリンタの概略構成について説明する。図１は、本プリンタの構成を示す概略構成図である。プリンタ２００は、複数の色画像を形成する作像部がベルトの展張方向に沿って並置されたタンデム方式を用いるカラープリンタあるが、本発明はこの方式に限ることはなく、またプリンタだけではなく複写機やファクシミリ装置などを対象とすることも可能である。

【0008】

プリンタ２００は、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋを備えた作像部としての４つの画像ステーションと、４つの画像ステーションの下方に対向して配設された光書き込み装置としての光書込装置８を有する。またプリンタ２００は、４つの画像ステーションの上方に対向して配設された中間転写ベルトユニット１０を有する。

【0009】

４つの画像ステーションは、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋが、Ａ１方向の上流側からこの順で並んでいる。各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像をそれぞれ形成するものである。各感光体ドラムの周囲に、感光体ドラムの回転に従い画像形成処理するための装置が配置されている。ブラック画像形成を行う感光体ドラム２０Ｂｋを対象として説明すると、感光体ドラム２０Ｂｋの回転方向に沿って画像形成処理を行う帯電装置３０Ｂｋ，現像装置４０Ｂｋ、１次転写ローラ１２Ｂｋおよびクリーニング装置５０Ｂｋが配置されている。

【0010】

光書込装置８は、光源としての半導体レーザ、カップリングレンズ、ｆθレンズ、トロイダルレンズ、折り返しミラーおよび偏向手段としての回転多面鏡などを装備している。光書込装置８は、各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋに対して色毎に対応した書き込み光Ｌｂを出射して感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｂｋに静電潜像を形成する。図１では、便宜上、ブラック画像の画像ステーションのみを対象として符号が付けてあるが、その他の画像ステーションも同様である。

【0011】

中間転写ベルトユニット１０は、無端ベルトである中間転写体である中間転写ベルト１１、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋの他に、中間転写ベルト１１が掛け回されている弾性ローラ７２及び従動ローラ７３を有している。従動ローラ７３は、バネなどを用いた付勢手段を備え、中間転写ベルト１１に対する張力付勢手段としても機能する。

【0012】

またプリンタ２００は、中間転写ベルト１１に対向して配設され中間転写ベルト１１に従動し、連れ回りする転写部材としての転写ローラである二次転写ローラ５と、中間転写ベルト１１に対向して配設され中間転写ベルト１１上をクリーニングする中間転写クリーニング装置１３とを有する。

【0013】

中間転写クリーニング装置１３は、中間転写ベルト１１に当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードとを有し、これらにより、中間転写ベルト１１上の残留トナー等の異物を掻き取って除去し、中間転写ベルト１１をクリーニングする。中間転写クリーニング装置１３は中間転写ベルト１１から除去した残留トナーを搬出し廃棄するための排出手段を有する。

【0014】

以上の中間転写ベルトユニット１０と、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋと、二次転写ローラ５と、中間転写クリーニング装置１３とで転写装置７１が構成されている。

【0015】

プリンタ２００は、用紙Ｓを積載したシート給送装置６１を本体下部に備えている。シート給送装置６１は、最上位の用紙Ｓの上面に当接する給送ローラ３を有しており、給送ローラ３が反時計回り方向に回転駆動されることにより、最上位の用紙Ｓをレジストローラ対４に向けて給送する。

【0016】

レジストローラ対４は、シート給送装置６１から搬送されてきた用紙Ｓを、画像ステーションによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋと中間転写ベルト１１との間の転写部に向けて繰り出す。プリンタ２００は、用紙Ｓの先端がレジストローラ対４に到達したことを検知するセンサも備える。

【0017】

プリンタ２００は、トナー像が転写された用紙Ｓ（定着対象）上にトナー像を定着させるための定着ユニットとしての接触加熱方式の定着装置１００を有する。また、プリンタ２００は、定着済みの用紙Ｓをプリンタ２００の本体外部に排出する排紙ローラ７と、プリンタ２００の本体上部に配設されて排紙ローラ７によりプリンタ２００の本体外部に排出された用紙Ｓを積載する排紙トレイ１７とを有する。また、プリンタ２００は、排紙トレイ１７の下側に、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーを収容したトナーボトル９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｂｋを有する。

【0018】

プリンタ２００の画像形成動作は次のとおりである。４つの画像形成ステーションで各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに形成された可視像が、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに対峙しながら矢印Ａ１方向に移動する中間転写ベルト１１に対し１次転写行程を実行してそれぞれの画像が重畳転写される。中間転写ベルト１１に重畳転写された可視像は、用紙Ｓに対して二次転写ローラ５で二次転写行程を実行することで一括転写される。トナー像が一括転写された用紙Ｓは定着装置１００でトナー像が定着され、定着済みの用紙Ｓは排紙ローラ７によりプリンタ２００の本体外部に排出される。

【0019】

図２は、定着装置１００の概略構成図である。定着装置１００は、回転可能な定着部材としての無端状の定着ベルト１０１と、これに対向配置されて回転可能な加圧部材としての加圧ローラ１０３とを有している。定着装置１００は、定着ベルト１０１の内側に、第一加熱源たるメインヒータ１０２ａ、第二加熱源たるサブヒータ１０２ｂ、ニップ形成部材としてのパッド１０６および支持部材１０７を有する。また、定着装置１００は、定着ベルト１０１の内側に、反射板であるリフレクタ１０９と、摺動部材１１６を有する。これら、定着ベルト１０１の内側に配置されているメインヒータ１０２ａ、サブヒータ１０２ｂ、パッド１０６、摺動部材１１６及び支持部材１０７は、いずれも定着ベルト１０１の幅方向長さ以上の長さを有している。図中、用紙Ｓは下方から上方に向けて搬送され、定着ベルト１０１の移動方向は図中反時計回りである。

【0020】

定着ベルト１０１は、ニッケルやＳＵＳなどの金属ベルトやポリイミドなどの樹脂材料を用いた無端ベルトまたはフィルムで構成される。ベルトの表層はＰＦＡまたはＰＴＦＥ層などの離型層を有し、トナーが付着しないように離型性を持たせている。ベルトの基材とＰＦＡまたはＰＴＦＥ層の間にはシリコーンゴムの層などで形成された弾性層があっても良い。シリコーンゴム層の変形により、微小な凹凸が吸収されユズ肌画像が改善する。

【0021】

加圧ローラ１０３は芯金１０５に弾性ゴム層１０４があり、離型性を得るために表面に離型層（ＰＦＡまたはＰＴＦＥ層）１０３ａが設けてある。加圧ローラ１０３は、画像形成装置に設けられたモータなどの駆動源からギヤを介して駆動力が伝達され回転する。また、加圧ローラ１０３は、スプリングなどにより定着ベルト１０１側に押し付けられており、弾性ゴム層１０４が押し潰されて変形することにより、所定のニップ幅を有している。加圧ローラ１０３は中空のローラであっても良く、加圧ローラ１０３にハロゲンヒータなどの加熱源を有していても良い。

【0022】

定着ベルト１０１の内側に配置されたニップ形成部材としてのパッド１０６は、定着ベルト１０１を介して加圧ローラ１０３との間で定着部である定着ニップＮを形成する。パッド１０６は、定着ベルト内面と摺動する摺動部材１１６が設けられている。このパッド１０６は、支持部材１０７に支持されている。支持部材１０７は、加圧ローラ１０３により圧力を受けるパッド１０６の撓みを防止し、軸方向で均一なニップ幅を得られるようにしている。

【0023】

メインヒータ１０２ａおよびサブヒータ１０２ｂは、ハロゲンヒータであり、定着ベルト１０１は、内周側からこれらヒータ１０２ａ，１０２ｂの輻射熱で直接加熱される。ここで、各ヒータ１０２ａ，１０２ｂは、定着ベルト１０１を加熱できればよく、ＩＨであっても良いし、抵抗発熱体、カーボンヒータ等であっても良い。

【0024】

また、本実施形態では、各ヒータ１０２ａ，１０２ｂと支持部材１０７との間にリフレクタ１０９が設けられている。リフレクタ１０９を備える代わりに、支持部材１０７の表面に断熱もしくは鏡面処理を行っても同様の効果を得ることが可能となる。

【0025】

定着ベルト１０１の外部には、定着ベルト１０１の表面温度を検出する温度検知手段である温度検知センサ１１０が設けられている。温度検知センサ１１０としては、サーモパイルなど温度応答性の高い温度センサが用いられる。温度検知センサ１１０は、定着ベルト１０１の幅方向中央部の温度を検知する（図４参照）。

【0026】

定着ベルト１０１は加圧ローラ１０３により連れ回り回転する。図２の場合は加圧ローラ１０３が駆動源により回転し、定着ニップＮでベルトに駆動力が伝達されることにより定着ベルト１０１が回転する。用紙上の画像たるトナー像は定着ニップＮにおいて加熱・加圧により定着される。

【0027】

図３は、定着装置における各ヒータ１０２ａ，１０２ｂの点灯制御に関する制御ブロック図である。制御部１５０は、ＣＰＵ（中央処理装置）、制御プログラムを記憶する読み出し専用のメモリ（ＲＯＭ）、データを一時的に記憶する読み書き可能なメモリ（ＲＡＭ）、不揮発性のフラッシュメモリ等を有している。制御部１５０には、メインヒータ１０２ａ、サブヒータ１０２ｂ、温度検知センサ１１０、操作パネル８０が接続されている。操作パネル８０は、表示部と操作部とを備えており、ユーザーの入力操作を受け付ける。

【0028】

制御部１５０は、ユーザーが操作パネル８０を操作して入力したシート給送装置６１にセットした用紙のサイズ情報を不揮発性のフラッシュメモリに記憶している。制御部１５０は、この不揮発性フラッシュメモリに記憶されている用紙のサイズ情報、および、温度検知センサ１１０が検知した定着ベルト１０１の温度に基づいて、各ヒータ１０２ａ，１０２ｂの点灯制御を行う。

【0029】

図４は、本実施形態の定着装置におけるヒータ構成について説明する図である。図４（ａ）は、メインヒータ１０２ａとサブヒータ１０２ｂの両方を点灯させたときの発熱量の幅方向の分布を示し、ハッチングを付した領域がサブヒータ１０２Ｂによる発熱量分布である。図４（ｂ）は図４（ａ）でサブヒータ１０２ｂに供給していた分だけ供給電力を増加させてメインヒータ１０２ａのみを点灯したときの同発熱量の分布である。本実施形態の定着装置は、幅方向で均一に発熱するような配熱特性を有するメインヒータ１０２ａと、幅方向両端の発熱量が、中央の発熱量よりも多い配熱特性を有るサブヒータ１０２ｂとを有する構成としている。これらのヒータが、互いに配熱特性の異なる定着部材加熱用の第１加熱源及び第２加熱源に相当する。

【0030】

各ヒータ１０２ａ，１０２ｂの発熱領域Ｌは、本画像形成装置が通紙可能な最大幅サイズ以上であり、この最大幅サイズ以上の定着ベルト１０１の幅方向領域を加熱できるようになっている。サブヒータ１０２ｂの中央の発熱量は、メインヒータ１０２ａの発熱量よりも少なくなっている。本画像形成装置が通紙可能な最大幅サイズは、図中「ＳＲＡ３」と表示したサイズは規格外のものであり、幅（通紙方向に直交する方向の長さ）３２０ｍｍで長さ（通紙方向の長さ）４５０ｍｍの用紙サイズである。Ａ３サイズの用紙の幅は２９７ｍｍであり、これよりも「ＳＲＡ３」の幅の方が大きい。

【0031】

そして、本実施形態では、図２に示すように、定着ベルト１０１の幅方向の中央に一つの温度検知センサ１１０を設けており、この温度検知センサ１１０のみを用いて、定着ベルト１０１の温度が規定温度（待機温度または定着温度）に維持するように、ヒータを制御している。本実施形態では、温度検知センサ１１０を定着ベルト１０１の幅方向中央に設けているが、本画像形成装置が通紙可能な最小幅サイズ（本実施形態では、Ａ６縦サイズ：１０５ｍｍ）の範囲に配置すればよい。

【0032】

図４（ａ）に示すように、本実施形態では第一加熱源であるメインヒータ１０２ａの配熱特性を幅方向で均一な発熱量を有する配熱特性にし、第二加熱源であるサブヒータ１０２ｂの配熱特性を最大サイズ幅の幅方向両側に対応する発熱量が中央の発熱量よりも高い配熱特性を有している。サブヒータ１０２ｂとメインヒータ１０２ａとを両方点灯させた場合、端部のトータル発熱量が、中央のトータル発熱量よりも多くなっている。一方、サブヒータ１０２ｂを消灯して、メインヒータ１０２ａのみを点灯させた場合、図４（ｂ）に示すように、幅方向にほぼ均一な発熱量となる。この特性を生かし、次のような制御を行える。

【0033】

例えば、電源ＯＮ時などの定着部材の端部に接触するガイド部材などの端部接触部材の温度が低いときは、定着部材の端部から端部接触部材へ移動する熱量が多い。このようなときは、第一加熱源と第二加熱源とをＯＮにし、幅方向端部の発熱量を中央部の発熱量よりも多くすることで、定着部材の温度を幅方向でほぼ均一にできる。

【0034】

所定時間、第一加熱源と第二加熱源とで定着部材を加熱すると、端部接触部材の温度がほぼ定着部材と同温度になる。このように、端部接触部材の温度がほぼ定着部材と同温度となると、定着部材の端部から端部接触部材へ移動する熱が減少する。そのため、端部の発熱量が中央部よりも多くなくても、定着部材の温度を幅方向でほぼ均一にできる。よって、所定時間、第一加熱源と第二加熱源とで加熱した後、第二加熱源はＯＦＦとし、第一加熱源のみ温度検知センサの検知結果に基づいて、定着部材の温度を規定温度に維持する制御を行うことで、定着部材の温度を幅方向でほぼ規定温度に維持することができる。

【0035】

そして、温度検知センサの検知結果に基づく定着部材の温度維持を第一加熱源のみで行う期間は、生産性を確保する目的で、第１加熱源への投入電力の配分を高くする。具体的には、例えば、図４（ａ）から図４（ｂ）に配分を切り替える。

【0036】

このように、第一加熱源と第二加熱源とで所定時間加熱した後は、第一加熱源のみで、定着部材の温度を幅方向でほぼ規定温度に維持することができるため、第二加熱源用の温度検知センサを無くすことができる。よって、幅方向の中央部に加え端部にも温度センサを設ける場合に比して温度センサの個数を減らして装置のコストダウンを図ることができる。

【0037】

そして、本実施形態では、画像形成条件に応じ第１加熱源と第２加熱源への投入電力の配分を変更する配分変更手段を有する。画像形成条件は通紙する用紙の幅や連続印刷の継続時間などである。例えば、通紙する用紙の幅がＡ３の幅Ｘを超えるか否かで、Ｘを超えるものを大サイズ、Ｘ以下のものを小サイズとして投入電力の配分を変更する。大サイズ用の配分から小サイズ用の配分への切替は、生産性を確保する目的で、図４で例示するように、第１加熱源への配分電力を増加させると共に、第２加熱源へ配分電力を減少させる（０にするものを含む）電力配分変更になる。

【0038】

ところが、第１加熱源への配分電力を増加させると共に、第２加熱源へ配分電力を減少させる電力配分変更をおこなった場合に、定着部材の温度のオーバーシュートが生じ、定着画像の光沢度ムラが生じるという問題が確認された。本実施形態の定着部材のように熱容量が比較的小さな薄肉の定着ベルトを用いる場合に顕著である。

【0039】

原因を鋭意研究したところ次のことが判明した。定着ベルト中央部で温度制御しているため、同じ坪量や、同じ印刷モードの連続通紙中において、用紙サイズに依らず切替前後で略同じ電力が必要となる。つまり、切替前後のどちらの電力配分であっても、定着ベルト中央で用紙に取られていく熱量を補える分の電力を供給する必要がある。よって、サイズ切替前に第２加熱源で供給していた電力と略同じ電力を、切替後の第１加熱源に配分し加算する事が必要となる。

【0040】

そして、切替前の第２加熱源の、第１加熱源に対する電力比率が所定値を上回ると、切替直後は切替前の第２加熱源の熱履歴の影響が大きく、ニップ上流の領域の温度が目標値に対して高くなってしまうことが判明した。第２加熱源の熱履歴の影響は以下の２種類がある。一つ目は、大サイズ点灯モード時の第２加熱源の電力投入によるベルト昇温そのものである。２つ目は、小サイズ点灯モードに切替後、第２加熱源の電力投入量が大サイズ点灯モードに対して減少、又は０になった場合でも、高温になったヒータのガラス管からの輻射熱の影響により一定期間持続する熱履歴である。

【0041】

図５は両加熱源を点灯する電力配分と第１加熱源のみを点灯する電力配分それぞれにつき、ニップＮの前の位置と温度の関係（温度プロファイル）の説明図である。温度プロファイルは、定着ベルトの幅の中央部の、図２中に付したベルト周回の地点Ｐから地点Ｑへの向きに特定の領域の温度をベルトと同じ速度で回転しながら追跡した様子を模式的に示す。地点Ｐが図５の横軸の時刻ｔ０、地点Ｑが図５の横軸の時刻ｔ１に対応する。

【0042】

図５（ａ）は大サイズ連続通紙時の第１加熱源と第２加熱源を両方点灯している時の温度プロファイル、図５（ｂ）は小サイズ連続通紙時の第１加熱源のみを点灯している時の温度プロファイルである。温度縦軸の０点は制御温度である１３０℃、ニップＮより前の地点Ｑの温度は１４０℃である。図５（ａ），図５（ｂ）は、坪量が同じ８１．４ｇ／ｍ２で、立ち上げから同じ枚数（２０枚）通紙した時の紙サイズ違いのスリーブの周回方向の温度を模式的に示す。図５（ａ）の大サイズ用の点灯モードでは第２加熱領域で緩やかに昇温し、第１加熱領域でやや急峻に昇温し、ニップＮの前（ニップ上流）で適正な温度ＴＱが得られる。図５（ｂ）の小サイズ用の点灯モードでは第２加熱領域でほぼ昇温せず、第１加熱領域で急峻に昇温し、ニップＮの前（ニップ上流）で適正な温度ＴＱが得られる。

【0043】

図６は、大サイズ点灯モードから小サイズ点灯モードに切り替わる場合の昇温の様子を説明する図である。図６（ａ）の破線Ａは大サイズ通紙時に第２加熱源の投入電力が第１加熱源の投入電力に対して所定値以下の配分の場合のベルトの昇温プロファイルの模式図を示す。破線Ｂは大サイズ通紙時に第２加熱源の投入電力が第１加熱源の投入電力に対して所定値を超える場合の昇温プロファイルの模式図を示す。図６（ａ）の実線Ｃは破線Ａの配分の電力で大サイズ通紙後、図６（ｂ）の小サイズ点灯モードに切り替わりニップＮの前の地点Ｑの温度が許容値以下となる昇温プロファイルの模式図である。

【0044】

この大サイズ通紙時の電力配分（点灯モード）の最終ページの第１加熱源へ投入される電力に対する、小サイズ点灯モード切替後の第１ページの第１加熱源へ投入される電力の増加割合を０．５以下とすることにより大サイズ通紙時の第２加熱源の熱履歴の影響を小さくし、小サイズ点灯モードに切替直後のオーバーシュート量を小さくし、ニップ前温度を許容値以下にできることが判った。電力配分切替前の最後の記録材と電力配分切替後の最初の記録材の間のニップＮの通過時間が３秒以下であれば実用的である。

【0045】

図６（ａ）の実線Ｄは破線Ｂの投入電力比で大サイズ通紙後、図６（ｂ）の小サイズ点灯モードに切り替わりニップＮの前の地点Ｑの温度が許容値を超えてしまう昇温プロファイルの模式図を示す。後述する比較例１や比較例２に対応する。大サイズ通紙時の電力配分（点灯モード）の最終ページの第１加熱源へ投入される電力に対する、小サイズ点灯モード切替後の第１ページの第１加熱源へ投入される電力の増加割合が０．５を超えると大サイズ通紙時の第２加熱源の熱履歴の影響が大きく、小サイズ点灯モードに切替直後のオーバーシュート量が大きくなり、ニップ前温度が許容値を超えてしまう。

【0046】

〔実施例１〕
表１は後述する実施例１に係る大サイズから小サイズの点灯モード切替時の実験結果を示す表である。

【表1】

【0047】

図７は実施例１の制御のフローチャートである。このフローチャートは大サイズから小サイズに切り替わる制御フローを示し、逆の小サイズから大サイズに切り替わる制御フロー部分は含まない。画像形成装置は印刷指示を受けると、Ｓ１において第１の加熱源と第２の加熱源の両方を点灯する。この時の最大の電力を図３（ａ）の立ち上げモードの電力に示す。

【0048】

次にＳ２において、１枚目の用紙先端がニップに突入すると目標温度と温度検知センサ１１０で検知した現在温度（以下、単に現在温度という。）の差に応じてＳ３で投入電力量を確定し、Ｓ４においてＮ＝１枚目が規定幅である所定の幅Ｘよりも広いか否か判断する。Ｓ４で幅Ｘよりも広いとの判断の場合、Ｓ８に進み、大サイズ用の第１点灯モードでＳ３で確定した投入電力量を第１の加熱源にｖ［Ｗ］、第２の加熱源にｗ［Ｗ］配分し、Ｓ１０で用紙を加熱定着させる。本実施例の幅Ｘは前述のようにＡ３幅の＝２９７ｍｍとした。

【0049】

次にＮ＝２０枚目の用紙幅がＡ３幅よりも広いＳＲＡ３サイズ（幅：３２０ｍｍ長さ：４５０ｍｍ）の用紙を通紙し、Ｎ＝２１枚目以降Ａ４縦サイズを通紙した場合の制御の動きを説明する。ＳＲＡ３サイズの用紙が第１幅の記録材に相当し、ＳＲＡ３サイズより狭い幅の用紙が第２幅の記録材に相当する。Ｓ４でＮ＝２１枚目がＡ４サイズの場合、Ｓ５に進み、Ｎ＝２０枚目がＳＲＡ３サイズであった事から、Ｓ６でＮ＝２０枚目の用紙後端がニップＮを抜けるまではＳ８の大サイズ用の第１の点灯モードで電力が点灯され、Ｓ６でＮ＝２０枚目の用紙後端がニップを抜けた後はＳ７の投入電力補正により、Ｓ３で確定した電力から電力が補正される。

【0050】

以下、Ｓ３で電力補正する理由を述べる。Ｎ＝２０枚目までは、ＳＲＡ３サイズの為、大サイズ用のヒータ点灯モードで点灯するが、次のページのＮ＝２１枚目は小サイズであり、非通紙部が広がる為、端部高の第２の加熱源の点灯を少なくする第２の点灯モードへの切り替えが必要である。非通紙部の温度上昇を防ぐためである。一方、Ｎ＝２０枚目とＮ＝２１枚目の用紙中央の領域に必要とされる熱量はほぼ同じであるため、第１の点灯モードから第２の点灯モードに切り替えると、図４（ｂ）の発熱分布の模式図に示すように点線枠のΔＱの部分の熱量を削減することができる。Ｓ７では、このΔＱの削減分に相当した電力を、Ｓ３で確定した電力に対して補正する。

【0051】

次に、補正した電力に対してＳ９で、小サイズ用の第２の点灯モードで第１加熱源にｖ'［Ｗ］、第２加熱源にｗ'［Ｗ］配分し、Ｓ１０で用紙を加熱定着させる。ニップ前のベルト温度ＴＱが１４０℃±８℃以内であれば、以下条件の全面Ｒｅｄ画像の光沢度ムラが視認されなくなったため、この温度範囲の結果を表１に○と表記した。

【0052】

ここで、表１に記載のＮ枚目の電力は、Ｎ－１枚目の紙後端が定着ニップを抜けた直後を起点にＮ枚目の用紙後端までの間の平均の電力である。１枚目は１枚目の通紙時間で割った平均電力であり、立ち上げモードの電力は第１加熱源と第２加熱源がそれぞれ投入できる最大の電力を示している。

【0053】

本実施例の線速は１５０ｍｍ／ｓであり、２０枚目と２１枚目の紙間距離は１３４ｍｍで、紙間距離に対応する時間は０．９ｓである。２０枚目の第１の加熱源の平均電力は４６３Ｗ、２１枚目の第１の加熱源の平均電力は６８７Ｗであり、その増加割合は（６８７－４６３）／４６３＝０．４８≦０．５である。

【0054】

各平均電力を図７のフローチャートに記載の記号を用いて式にすると、２０枚目の第１の加熱源の平均電力はΣｖｉ／Ｎ＝４６３Ｗ、２１枚目の第１の加熱源の平均電力はΣｖｉ'／Ｎ＝６８７Ｗである（Ｎは電力測定サンプル数）。ベルト温度ＴＱ＝１４０±８℃以内であり、中央温度は光沢度ムラＯであった。

【0055】

＜条件＞
・電力配分は、ＳＲＡ３サイズの用紙が定着ニップを通過した直後に切替。
・制御温度：１３０℃
・ベルト層構成：基層（Ｎｉ）３０ｕｍ、シリコーンゴム層１２０ｕｍ、表層８ｕｍのＰＦＡコート
・１００Ｖ入力で印刷開始直後の第１加熱源の電力：７７０Ｗ
・１００Ｖ入力で印刷開始直後の第２加熱源の電力：３８５Ｗ
・紙サイズ：ＳＲＡ３を２０枚通紙後、Ａ４縦サイズ２０枚（ＳＲＡ３ ３枚目～１９枚目は不図示）
・ＳＲＡ３：１３ＣＰＭ／Ａ４縦：２０ＣＰＭ
・画像は付着量＝０．８４ｍｇ／ｃｍ２の全面Ｒｅｄ画像で光沢ムラ確認
・線速１５０ｍｍ／ｓ
・用紙坪量：８１．４ｇ／ｍ２
・ベルト温度計測：熱電対を軸方向中央部のニップ前の地点Ｑに配置
・２０枚目の用紙後端から２１枚目の用紙先端の距離は１３４ｍｍ。線速で割った紙間の通過時間は０．９ｓｅｃ
・環境２３℃／相対湿度５０％

【0056】

表２は比較例１の大サイズから小サイズの点灯モード切替時の実験結果を示す表である。

【表2】

【0057】

第一熱源と第二熱源の最大電力投入時の配分が実施例１と異なる例である。
＜条件＞
・制御温度、ベルト層構成など、以下電力配分切替前の電力配分以外は実施例１と共通
・１００Ｖ入力で印刷開始直後の第１加熱源の電力：７００Ｗ
・１００Ｖ入力で印刷開始直後の第２加熱源の電力：４５５Ｗ

【0058】

２０枚目の第１の加熱源の平均電力は４２２Ｗ、２１枚目の第１の加熱源の平均電力は６８５Ｗであり、その増加割合は（６８５－４２２）／４２２＝０．６２＞０．５であり、このときベルト温度ＴＱ＝１４０±８℃の範囲を超え、中央温度は光沢度ムラ×であった。

【0059】

表３は実施例２の大サイズから小サイズの点灯モード切替時の実験結果を示す表である。

【表3】

【0060】

２０枚目の第１の加熱源の平均電力は４７５Ｗ、２１枚目の第１の加熱源の平均電力は７０７Ｗであり、その増加割合は（７０７－４７５）／４７５＝０．４９であり光沢度ムラも抑えられる。但し、実施例１に対して、ベルトの膜厚を厚くする事で、枚数に依らず合計電力が高くなり、省エネ性が実施例１に対して不利となった。
＜条件＞
・ベルトの層厚を厚くしたものである。
・ベルト層構成：基層（Ｎｉ）３０ｕｍ、シリコーンゴム層２５０ｕｍ、表層１５ｕｍのＰＦＡコート
・その他条件は実施例１と同じ

【0061】

表４は実施例３のＡ３サイズからＡ４サイズに切り替わる場合の実験結果を示す表である。

【表4】

【0062】

＜条件＞
・制御温度、ベルト層構成、印刷開始直後の電力、線速などは実施例１と同じ
・紙サイズ：Ａ３を２０枚通紙／Ａ４縦を２０枚通紙
・Ａ３：１４ＣＰＭ／Ａ４縦：２０ＣＰＭ
・２０枚目の用紙後端から２１枚目の用紙先端の距離は１３４ｍｍ。線速で割った紙間の通過時間は０．９ｓｅｃ

【0063】

Ａ３サイズ、Ａ４サイズ共に、図７のフローチャートのＳ４のＸ＝２９７の閾値を超えないサイズであり、ＳＲＡ３サイズに対して端部だれの影響を受けにくい。図８は第１点灯モードと第２点灯モードの１枚目のベルト表面の幅方向の温度分布の模式図である。この模式図で実線が第１点灯モード、破線が第二点灯モードを示す。Ａ３では、何れのモードでも端部だれの影響を受けにくいことがわかる。よって、図７のフローチャートのＳ４からＳ８へのフローや、Ｓ５からＳ６へのフローは無く、Ｎ＝１枚目から、Ｎ＝２０枚目とＮ＝２１枚目の紙サイズの切り替えに依らず、Ｓ９において第２の点灯モードで電力が投入される。このため、Ｎ＝２０枚目とＮ＝２１枚目の各加熱源の平均電力の変動は小さく、紙サイズの切り替えに伴うオーバーシュートの問題は顕在化しない。なお、図８ではＡ４サイズまで示したが、より小さな用紙、例えばハガキが最小サイズ幅であり、この最小サイズ幅にも、幅方向で対向する箇所に温度検知センサ１１０を配置する。

【0064】

表５は実施例４のＳＲＡ３サイズからＡ４サイズに切り替わる場合の実験結果を示す表である。

【表5】

【0065】

＜条件＞
・２０枚目の用紙後端から２１枚目の用紙先端の距離は７５ｍｍ。線速で割った紙間の通過時間は０．５ｓｅｃ

【0066】

実施例１に対して紙間が短くなる。２０枚目の第１の加熱源の平均電力は４６３Ｗ、２１枚目の第１の加熱源の平均電力は６８４Ｗであり、その増加割合は（６８４－４６３）／４６３＝０．４８≦０．５である。実施例１に対して熱履歴の影響を受けやすくオーバーシュート量は大きくなるが、中央温度は１４０±８℃内であり、光沢ムラを抑えることができる。

【0067】

表６は実施例５のＳＲＡ３サイズからＡ４サイズに切り替わる場合の実験結果を示す表である。

【表6】

【0068】

＜条件＞
・制御温度：１４５℃
・線速：２５０ｍｍ／ｓ
・ＳＲＡ３：３０ＣＰＭ、Ａ４縦：４５ＣＰＭ
・４０枚目の用紙後端から４１枚目の用紙先端の距離は４４ｍｍ。線速で割った紙間の通過時間は０．１８ｓｅｃ

【0069】

実施例１に対して紙間が短くなる。２０枚目の第１の加熱源の平均電力は４８４Ｗ、２１枚目の第１の加熱源の平均電力は７２４Ｗであり、その増加割合は（７２４－４８４）／４８４＝０．４９６≦０．５である。この条件を満たせば、実施例３に対して線速ｕｐした本実施例であっても、中央温度のオーバーシュート量を１５５±８℃以内に抑え、光沢ムラを抑えることができる。

【0070】

表７は比較例２のＳＲＡ３サイズからＡ４サイズに切り替わる場合の実験結果を示す表である。

【表7】

【0071】

＜条件＞
以下電力配分切替前の電力配分以外は実施例５と共通
・１００Ｖ入力で印刷開始直後の第１加熱源の電力：７００Ｗ
・１００Ｖ入力で印刷開始直後の第２加熱源の電力：４５５Ｗ

【0072】

４０枚目の第１の加熱源の平均電力は４４２Ｗ、４１枚目の第１の加熱源の平均電力は７００Ｗであり、その増加割合は（７００－４４２）／４４２＝０．５８＞０．５であり、このときベルト温度ＴＱ＝１５５±８℃の範囲を超え、中央温度は光沢度ムラ×であった。
また、従来例２と同じ実験で、Ｎ＝４０枚目とＮ＝４１枚目の紙間を７５０ｍｍ、紙間時間を３まで延長したところ、４１枚目のニップ前温度の最大は１５７℃であり、光沢度ムラ○であった。しかしながら、紙間を拡げることによって、待ち時間が発生し、ユーザビリティが悪化してしまう課題がある。

【0073】

＜変形例＞
・樹脂パッドに摺動シートの摺動構成としたが、アルミニウムなどの熱伝導補助部材を用いた擦動構成でもよい。本実施例では、用紙幅の閾値Ｘ＝２９７ｍｍとして、印刷途中で点灯配分を切り替えたが、閾値はこれに限られない。本実施例では、実施例１～４では２１枚目、実施例５では４１枚目で点灯モードの切り替えて実施したが、この枚数に限らない。

【0074】

以上、配分変更手段が、第１加熱源への配分電力を増加させると共に、第２加熱源へ配分電力を減少させる電力配分変更をおこなうとき、該電力配分変更の前の最終の記録材につき第１加熱源へ投入する電力に対する、電力配分変更の後の最初の記録材につき第１加熱源へ投入する電力の増加割合が０．５以下にするには、たとえば、制御部１５０のＲＯＭなどの記憶部に記憶させておく、電力配分変更のデータテーブルに記憶させる情報を、上記増加割合が０．５以下になるように設定しておく。

【符号の説明】

【0075】

３ ：給送ローラ
４ ：レジストローラ対
５ ：二次転写ローラ
７ ：排紙ローラ
８ ：光書込装置
８ｕｍ ：表層
９Ｂｋ ：トナーボトル
９Ｃ ：トナーボトル
９Ｍ ：トナーボトル
９Ｙ ：トナーボトル
１０ ：中間転写ベルトユニット
１１ ：中間転写ベルト
１２Ｂｋ ：１次転写ローラ
１２Ｃ ：１次転写ローラ
１２Ｍ ：１次転写ローラ
１２Ｙ ：１次転写ローラ
１３ ：中間転写クリーニング装置
１５ｕｍ ：表層
１７ ：排紙トレイ
２０Ｂｋ ：感光体ドラム
２０Ｃ ：感光体ドラム
２０Ｍ ：感光体ドラム
２０Ｙ ：感光体ドラム
３０Ｂｋ ：帯電装置
４０Ｂｋ ：現像装置
５０Ｂｋ ：クリーニング装置
６１ ：シート給送装置
７１ ：転写装置
７２ ：弾性ローラ
７３ ：従動ローラ
８０ ：操作パネル
１００ ：定着装置
１０１ ：定着ベルト
１０２ａ ：メインヒータ
１０２ｂ ：サブヒータ
１０３ ：加圧ローラ
１０４ ：弾性ゴム層
１０５ ：芯金
１０６ ：パッド
１０７ ：支持部材
１０９ ：リフレクタ
１１０ ：温度検知センサ
１１６ ：摺動部材
１５０ ：制御部
２００ ：プリンタ
Ｌ ：発熱領域
Ｌｂ ：書き込み光
Ｎ ：定着ニップ
Ｓ ：用紙

【先行技術文献】

【特許文献】

【0076】

【特許文献1】特開２０１３－１４８７２１号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】