JP7051320B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタなどの画像形成装置およびこれに搭載可能な定着装置に関する。

画像形成装置に装着される定着装置において、定着ローラや定着フィルムなどの回転体とこれに対向する対向体（例えば加圧ローラ）とを圧接して、両方の定着部材の間に加熱された定着ニップ部（ニップ部）を形成する。そして、このニップ部に、未定着画像を担持した記録材（記録紙）を挟持搬送させて、未定着画像を加熱加圧し、これによって未定着画像を記録材表面に固着させる。なお、ニップ部を加熱する手段としては、例えばセラミックヒータを上記回転体に内包させる
このような画像形成装置では、記録紙の搬送方向に直交する幅方向において様々な幅（紙幅）の記録紙のプリントが可能であり、この装置でプリント可能な最大幅の記録紙を大サイズ紙、それよりも紙幅が狭い記録紙を小サイズ紙と呼ぶ。

ここで、小サイズ紙を連続プリントすると、ニップ部を形成する両方の定着部材の長手方向（記録紙の幅方向に対応する方向）において記録紙が通過しない領域の温度が徐々に上昇するという現象（非通紙部昇温）が発生する。非通紙部の温度が高くなり過ぎると、装置内の各パーツ（ニップ部を形成する定着部材など）へダメージを与えたりする。また、次に大サイズ紙が通紙された場合、非通紙部に相当する領域にあるトナーが過剰に加熱されて上記回転体（例えば定着フィルム）にオフセットするという現象（高温オフセット）が発生することもある。

ところで、近年、画像形成装置においてＦＰＯＴ（Ｆｉｒｓｔ Ｐｒｉｎｔ Ｏｕｔ Ｔｉｍｅ）の短縮や省エネ対応から、定着装置は低熱容量化が進んでいる。これは、少ない熱量でも定着部材が温まり易いことを示している。すなわち、未定着画像を記録紙に定着させるために必要な熱量は従来よりも少なくなる。しかし、低熱容量化により非通紙部の温度も従来よりも上昇し易く、非通紙部昇温の観点からは好ましくない。

また、昨今では画像形成装置のプリントスピードが高速化するにつれ、非通紙部昇温は徐々に増大している。なぜなら、記録紙が定着装置を通過する時間が短いため、より多くの電力を投入する必要があり、非通紙部での発熱量が多くなるためである。また、連続プリント時の紙間時間が従来よりも短くなり、紙間時間において通紙部と非通紙部の温度差が均一化されにくいためである。ここで、紙間時間とは、２枚以上連続でプリントを行う場合の、ニップ部を先行紙の後端が通過してから後続紙の先端がニップ部に突入するまでの時間のことを言う。

この非通紙部昇温を抑制する手段として、プリント開始時に非通紙部昇温している場合に、定着ローラを空回転させるなど温度の均一化処理（均一化回転）を行う方法が提案されている（特許文献１）。

特開平７－１９１５７１号公報

しかし、小サイズ紙のプリントスピードが更に高速化した場合、記録紙が定着装置を通過する時間が短いため、より多くの電力を投入する必要があり、非通紙部昇温の増大化により、冷却のための均一化処理（均一化回転）にかかる時間は長くなる。この結果、小サイズ紙の後に大サイズ紙を連続して通紙する場合のトータル時間が従来よりも長くなって生産性が低くなってしまうという課題があった。

本発明の目的は、定着ニップ部において小サイズ紙を連続して通紙する後に大サイズ紙を通紙する場合にも生産性を高く維持できる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、記録材にトナー画像を形成するトナー画像形成部と、前記トナー画像を担持した前記記録材を挟持搬送し前記トナー画像を前記記録材に加熱定着するニップ部を形成する第１及び第２の定着部材を備える定着部と、前記記録材の搬送方向に直交する幅方向で第１のサイズより小さい第２のサイズの記録材に対して、単位時間あたりの定着処理枚数として第１のスループットで連続して定着処理を行っている途中で、前記第１のサイズの記録材に対する定着処理を含む画像形成の指示信号を受信した場合に、前記第２のサイズの最後の所定枚数に対し前記第１のスループットより遅い第２のスループットで定着処理を行う制御部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、定着ニップ部において小サイズ紙を連続して通紙する後に大サイズ紙を通紙する場合にも生産性を高く維持できる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図 本発明の実施形態におけるフィルム加熱方式の定着装置の概略構成を示す断面図 スループットに応じた通紙中と冷却（均一化処理）中における定着装置の通紙域と非通紙域の温度差を示す図 第１の実施形態におけるスループットダウン制御を示すフローチャート 第１の実施形態における小サイズ紙の最後の所定枚数を対象にしたスループットダウン制御を示す図 第１の実施形態におけるスループットダウン制御を用いる場合のトータル時間短縮化を示す図 第２の実施形態における２つの温度検出素子の配置を説明する断面図 第２の実施形態における２つの温度検出素子の温度差とフィルムの温度差を示す図 第２の実施形態におけるスループットダウン制御方法を示すフローチャート

以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

《第１の実施形態》
（画像形成装置）
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。図１を用いて、画像形成装置の概略構成と印字動作（画像形成動作）について説明する。

本実施形態の画像形成装置１００は、画像形成装置本体に対して着脱可能なトナーカートリッジ１２０を備えている。トナーカートリッジ１２０には、現像ローラ１２１、感光ドラム１２２、帯電ローラ１２３が設けられている。トナーカートリッジ１２０は、トナー画像形成部を構成する部材の一つである。

印字動作が開始されると、まず、感光ドラム１２２は、帯電ローラ１２３により所定の電位に一様に帯電される。その帯電面に、レーザ光学箱１０８から出力され、レーザ光反射ミラー１０７によって反射されたレーザ光が、照射される。このレーザ光は、画像読取装置やコンピュータ等の画像信号発生装置（図示せず）から入力された目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して、変調（オン／オフ変換）されたものである。

このレーザ光の照射により走査露光が行われ、画像情報に対応した潜像（静電潜像）が感光ドラム表面に形成される。このとき、副走査方向の走査露光開始タイミングは、副走査方向同期信号により画像形成装置から画像信号発生装置に通知される。このように目的の画像に対応して形成された潜像は、現像ローラ１２１により現像される。

次に、記録材（記録紙）有無センサ１０１によって給送カセット内に記録材有りと検出されると、給送カセットから記録材Ｓが給送ローラ１０２により１枚給送され、搬送ローラ１０３、レジストローラ対１０４により搬送される。このとき、記録材Ｓはトップセンサ１０５により先端が検知されることによって、感光ドラム１２２に形成されたトナー画像と同期を取りながら、感光ドラム１２２と転写ローラ１０６との間の転写ニップ部に搬送される。

転写ローラ１０６は、記録材Ｓの背面からトナーの正規の帯電極性とは逆極性の電荷を供給することで、感光ドラム１２２から記録材Ｓにトナー画像を転写させるためのものである。このようにトナー画像の転写を受けた記録材Ｓは、感光ドラム１２２から分離された後、像加熱装置（定着部）としての定着装置１３０へ送り込まれ、定着ニップ部で挟持搬送されることで、加熱、加圧され、未定着のトナー画像が記録材Ｓ上に定着される。定着装置１３０は後に詳述するように、ガイド部材１３１、ヒータ１３２、エンドレスベルトであるフィルム１３３、加圧ローラ１３４を備える。

定着された記録材Ｓは、排出センサ１０９により記録材Ｓの先端が通過したことが検知され、ＦＵローラ１１０とＦＤローラ１１１により搬送されＦＤトレイ１１３に排出されて、一連の印字動作が終わる。

本実施形態で用いる画像形成装置のスペックについては、プロセススピードが１６０ｍｍ／ｓｅｃ．であり、ＣＯＭ１０サイズ（小サイズ）の封筒のスループットは１５ｐｐｍである。ここで、スループットとは、単位時間あたりの画像形成枚数（定着処理枚数）である。また、この装置でプリント可能な最大紙幅はＡ４サイズ縦送りの２１０ｍｍである。

（定着装置）
次に、本実施形態における定着部としての定着装置１３０について説明する。ここで、本願明細書では、定着装置を構成する定着部材に関し、長手方向とは記録材の搬送方向および記録材の厚さ方向に直交する方向である。また、定着装置を構成する定着部材に関し、短手方向とは長手方向に直交する方向（記録材の搬送方向）である。また、記録材に関し、幅方向とは上述の長手方向に平行な方向（長手方向に対応する方向）である。

定着装置を備える画像形成装置では、記録紙の搬送方向に直交する幅方向において様々な幅（紙幅）の記録紙のプリントが可能であり、この装置でプリント可能な最大幅の記録紙を大サイズ紙、それよりも紙幅が狭い記録紙を小サイズ紙と呼ぶ。そして、小サイズ紙を連続プリントするとき、ニップ部を形成する両方の定着部材の長手方向の端部における昇温を非通紙部昇温と呼ぶ。

図２は、本実施形態のフィルム加熱方式の定着装置１３０の概略構成を示す断面図である。定着装置１３０は、ヒータ（加熱体）１３２と、ヒータ１３２を保持するガイド部材（保持部材）１３１と、ガイド部材１３１に外嵌されている無端状（円筒状）で耐熱性のフィルム１３３と、加圧部材としての加圧ローラ１３４を備えている。ヒータ１３２とフィルム１３３が対向する位置で、フィルム１３３と加圧ローラ１３４との間に、定着ニップ部（以下、ニップ部）Ｎが形成されている。

ここで、第１の定着部材であるフィルム１３３と第２の定着部材である加圧ローラ１３４は、たがいに圧接してニップ部Ｎを形成する一対の回転体に相当する。また、ヒータ１３２は、フィルム１３３の内周側に配置され、フィルム１３３が摺動可能な摺動部材に相当する。以下、各構成部材について説明する。

１）ガイド部材１３１
ガイド部材１３１は耐熱樹脂によって形成された部材であり、ヒータ１３２を支持するとともに、フィルム１３３の搬送ガイドを兼ねている。ガイド部材１３１の材質としてはポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、液晶ポリマー等の加工性に優れた高耐熱性樹脂や、これらの樹脂とセラミックス、金属、ガラス等複合材料で構成できる。本実施形態では、液晶ポリマーを用いた。

２）ヒータ１３２
ヒータ１３２には、一般的にセラミックヒータが使用される。ヒータ基板には、アルミナや窒化アルミ等のセラミックから成る良熱伝導性、絶縁性のセラミック基板（以下、基板）が用いられる。基板の厚みは、熱容量を小さくするために約０．５～１．０ｍｍの厚さが適当であり、短手方向の長さが約１０ｍｍ、長手方向の長さが約３００ｍｍの長方形に形成されている。

ヒータ１３２の一方の面（表面）には、長手方向に沿って抵抗発熱体１３５が形成されている。抵抗発熱体１３５は、銀パラジウム合金やニッケル錫合金、酸化ルテニウム合金等を主成分とするものであり、スクリーン印刷等により厚さ約１０μｍ、短手方向の長さが１～５ｍｍ程度に形成具備される。

ヒータ基板および抵抗発熱体１３５の上部には、電気絶縁層としての絶縁ガラス１３６がオーバコートされている。絶縁ガラス１３６は、抵抗発熱体１３５と外部導電性部材（フィルム１３３の導電性層）との絶縁性を確保する他、機械的な損傷を防止する役割などを備える。絶縁ガラス１３６の厚さとしては、２０～１００μｍ程度が適当である。この絶縁ガラス１３６は、フィルム１３３が摺動する摺動層としての役割も備えている。

３）フィルム１３３
エンドレスベルトとしてのフィルム１３３は、ヒータ１３２を保持しているガイド部材１３１に外嵌されている。フィルム１３３は、内周長（長手方向に直交する断面内）が、ヒータ１３２を支持しているガイド部材１３１の外周長よりも大きくなるよう設けられている。従って、フィルム１３３は周長に余裕をもってガイド部材１３１に外嵌されている。

フィルム１３３は、ニップ部Ｎにおいてヒータ１３２の熱を効率よく被加熱材としての記録材に与えるため、フィルム膜厚が２０～７０μｍの耐熱性のあるＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等の単層フィルム、あるいは、複合層フィルムを使用できる。複合層フィルムとして、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳもしくはＳＵＳを基層とする。

そして、外周に定着性向上を目的としたシリコーンゴム等の弾性材料にＺｎＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＣ、金属ケイ素等の熱伝導フィラーを混入した材料で構成される弾性層を備える。さらに、最外表面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＰＥＳ等をコーティングした複合層フィルムを備える。このような構成で使用されるのが、一般的である。

本実施形態では、基層として膜厚５０μｍのフィラー混入により導電化されたポリイミド、弾性層として厚さ２４０μｍのシリコーンゴム－熱伝導フィラー混合層、さらに最外表面にＰＴＦＥをコーティングしたものを用いた。ここで、ＰＴＦＥはポリテトラフルオロエチレンである。そして、ＰＦＡは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、ＦＥＰはテトラフルオロエチレン ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ＰＥＳはポリエーテルスルホンが用いられる。

４）加圧ローラ１３４
加圧ローラ１３４は、フィルム１３３を挟んでヒータ１３２との間にニップ部Ｎを形成し、かつ、フィルム１３３を回転駆動するための部材である。加圧ローラ１３４は、ＳＵＳ、ＳＵＭ、Ａｌ等の金属製芯金と、その外周側にシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムあるいはシリコーンゴムを発泡して形成された弾性層を備えた弾性ローラである。加圧ローラ１３４は、この弾性層の上にＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性層を形成したものであってもよい。本実施形態では、アルミ芯金を用い、弾性層には厚さ４．０ｍｍのシリコーンゴムを用いた、また、離型層には、厚さ５０μｍのＰＦＡを用いた。

５）サーミスタ１３８
サーミスタ１３８は、セラミックヒータ１３２の長手方向中央部の温度を検出するための温度検出手段としての素子である。サーミスタ１３８によって検出される温度は、エンジンコントローラ（図示せず）に入力される。サーミスタ１３８は、ＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｒｒｉｃｉｅｎｔ）サーミスタであり、温度上昇に伴い抵抗値が小さくなる。

セラミックヒータ１３２の温度はエンジンコントローラで監視され、エンジンコントローラ内部で設定されている目標温度と比較することによって、ヒータ１３２に供給する電力が調整されている。これにより、ヒータが目標温度を維持するようにヒータへ供給する電力が制御されている。

（均一化処理）
本実施形態においては、後に詳述するように、小サイズ紙を連続通紙する後に大サイズ紙の通紙がある場合、小サイズ紙の通紙終了後で大サイズ紙の通紙前に非通紙部昇温を抑えるための冷却として均一化処理を行う。ここでは、予め均一化処理について説明しておく。本実施形態における均一化処理は、ヒータを低温状態で加熱しつつフィルムおよび加圧ローラを作動（回転）させるもので、均一化回転ともいう。

図３は、紙幅１０４．７ｍｍのＣＯＭ１０サイズ（小サイズ）の封筒を２０枚連続で通紙した場合の、通紙域と非通紙域のフィルム１３３の表面温度の差である。例えば、１５ｐｐｍのスループット（４秒／枚）で通紙した場合、通紙終了までに８０秒かかり、通紙終了時の温度差は約４５℃である。この直後に紙幅２１０ｍｍのＡ４サイズ紙（大サイズ紙）を通紙すると、ＣＯＭ１０サイズでの非通紙域に対応する部分において、高温オフセットが発生する。

ここで、本実施形態では、高温オフセットを防止するため、小サイズ紙の通紙終了後で大サイズ紙をニップ部に通紙（搬入）する前に、フィルム１３３の長手方向の温度分布を均一化する均一化処理を行った。小サイズ通紙直後は、非通紙域のフィルム温度がある程度下がるまで次回のプリントを待機させることが有効であるが、フィルムを停止状態で待機させた場合には温度が低下するまでにはかなり長い時間を要してしまう。これに対して、ヒータを低温状態で加熱しつつフィルムおよび加圧ローラを作動（回転）させる均一化処理を行った場合には、停止状態で待機させた場合よりも過昇温した非通紙域の温度を早く低下させることができる。

そして、この装置ではフィルムの通紙域と非通紙域での温度差を１０℃未満にすることで高温オフセットは発生しなくなることが分かっている。因みに、１５ｐｐｍのスループットで小サイズ紙である封筒を２０枚連続で通紙した後に、均一化処理を６０秒間行うことで、通紙域と非通紙域の温度差は約８℃になり、次に通紙される大サイズ紙であるＡ４サイズ紙での高温オフセットは発生しなくなった。この場合のトータル時間は１４０秒（８０秒＋６０秒）である。

これに対し、紙間時間を長くすることにより６ｐｐｍのスループット（１０秒／枚）で小サイズ紙である封筒の２０枚全部を連続通紙した場合、小サイズ紙の通紙終了までに２００秒かかる。ここで、紙間時間とは、既述したように、２枚以上連続でプリントを行う場合の、ニップ部を先行紙の後端が通過してから後続紙の先端がニップ部に突入するまでの時間のことである。より具体的には、先行する記録材の後端がレジストローラ対１０４（図１）を抜けてから、後続の記録材の先端が同じレジストローラ対１０４に到達するまでの時間である。

ここで、通紙終了時の温度差は約２４℃となる。そして、その後に均一化処理を２０秒間行うことで、通紙域と非通紙域の温度差が約９℃になり、次に通紙される大サイズ紙であるＡ４サイズ紙での高温オフセットが発生しなくなった。この場合のトータル時間は２２０秒（２００秒＋２０秒）である。

このトータル時間２２０秒は、１５ｐｐｍのスループットで小サイズ紙の２０枚全部を連続通紙した後に均一化処理を行うという前述したトータル時間１４０秒よりも長くかかる。しかし、１５ｐｐｍのスループットで連続通紙する小サイズ紙の枚数を全部（２０枚）でなく、最後の所定枚数を除く枚数とする場合には、トータル時間を１４０秒よりも短く（トータル時間を１１８秒）することが可能である。これについては、図６に関連して後に詳述する。

ここで、図３に関し、小サイズ紙の通紙終了時（均一化処理を行う前）の通紙域と非通紙域の温度差が、後者（約２４℃）の方が前者（約４５℃）に比べて小さいのは、２つの理由が挙げられる。第一に、紙間時間が２．５秒（４秒－１．５秒）から８．５秒（１０秒－１．５秒）に長くなったため、紙間時間に温度の均一化がされ易くなったことが挙げられる。第二には、紙間時間が長くなることにより、紙間時間で加圧ローラが温まり易くなり、定着するのに必要な電力が少なくなったことが挙げられる。

そのため、ＣＯＭ１０サイズの封筒を１５ｐｐｍで通紙していた場合よりも、６ｐｐｍで通紙していた場合の方が通紙域と非通紙域の温度差が小さくなり、均一化処理を行う時間は短くなる。

このような背景から、後で大サイズ紙通紙を行う場合、小サイズ紙の通紙はスループットが遅いほど均一化処理を行う時間は短くて済む。一方、後で大サイズ通紙を行わない場合、小サイズ紙のスループットは速いほど生産性は高くなる。そこで、本実施形態では、小サイズ紙プリント中に大サイズ紙のプリント信号を受信した場合にのみ、小サイズの最後の所定枚数（スループットダウン枚数）に対する通紙のスループットを落とす（遅くする）。これにより、均一化処理を行う時間を短くする。そして、トータル時間を削減することができる（これについては、図６に関連して後に詳述する）。

（スループットダウン制御）
図４は、本実施形態における小サイズ紙を通紙する場合のフローチャートである。まず、Ｓ１００１においてプリント指示を受け印刷動作を開始した場合に、図４に示すフローチャートが開始される。次に、Ｓ１００２において、端部昇温カウンタの設定を行う。ここで、端部昇温カウンタとは、端部昇温を生じる小サイズ紙の通紙枚数（通過枚数）を計測するカウンタであり、後述するように。小サイズ紙の通紙枚数を重み付けして計測可能である。

本実施形態では、端部昇温カウンタという指標を用いて、制御部２００（図１）がスループットダウン制御を行うかどうかを決定する。このカウンタは、通紙域と非通紙域のフィルムの温度差がどの程度あるかの指標である。具体的には、小サイズ紙を多く通紙された場合に大きくなるよう設定される。

ここでは、前のプリントが大サイズ通紙であった場合や、前プリントが小サイズ通紙であっても通紙終了からある程度時間が経過している場合など、通紙域と非通紙域のフィルムの温度差が小さいと予測される場合には、初期値をゼロと設定する。また、前のプリントが小サイズ通紙であり、通紙終了から時間があまり経過していない場合には、小サイズの通紙枚数や経過時間に応じて初期値の設定を行う。

次に、Ｓ１００３では、エンジンコントローラから通紙終了までの通紙情報を受け取る。具体的には、通紙する用紙の紙幅やそれらの通紙枚数の情報などである。Ｓ１００４では、Ｓ１００３で取得した情報から、最大紙幅である２１０ｍｍ未満の用紙の枚数を端部昇温カウンタに加算する。この際には、通紙する用紙の紙幅によってカウンタの重み付けを行ってもよく、紙幅が狭い（小さい）ほど重み付けが重く（重み付け係数を大きく）するように設定する。

次に、Ｓ１００５では、表１に示すように予め設定された関係に基づいて、端部昇温カウンタの値に応じてスループットダウン枚数Ｘを決定する。ここで、スループットダウン枚数Ｘとは、小サイズ紙の連続通紙で発生した端部昇温に対し小サイズ紙の後の大サイズ紙の通紙への影響を抑えるように、均一化による冷却のためスループットを遅くする対象となる小サイズ紙に関する所定枚数のことである。すなわち、本実施形態では、小サイズ紙の連続プリントにおいて、残りＸ枚に対しスループットを遅くする（ダウンさせる）。

スループットダウン枚数Ｘを決定することは、第１のスループットから第２のスループットへ変更する（遅くする）変更タイミングを決定することとなる。すなわち、例えば小サイズ紙を連続して２０枚通紙するとき、端部昇温カウンタによりスループットダウン枚数Ｘが３枚と決定されれば、スループットの変更タイミングは、１８枚目の小サイズ紙の先端がレジストローラ対１０４（図１）に到達したときとなる。そして、端部昇温カウンタの値に応じて変更タイミングは異なるため、変更タイミングを複数備えていると言える。

表１に示すように、制御部２００（図１）は、端部昇温が基準値（端部昇温カウンタの値が１１）より大きいもしくは前記基準値と等しい場合、第１のスループットから第２のスループットへの変更を端部昇温に応じた変更タイミングで行う。一方、端部昇温が基準値（端部昇温カウンタの値が１１）より小さい場合、第１のスループットから第２のスループットへの変更を行わない。

Ｓ１００６では、印刷中の用紙よりも幅広なプリント信号を受信したかどうか判断を行う。すなわち、小サイズ紙について、単位時間あたりの定着処理枚数として第１のスループット（１５ＰＰＭ）で連続して定着処理を行っている途中で、大サイズ紙に対する定着処理を含む画像形成の指示信号を受信したかどうか判断を行う。

この信号を受信した場合にはＳ１００７に進み、受信していない場合にはＳ１００８に進む。Ｓ１００７では、予め決定されたスループットダウン枚数に従って、印刷終了からＸ枚前の段階でスループットダウン制御を行う。スループットダウン制御を行う場合には、定着性能が向上する（通紙部と非通紙部の温度差が均一化され易く、非通紙部での発熱量が電力投入が抑えられることで少なくなる）。このため、ヒータの目標温度を下げることができる。

次に、Ｓ１００８では印刷動作終了かどうかの判断を行い、終了していない場合にはＳ１００６に戻り、終了した場合にはフローチャートが終了する。

ここで、表１のスループットダウン枚数は、以下に示すことを踏まえて決定されている。まず、通紙域と非通紙域の温度差について、飽和する温度差はスループットによって変わる。例えば、１５ｐｐｍで通紙した場合の温度差は約４９℃であり、６ｐｐｍで通紙した場合の温度差は約２４℃である。

そして、１５ｐｐｍで通紙中の温度差が２４℃を超えていた場合、スループットダウンすることにより、６ｐｐｍでの飽和温度差である２４℃に徐々に近づいていく。飽和温度（一定圧力における一定温度）に近づくまでにかかる時間（枚数）はスループットダウン制御を行う前の温度差によって変わる。そこで、温度差を示す端部昇温カウンタの値に応じてスループットダウン枚数を変更し、生産性が最も高くなるよう制御を行う。

上記のフローチャートに従い、小サイズ通紙のスループットダウンを行うことで、非通紙域の温度上昇を抑え、次のプリントまでの均一化処理（均一化回転）の時間を短くすることができる。以下、これらの効果を確かめるために実験を行った。

＜実験１＞
ＣＯＭ１０サイズの封筒を２０枚連続で通紙した後に、高温オフセットを発生させずにＡ４サイズ紙を通紙できるまでの時間を、スループットダウン制御の有無で比較した。ここで、スループットダウン制御を行う場合のスループットダウン枚数について、フローチャートに則り、決定する。Ｓ１００１において、定着器は十分に冷えた状態から実験は開始されたため、端部昇温カウンタの初期値を０とした。

次に、Ｓ１００３において、印刷終了までのＣＯＭ１０サイズの封筒の通紙が２０枚であるという情報を受信する。Ｓ１００４において、端部昇温カウンタの加算を行うが、ＣＯＭ１０サイズの封筒はＡ４サイズ紙に比べて紙幅が十分に狭いため、端部昇温カウンタの重みづけを２倍とした。そのため、端部昇温カウンタは４０となる。

Ｓ１００５において、表１を参照することにより、スループットダウン枚数は３枚と決定される。そのため、図５に示す通り、スループットダウン制御を行う場合には、１枚目から１７枚目までは１５ｐｐｍのスループット（第１のスループット）で通紙されるが、１８枚目以降は６ｐｐｍのスループット（第２のスループット）で通紙されることになる。

図６に、スループットダウン制御（ＴＤ制御）ありの場合と、ＴＤ制御なしの場合において、フィルムの通紙域と非通紙域の温度差の時間推移を示す。まず、ＴＤ制御なしの場合には、２０枚通紙終了まで１５ｐｐｍ（１枚４秒）で通紙され、プリント終了時には温度差は約４５℃に達する。この状態から均一化回転で冷却を開始し、高温オフセットが発生しなくなる温度差１０℃未満になるまでに、６０秒程度かかることを示している。

一方、ＴＤ制御ありの場合には、１８枚目以降（残３枚）で紙間時間が長くなり投入電力も下がるため、徐々に温度差は緩和され２０枚目終了時点（プリント終了時）では約２４℃まで下がる。この状態から均一化回転で冷却を開始した場合、約２０秒で次のプリントを開始することができる。

ここで、「ＴＤ制御なし」と「ＴＤ制御あり」のどちらの場合も、１００秒付近で温度差が約２４℃であるにも関わらず、それ以降の傾きが変わることについて説明する。これは、温度差の値はどちらも同じであるが、温度の絶対値は両者異なっていることに起因する。まず「ＴＤ制御なし」の場合は、温度差が約２４℃である１００秒付近でプリント終了から２０秒程度経過しているため、通紙域のフィルム温度が１１５℃、非通紙域のフィルム温度が１３９℃である。

一方、「ＴＤ制御あり」の場合は、温度差が約２４℃である１００秒付近でプリント終了直後であるため、通紙域のフィルム温度は１５０℃、非通紙域のフィルム温度は１７４℃である。この両者を比較した場合、「ＴＤ制御あり」の方が温度の絶対値が高いため、温度差が小さくなるのが早い。

ここで、小サイズ紙の通紙後に大サイズ紙が通紙可能になるまでに必要な時間について比較する。表２に、ＴＤ制御ありの場合と、ＴＤ制御なしの場合とにおける小サイズ通紙と均一化回転にかかる時間を示す。ＴＤ制御ありの場合は、小サイズ通紙の時間は長くなるものの、均一化回転にかかる時間は短くなるため、トータルの時間は短くなる。

そして、小サイズ紙のみの通紙を行う場合は、ＴＤ制御を行わず、１５ｐｐｍ（１枚４秒）で流し続けるため、８０秒間で通紙を終了することができる。

本実施形態では、小サイズ紙の後に大サイズ紙を連続して通紙する場合にＴＤ制御を行うことにより、生産性を高くすることができる。そして、小サイズ紙のみを通紙する場合は、ＴＤ制御を行わないようにする。

本実施形態では、ダウン後のスループットを１種類（６ｐｐｍ）としたが、ダウン後のスループットを異なる１種類（１５ｐｐｍより遅い６ｐｐｍ以外のスループット）としても良い。また、ダウン後のスループットを複数種類用意し、適当なスループットを選択（端部昇温カウンタの値に応じてスループットを選択）するようにしてもよい。

また、本実施形態では、小サイズ通紙中のスループットが１５ｐｐｍで一律であるモードにスループットダウン制御を適用する例を示したが、以下のようなモードにスループットダウン制御を適用することもできる。すなわち、非通紙部の昇温防止として、小サイズ通紙のスループットを徐々に落としていくモードに本実施形態のスループットダウン制御を適用しても良い。

更に、定着モード（定着処理モード）など、小サイズ紙の通紙方法によって非通紙部の昇温具合が変わるため、端部昇温カウンタの重み付けを変更しても良い。ここで、定着モードとしては、定着装置１３０のみを用いる通常モードと、定着装置１３０及び第２の定着装置（不図示）の両方を使用するグロスモードがある。グロスモードにおいては、画像の光沢を向上させるべく、記録材に仮定着されたトナー像を加熱加圧する。

また、複数ユーザで装置を共有して使用可能な場合には、小サイズ紙と大サイズ紙のプリント指示が同一ユーザの場合にのみ、小サイズ紙の後に大サイズ紙を連続して通紙する場合にＴＤ制御を行うか否かの判断を行うようにしても良い。

本実施形態によれば、小サイズ紙と大サイズ紙を連続してプリントする場合にのみ所定のタイミングでスループットダウン制御を行うことで、均一化処理にかかる時間が短くなりプリントにかかるトータル時間を削減することができる。そして、小サイズ紙のみを通紙する場合と、小サイズと大サイズを連続して通紙する場合の両方において、生産性を高く維持できる。

《第２の実施形態》
第１の実施形態では、小サイズ紙の通紙状況からフィルムの通紙域と非通紙域の温度差を予測し、小サイズ紙の後に大サイズ紙を連続して通紙する場合にＴＤ制御を行うか否かの判断をした。しかし、大サイズ紙と小サイズ紙の混載で通紙した場合など、温度差の予測が難しい場合があった。本実施形態では、ヒータ裏に配置され、ヒータに供給する電力を調整するためのサーミスタとは別に、非通紙域の温度を測定するためにサーミスタを新たに配置することで、通紙域と非通紙域のフィルムの温度差をより精度良く予測する。

本実施形態における画像形成装置１００と定着装置１３０の基本構成は、第１の実施形態と同様であり、同じ構成部材については同じ番号を付しその説明は省略する。

（中央サーミスタおよび端部サーミスタ）
図７は、本実施形態のフィルム１３３内部におけるヒータ１３２の長手方向の断面図である。第１の実施形態と異なる点は、長手方向の中央付近に配置される中央サーミスタ１３８の他に、長手方向の端部付近に端部サーミスタ１３９が配置されていることである。

ここで、本実施形態の定着装置における長手方向の具体的な位置関係を記す。発熱体１３５の長手方向の長さは、例えば２２２ｍｍである。これは、定着装置の長手方向において最大サイズの紙種を通紙した場合、その紙種の端部の定着性を満足するのに必要な長さに応じて決定する。また、長手方向について、発熱体の中心と用紙の中心を合わせてある。

そして、中央サーミスタ１３８は、発熱体の中心に配置してある。これは、常に通紙域内にサーミスタが入るように設定しているためである。また、端部サーミスタ１３９に関しては、発熱体中心から１０５ｍｍの位置に配置してある。これは、定着装置の長手方向において、Ａ４用紙の幅よりも狭い用紙を通紙した場合の非通紙部の温度を測定できる位置である。

図８は、ＣＯＭ１０サイズの封筒を１５ｐｐｍのスループットで２０枚連続通紙を行った場合（小サイズ紙を連続で通紙した場合）における「通紙域と非通紙域のフィルム表面の温度差」と「中央サーミスタと端部サーミスタの温度差」の関係である。両者には相関があり、サーミスタの温度差（２つのサーミスタの検出温度の差）からフィルムの温度差をより精度良く予測可能である。本実施形態では、この検出温度の差を用いることで端部昇温の検出精度を向上させることができる。

（スループットダウン制御）
図９は、本実施形態のスループットダウン制御のフローチャートである。本実施形態では、中央サーミスタと端部サーミスタの温度差という指標を用いて、スループットダウン制御を行うかどうか決定する。

フローチャートについて、具体的に説明する。まず、Ｓ２００１において、プリント指示を受け印刷動作を開始した場合に、図９のフローチャートが開始される。次に、Ｓ２００２では、エンジンコントローラから、通紙終了までの通紙枚数の情報を受け取る。Ｓ２００３では、印刷中の用紙よりも幅広なプリント信号を受信したかどうか判断を行う。この信号を受信した場合にはＳ２００４に進み、受信していない場合にはＳ２００７に進む。

Ｓ２００４では、２つのサーミスタの温度差に応じて、予め設定されたスループットダウン枚数Ｙを決定する。表３にサーミスタの温度差とスループットダウン枚数の関係を示す。温度差が大きいほどスループットダウンが必要な枚数は多くなる。そして、温度差が３０℃未満の場合は、スループットダウン枚数が０枚であり、スループットダウン制御を行わないことを決定する。

Ｓ２００５では、印刷終了からＹ枚前（最後のＹ枚）に達しているかどうか判断を行う。達している場合はＳ２００６に進みスループットダウン制御（ＴＤ制御）を行い、達していない場合にはＳ２００４に戻り、スループットダウン枚数Ｙを再決定する。これにより、通紙中に非通紙域が昇温し、より早いタイミングでのスループットダウン制御にも対応することができる。因みに、第１の実施形態では、印刷中の用紙よりも幅広なプリント信号を受信する前にスループットダウン枚数を決定したが、本実施形態では印刷中の用紙よりも幅広なプリント信号を受信した後にスループットダウン枚数を決定することができる。

そして、Ｓ２００７では印刷動作終了かどうかの判断を行い、終了していない場合にはＳ２００３に戻り、終了した場合にはフローチャートが終了する。

上記のフローチャートに従うことにより、本実施形態によれば、端部昇温カウンタを用いる第１の実施形態よりも精度良くフィルム温度を予測することができる。例えば、小サイズ紙と大サイズ紙が交互に通紙された場合には、小サイズ紙が連続通紙される場合のように非通紙域の温度は大きく上がらないものの、端部昇温カウンタは加算される。このため、スループットダウン制御が不要な場合に行われることが考えられる。

一方、本実施形態では、小サイズ紙と大サイズ紙が交互に通紙された場合に、中央サーミスタと端部サーミスタの温度差は上がらないため、スループットダウン制御が行われない。その結果、よりトータルの生産性をアップすることができる。

（変形例）
上述した実施形態では、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の範囲内で種々の変形が可能である。因みに、上述した実施形態に記載された構成部品の寸法、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。

（変形例１）
上述した実施形態では、小サイズ紙の連続通紙の途中で大サイズの通紙を受信した場合、
小サイズ紙のスループットを最後の所定枚数として最後の記録材を含む連続した枚数を対象にして遅くする制御（スループットダウン制御）を行った。例えば、小サイズ紙を２０枚連続通紙するとき、フィルムにおける長手方向の中央部と端部の予測される温度差からスループットダウン枚数が３枚と判断されるとき、１８枚目から２０枚目においてスループットダウン制御を行った。

しかし、本発明はこのように最後の記録材を含む連続した所定枚数の場合に限られない。例えば、フィルムにおける長手方向の中央部と端部の予測される温度差からスループットダウン枚数が３枚と判断されるとき、最後の記録材を含まない連続した枚数として１７枚目から１９枚目においてスループットダウン制御を行っても良い。この場合、２０枚目については。１６枚目以前と同じスループットとする。

同様に、最後の記録材を含む（あるいは含まない）非連続の枚数を対象として、１６枚目、１８枚目、２０枚目において、スループットダウン制御を行っても良い（この場合、１７枚目、１９枚目については、１５枚目以前と同じスループットとする）。あるいは、１５枚目、１７枚目、１９枚目において、スループットダウン制御を行っても良い（この場合、１６枚目、１８枚目、２０枚目については、１４枚目以前と同じスループットとする）。

同様に、フィルムにおける長手方向の中央部と端部の予測される温度差からスループットダウン枚数が１枚と判断されるとき、小サイズの最後の記録材（２０枚目）の１枚のみを対象としてスループットダウン制御を行う場合に限られない。フィルムにおける長手方向の中央部と端部の予測される温度差からスループットダウン枚数が１枚と判断されるとき、最後の記録材でない記録材（例えば１９枚目）の１枚のみを対象としてスループットダウン制御を行っても良い。

（変形例２）
第１のスループットから第２のスループットへの変更（紙間時間の変更）は、第１のスループットの対象となる小サイズの記録材の後端と、次に第２のスループットの対象となる小サイズの記録材の先端との距離（紙間距離）を変更することでできる。この場合、小サイズの記録材の搬送速度を変更せずに行える。しかしながら、本発明はこれに限られない、
第１のスループットから第２のスループットへの変更（紙間時間の変更）を、第１のスループットの対象となる小サイズの記録材の後端と、次に第２のスループットの対象となる小サイズの記録材の先端との距離（紙間距離）を変更せずに行うこともできる。この場合、小サイズの記録材の搬送速度を変更（減速）して行う。

（変形例３）
上述した実施形態では、小サイズ紙に対し第１のスループットから第２のスループットへ変更する（遅くする）変更タイミングは小サイズ紙のニップ部の通過枚数に応じて選択されたが、第１のスループットの値に応じた選択もされ得る。また、小サイズ紙の紙幅の値に応じた選択もされ得る。また、小サイズ紙の定着モードに応じた選択もされ得る。

（変形例４）
上述した実施形態では、電子写真方式の画像形成装置を説明したが、これに限るものではない。また、画像形成装置に備わる制御部２００を、定着装置に備えるようにしても良い。

（変形例５）
第２の実施形態において、Ｓ２００４（温度検知素子の温度差に応じてスループットダウン枚数を決定）はＳ２００３（印刷中の用紙よりも幅広なプリント信号を受信）の後であったが、Ｓ２００４はＳ２００３の前であっても良い。

（変形例６）
上述した実施形態では、記録材として記録紙を説明したが、本発明における記録材は紙に限定されるものではない。一般に、記録材とは、画像形成装置によってトナー像が形成されるシート状の部材であり、例えば、定型或いは不定型の普通紙、厚紙、薄紙、封筒、葉書、シール、樹脂シート、ＯＨＰシート、光沢紙等が含まれる。なお、上述した実施形態では、便宜上、記録材（シート）Ｐの扱いを通紙などの用語を用いて説明したが、これによって本発明における記録材が紙に限定されるものではない。

１２０…トナーカートリッジ、１３０…定着装置（定着部）、２００・・制御部

Claims (15)

1. 記録材にトナー画像を形成するトナー画像形成部と、
   前記トナー画像を担持した前記記録材を挟持搬送し前記トナー画像を前記記録材に加熱定着するニップ部を形成する第１及び第２の定着部材を備える定着部と、
   前記記録材の搬送方向に直交する幅方向で第１のサイズより小さい第２のサイズの記録材に対して、単位時間あたりの定着処理枚数として第１のスループットで連続して定着処理を行っている途中で、前記第１のサイズの記録材に対する定着処理を含む画像形成の指示信号を受信した場合に、前記第２のサイズの最後の所定枚数に対し前記第１のスループットより遅い第２のスループットで定着処理を行う制御部と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２のサイズの記録材に対し定着処理を含む画像形成が終了した後、前記第１のサイズの記録材が前記ニップ部に搬入される前に、前記第１及び第２の定着部材を作動させて前記第１及び第２の定着部材の温度の均一化処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第１のスループットから前記第２のスループットへの変更タイミングを複数備え、前記第１のサイズの記録材の前記ニップ部における通過で生ずる前記第１及び第２の定着部材の少なくとも一方における前記幅方向に対応する長手方向の端部昇温に応じて前記変更タイミングを選択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、
   前記端部昇温が基準値より大きいもしくは前記基準値と等しい場合、前記第１のスループットから前記第２のスループットへの変更を前記端部昇温に応じた変更タイミングで行い、かつ、
   前記端部昇温が基準値より小さい場合、前記第１のスループットから前記第２のスループットへの変更を行わない、ことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記変更タイミングは、前記ニップ部を通過する前記第２のサイズの記録材の通過枚数に応じて選択されることを特徴とする請求項３または４に記載の画像形成装置。
6. 前記変更タイミングは、前記第１のスループットの値に応じて選択されることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記変更タイミングは、前記第２のサイズの値に応じて選択されることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記変更タイミングは、前記第２のサイズの記録材に対する定着モードに応じて選択されることを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記第１及び第２の定着部材の少なくとも一方において、前記第２のサイズの記録材の前記ニップ部を通過する領域に対応した第１の領域における温度を検出する第１の温度検出手段と、
   前記第１及び第２の定着部材の少なくとも一方において、前記第２のサイズの記録材の前記ニップ部を通過しない領域に対応した第２の領域における温度を検出する第２の温度検出手段と、
   を有し、
   前記変更タイミングは、前記第１及び第２の温度検出手段との検出温度の差に応じて、選択されることを特徴とする請求項３乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記第１のスループットから前記第２のスループットへの変更を、前記第１のスループットの対象となる前記第２のサイズの記録材の後端と、次に前記第２のスループットの対象となる前記第２のサイズの記録材の先端との距離を変更し、かつ前記記録材の搬送速度を変更せずに行うことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記第１のスループットから前記第２のスループットへの変更を、前記第１のスループットの対象となる前記第２のサイズの記録材の後端と、次に前記第２のスループットの対象となる前記第２のサイズの記録材の先端との距離を変更せずに、かつ前記記録材の搬送速度を変更して行うことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 前記第２のサイズの記録材について前記ニップ部の通過枚数を計測するカウンタを有し、前記カウンタの出力に応じて、前記指示信号を受信する前に前記所定枚数を決定することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記第１及び第２の定着部材の少なくとも一方において、前記第２のサイズの記録材の前記ニップ部を通過する領域に対応した第１の領域における温度を検出する第１の温度検出手段と、
    前記第１及び第２の定着部材の少なくとも一方において、前記第２のサイズの記録材の前記ニップ部を通過しない領域に対応した第２の領域における温度を検出する第２の温度検出手段と、
    を有し、
    前記第１及び第２の温度検出手段との検出温度の差に応じて、前記指示信号を受信した後に前記所定枚数を決定することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
14. 複数ユーザで使用可能であって、前記第１のサイズの記録材に対する定着処理を含む画像形成の指示と、前記第２のサイズの記録材に対する定着処理を含む画像形成の指示とが同一ユーザの場合にのみ、前記制御部は前記第１のスループットから前記第２のスループットへの変更を行うことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
15. 前記第１の定着部材は筒状のフィルムであり、前記第２の定着部材はローラであり、前記定着部は前記フィルムの内面に接触するヒータを有し、前記ニップ部は前記ヒータと前記ローラによって前記フィルムと前記ローラの間に形成されていることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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