(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向配置されてなる一対のローラ部材のうち、少なくとも一方に用紙の所定範囲を定着温度に加熱する加熱媒体が設けられ、これらローラ部材の間にトナー像が転写された用紙を挟持して搬送することによってトナー像を用紙上に定着する定着手段と、この定着手段の温度を上昇させる温度上昇モードと定着手段の温度上昇による過加熱を冷却により抑える冷却モードとを切り換えて定着手段を定着温度に制御する制御手段とを備えた画像形成装置の定着温度制御方法において、
上記制御手段は、画像形成工程において要求された画像形成条件による画像形成が終了した後にその画像形成条件に基づいて前記一対のローラ部材を回転させて冷却する回転冷却と停止させて冷却する静止冷却とを交互に行うことにより定着手段を定着温度まで冷却する冷却モードの動作時間を設定し、その設定された動作時間の間、冷却モードへの切換を行うようにしていることを特徴とする画像形成装置の定着温度制御方法。
【請求項２】
上記請求項１に記載の画像形成装置の定着温度制御方法において、
上記制御手段による冷却モードの動作時間の設定は、画像形成工程において要求された画像形成条件が小サイズの画像形成用紙であるときに行われるようになっていることを特徴とする画像形成装置の定着温度制御方法。
【請求項３】
上記請求項１または請求項２に記載の画像形成装置の定着温度制御方法において、
上記制御手段による冷却モードへの切り換えは、画像形成工程において要求された画像形成条件が小サイズの画像形成用紙でありかつその小サイズの画像形成用紙枚数が所定の設定枚数より多いときに、画像形成要求された最終画像形成用紙を定着手段から排出完了した後に行われるようになっていることを特徴とする画像形成装置の定着温度制御方法。
【請求項４】
上記請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の画像形成装置の定着温度制御方法において、
上記制御手段による定着手段の冷却モードへの切り換えは、画像形成工程において要求された画像形成条件が小サイズの画像形成用紙でありかつその小サイズの画像形成用紙枚数が所定の設定枚数より少ないときに、画像形成要求の最終画像形成用紙が定着手段から排出完了した後に禁止されるようになっていることを特徴とする画像形成装置の定着温度制御方法。
【請求項５】
上記請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の画像形成装置の定着温度制御方法において、
上記制御手段は、先に画像形成要求された小サイズの画像形成用紙枚数が所定の設定枚数より多く、かつ画像形成装置に次の画像形成要求がなされているときに、先の画像形成要求の最終画像形成用紙が定着手段から排出完了した後に冷却モードへの切換を行うと共に、画像形成装置の給紙手段よる次の画像形成用紙の給紙を行いつつ、次の画像形成工程の動作を上記冷却モードが終了するまで待機させるように制御していることを特徴とする画像形成装置の定着温度制御方法。
【請求項６】
上記請求項１に記載の画像形成装置の定着温度制御方法において、
上記画像形成条件は、画像形成装置の表示部に入力される用紙サイズおよび画像形成用紙枚数などの人為的な操作、または上記装置の給紙部から画像形成工程までの経路に配置される画像形成用紙検知センサにより検出されたＯＮ／ＯＦＦ信号によって設定されるようになっていることを特徴とする画像形成装置の定着温度制御方法。
【請求項７】
上記請求項１ないし請求項６のいずれか一つに記載の画像形成装置の定着温度制御方法において、
上記定着手段は通紙幅方向の中心に配置されたメインヒータ部と通紙幅方向の両側に配置されたサブヒータ部とを有する加熱ローラを備えることを特徴とする画像形成装置の定着温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ装置、ファクシミリ装置等の画像形成装置に搭載される定着手段を所定温度に制御するための定着温度制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複写機、プリンタ装置、ファクシミリ装置等の画像形成装置やこれらの複合機にあっては、ローラ部材の間にトナー像が転写された用紙を挟持して搬送することによってトナー像を用紙上に定着させる定着手段を備えている。この定着手段は、互いに対向配置されてなる一対のローラ部材のうち、少なくとも一方に用紙の所定範囲を定着温度に加熱する複数の加熱媒体が設けられ、この定着手段の温度を上昇させる温度上昇モードと定着手段の温度上昇による過加熱を冷却により抑える冷却モードとを制御手段によって切り換えて、定着手段を定着温度に制御することが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記構成の画像形成装置では、先の画像形成が終了した後に、次の画像形成に用いる用紙の大きさが前の画像形成と異なっている場合、例えば前の画像形成が小サイズの画像形成用紙で、次の画像形成が大サイズの画像形成用紙で行われる場合、ローラ部材の軸線方向（長手方向）に温度差が生じることになる。これは、先の画像形成が小サイズの画像形成用紙であるために、ローラ部材の用紙非通過部分の温度が上昇するからであり、この状態で、次の画像形成で大サイズの画像形成用紙を通過させると、上記温度の上昇している部分（ローラ部材の用紙非通過部分）での定着が過加熱によって過定着となり、用紙上のトナーの光沢性に変化が生じたり、過定着部分が高温オフセットを起し、ローラ部材にトナーが付着する恐れがある。また、最悪の時には、搬送される用紙がローラ部材に巻き付いてジャムの発生に至ることになる。
【０００４】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、画像形成用紙サイズおよび画像形成用紙枚数などの画像形成条件に基づいて定着手段の過加熱を冷却モードにより冷却し、過加熱による過定着を防止するのはもちろんのこと、迅速にかつ効率良く次の画像形成を開始可能な状態にすることができる画像形成装置の定着温度制御方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明では、互いに対向配置されてなる一対のローラ部材のうち、少なくとも一方に用紙の所定範囲を定着温度に加熱する加熱媒体が設けられ、これらローラ部材の間にトナー像が転写された用紙を挟持して搬送することによってトナー像を用紙上に定着する定着手段と、この定着手段の温度を上昇させる温度上昇モードと定着手段の温度上昇による過加熱を冷却により抑える冷却モードとを切り換えて定着手段を定着温度に制御する制御手段とを備えた画像形成装置の定着温度制御方法を前提とする。
上記制御手段は、画像形成工程において要求された画像形成条件による画像形成が終了した後にその画像形成条件に基づいて前記一対のローラ部材を回転させて冷却する回転冷却と停止させて冷却する静止冷却とを交互に行うことにより定着手段を定着温度まで冷却する冷却モードの動作時間を設定し、その設定された動作時間の間、冷却モードへの切換を行うようにしている。
そして、上記制御手段によって、画像形成工程において要求された画像形成用紙サイズおよび画像形成用紙枚数などの画像形成条件による画像形成が終了した後に、その画像形成条件に基づく冷却モードの動作時間、例えば定着手段（各ローラ部材）の回転冷却時間および静止冷却時間を繰り返し行う積算時間を設定し、その設定された動作時間の間、冷却モードへの切換を行うようにしている。
【０００６】
この特定事項により、画像形成工程において要求された画像形成用紙サイズおよび画像形成用紙枚数などの画像形成条件、例えば、小サイズの画像形成用紙での画像形成が終了すると、その画像形成条件に基づいた冷却モードによる冷却動作時間が設定され、この冷却動作時間内において定着手段（各ローラ部材）を回転させて表面全体の温度を風により冷却させたり、各ローラ部材を静止させて内部に蓄熱されている蓄熱温度を温度の低下している部分（ローラ部材の用紙通過部分）に伝播させたりして、定着手段の過加熱が効率よく冷却されることになり、次の画像形成を迅速に開始可能な状態にすることが可能となる。
【０００７】
しかも、画像形成条件に基づいた冷却モードによる定着手段の冷却により、定着手段の過加熱による過定着が防止され、用紙上のトナーの光沢性に変化を生じさせることはなく、過定着部分の高温オフセットによるローラ部材へのトナー付着を防止し、搬送用紙のローラ部材への巻き付きによるジャムの発生を確実に防止することが可能となる。
【０００８】
特に、制御手段によるモード切り換えを具体的に示すものとして、以下の構成が掲げられる。
【０００９】
つまり、制御手段による冷却モードへの切り換えを、画像形成工程において要求された画像形成条件が小サイズの画像形成用紙でありかつその小サイズの画像形成用紙枚数が所定の設定枚数より多いときに、画像形成要求された最終画像形成用紙を定着手段から排出完了した後に行うようにしている。
【００１０】
この特定事項により、小サイズの画像形成用紙を所定の設定枚数よりも多く画像形成することで、ローラ部材の軸線方向（長手方向）での温度差が顕著になるが、画像形成要求された最終画像形成用紙を定着手段から排出完了した後に、その画像形成条件に基づいて設定された冷却動作時間の間、冷却モードによる定着手段の冷却が行われ、定着手段の過加熱が効率よく冷却されて次の画像形成を迅速に開始可能な状態にすることが可能となる。しかも、画像形成条件に基づいた冷却モードによる定着手段の冷却により、次の画像形成用紙は定着手段の過加熱による過定着が防止され、その用紙上のトナーの光沢性に変化を生じさせることもなく、ローラ部材へのトナー付着を防止し、搬送用紙のローラ部材への巻き付きによるジャムの発生を確実に防止することが可能となる。
【００１１】
これに対し、制御手段による定着手段の冷却モードへの切り換えを、画像形成工程において要求された画像形成条件が小サイズの画像形成用紙でありかつその小サイズの画像形成用紙枚数が所定の設定枚数より少ないときに、画像形成要求の最終画像形成用紙が定着手段から排出完了した後に禁止するようにしている場合には、小サイズの画像形成用紙を所定の設定枚数よりも少なく画像形成していると、ローラ部材の軸線方向での温度差がさほど顕著にはならないため、画像形成要求された最終画像形成用紙を定着手段から排出完了した後に、次の画像形成用紙の画像形成を引き続き行え、次の画像形成用紙の画像形成を迅速かつ安心して行うことが可能となる。
【００１２】
特に、制御手段を、先に画像形成要求された小サイズの画像形成用紙枚数が所定の設定枚数より多く、かつ画像形成装置に次の画像形成要求がなされているときに、先の画像形成要求の最終画像形成用紙が定着手段から排出完了した後に冷却モードへ切換えると共に、画像形成装置の給紙手段よる次の画像形成用紙の給紙を行わせつつ、次の画像形成工程の動作を上記冷却モードが終了するまで待機させるように制御している場合には、次の画像形成工程の動作により画像形成される画像形成用紙は定着手段による最適な定着温度での定着を行うことが可能となる。しかも、給紙手段による次の画像形成用紙の給紙を行わせつつ次の画像形成工程の動作を冷却モードが終了するまで待機させることで、冷却モードの終了と同時に次の画像形成工程の動作を行え、次の画像形成用紙の画像形成を迅速に行うことが可能となる。
【００１３】
更に、画像形成条件を、画像形成装置の表示部に入力される用紙サイズおよび画像形成用紙枚数などの人為的な操作、または上記装置の給紙部から画像形成工程までの経路に配置される画像形成用紙検知センサにより検出されたＯＮ／ＯＦＦ信号によって設定している場合には、制御手段による冷却モードへの切り換えが表示部に人為的な操作によって入力した画像形成条件に基づいて円滑に行える。また、画像形成用紙検知センサからのＯＮ／ＯＦＦ信号によって画像形成条件を設定する場合には、制御手段による冷却モードへの切り換えがより正確にかつ効率よく行える。
また、定着手段は通紙幅方向の中心に配置されたメインヒータ部と通紙幅方向の両側に配置されたサブヒータ部とを有する加熱ローラを備える場合に、効果的に加熱ローラを冷却できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本形態に係る定着温度制御方法を適用した画像形成装置１の内部を示す概略構成図である。本画像形成装置１は、多機能型のものであって、複写機、印刷機及びファクシミリ装置としての機能を兼ね備えている。この画像形成装置１は、プリンタ２、スキャナ３、自動原稿搬送装置４、排紙処理装置５及び給紙手段としての多段給紙装置６を装備している。以下、各部の構成について説明する。
【００１６】
自動原稿搬送装置４は、原稿搬送機構４１を備えており、原稿セットトレイ４０に載置された原稿をプラテンガラス３０上に搬送して位置決めし、スキャナ３によって画像が読み取られた原稿を原稿排出トレイ４２へ搬送して排出するようになっている。また、搬送不可能な原稿をプラテンガラス３０上に配置し得るように、自動原稿搬送装置４の一辺（図１における奥側の一辺）は枢支され、装置４全体の開閉が可能に構成されている。
【００１７】
スキャナ３は、自動読み取りモード及びマニュアル操作読み取りモードのいずれかを選択して設定することが可能となっている。前者の自動読み取りモードを選択した場合は、自動原稿搬送装置４によるプラテンガラス３０上への原稿の搬送と連動して、スキャナ３が原稿の画像を読み取る。後者のマニュアル操作読み取りモードを選択した場合は、マニュアル操作に応答して、プラテンガラス３０上に配置された原稿の画像をスキャナ３が読み取る。いずれのモードであっても、第１及び第２走査ユニット３１，３２を相互に所定の速度関係を維持しつつ移動させ、プラテンガラス３０上に配置された原稿の画像を第１走査ユニット３１によって露光し、第１及び第２走査ユニット３１，３２によって原稿からの反射光をレンズ３３へと導き、レンズ３３によって原稿の画像を光電変換素子（ＣＣＤ）３４上に結像する。このＣＣＤ３４は、原稿の画像を主走査方向に繰り返し走査して読み取り、原稿画像に基づく画像データを出力するようになっている。そして、スキャナ３は、原稿画像に基づく画像データによって、記録用紙の種別（後述する大サイズ紙または小サイズ紙）がつけられるようになっている。
【００１８】
プリンタ２は、スキャナ３からの画像データや外部装置（例えばパーソナルコンピュータ）からの画像データを入力し、この画像データによって示される画像を記録用紙に記録するものである。
【００１９】
このプリンタ２に備えられたプリンタ制御部２４は、画像形成手段としての電子写真プロセス部２０を制御したり、外部装置からの画像データを受け入れるためのインターフェイスの役目を果たす。画像制御部２５は、外部装置からの画像データに所定の画像処理を施したり、画像データに応じて光走査ユニット２２を駆動制御する。
【００２０】
電子写真プロセス部２０は、感光体ドラム２００、帯電ローラ２０１、光走査ユニット２２、現像ユニット２０２、転写ユニット２０３、クリーニングユニット２０４、及び除電ユニット（図示せず）等を備えている。感光体ドラム２００は、一方向に回転している。帯電ローラ２０１は、感光体ドラム２００表面を均一に帯電させる。光走査ユニット２２は、画像データに応じて変調された光ビーム（光像）を形成し、光ビームによって感光体ドラム２００表面を主走査方向に繰り返し走査して、感光体ドラム２００表面に静電潜像を形成する。現像ユニット２０２は、トナーを感光体２００表面に供給する。このトナーが感光体ドラム２００表面の静電潜像に付着して、トナー像が形成される。転写ユニット２０３は、下方から搬送されてきた記録用紙と感光体ドラム２００とを重ね合わせ、トナー像を感光体ドラム２００から記録用紙へと転写する。クリーニングユニット２０４は、感光体ドラム２００表面に残留しているトナーを除去する。除電ユニットは、感光体ドラム２００表面の電荷を除去する。
【００２１】
電子写真プロセス部２０の上方には、定着手段としての定着装置２３が配置されている。定着装置２３は、記録用紙を加熱及び加圧して、トナー像を記録用紙に定着させる。このトナー像が定着された後の記録用紙は、各排出ローラ２８によって搬送され、排紙処理装置５の中継パスユニット８へと受け渡される。
【００２２】
また、記録用紙の裏面にも画像を記録する場合には、記録用紙の搬送が一旦停止され、記録用紙が中継パスユニット８からプリンタ２へと逆向きに搬送される。プリンタ２では、分岐爪２５１を回転させ、分岐爪２５１により記録用紙を反転用搬送路２５０へと導き、記録用紙を反転用搬送路２５０通じて再び電子写真プロセス２０へと搬送し、これにより記録用紙の表裏を反転させ、記録用紙の裏面に画像を記録する。こうして表裏に画像を記録された記録用紙は、各排出ローラ２８によって搬送され、排紙処理装置５の中継パスユニット８へと受け渡される。
【００２３】
また、プリンタ２の下部には用紙給紙部２１が備えられている。この用紙給紙部２１は、記録用紙を積層して収容する用紙収容カセット２１０と、用紙収容カセット２１０から記録用紙を１枚ずつ分離して取り出し、記録用紙を電子写真プロセス部２０へと供給する給紙手段としての取り出しユニット２１１とを備えている。この取り出しユニット２１１により取り出された記録用紙は、転写ユニット２０３へと搬送され、更に定着装置２３を介して各排出ローラ２８により搬送される。この記録用紙は、定着装置２３の中央（後述する加熱ローラ２３１の軸線方向中央）に対し搬送方向と直行する中央を基準にして位置合わせしたセンタ基準で搬送される。尚、用紙収容カセット２１０は、画像形成装置本体から引き出すことができ、引き出した状態で、記録用紙を用紙収容カセット２１０に補給できるようになっている。
【００２４】
排紙処理装置５は、オプションであって、画像形成装置１に対して着脱自在であり、中継パスユニット８及び後処理ユニット９を備えている。
【００２５】
中継パスユニット８は、プリンタ２から記録用紙を受け取って、記録用紙を後処理ユニット９へと搬送する中継パス８４と、プリンタ２から記録用紙を一旦受け取り、記録用紙をプリンタ２へと戻すスイッチバックパス８３と、プリンタ２からの記録用紙を中継パス８４及びスイッチバックパス８３のいずれかに導くゲート板８１とを有する。ゲート板８１は、揺動可能であり、その先端を上方に向けると、記録用紙が中継パス８４へと導かれ、またその先端を下方に向けると、記録用紙がスイッチバックパス８３へと導かれる。
【００２６】
中継パス８４には、一方向に回転する搬送ローラ８５が設けられており、搬送ローラ８５によって記録用紙を後処理ユニット９へと導く。また、スイッチバックパス８３には、記録用紙を載置する載置板８６、及び正逆回転可能な搬送ローラ８７が設けられている。この搬送ローラ８７だけでなく、プリンタ２の各搬送ローラ２８も正逆回転可能である。記録用紙をスイッチバックパス８３へと導いたときには、記録用紙の後端をプリンタ２の搬送ローラ２８間に挟み込み、記録用紙を載置板８６上に載せた状態で、各搬送ローラ８７，２８を停止して、記録用紙の搬送を一旦停止する。この後、各搬送ローラ８７，２８を逆回転し、記録用紙をプリンタ２へと逆向きに搬送する。プリンタ２では、先に述べた様に分岐爪２５１により記録用紙を反転用搬送路２５０へと導き、記録用紙を反転用搬送路２５０を経て再び電子写真プロセス２０へと搬送し、記録用紙の裏面に画像を記録する。
【００２７】
後処理ユニット９では、記録用紙をプリンタ２から中継パス８４を通じて受け取り、記録用紙に対して後処理を施す。この後処理としては、ステープル処理やソート処理等がある。そして、この処理を行った記録用紙を、複数の排紙トレイ５６，５９のうちの一つに対して排紙するようになっている。
【００２８】
上記プリンタ２及び排紙処理装置５は多段給紙装置６上に載置されている。また、スキャナ３及び自動原稿搬送装置４は、システムラック７上に載置されている。多段給紙装置６の底には、各移動コロ６９及び各固定部６８が設けられている。各固定部６８を多段給紙装置６の底にねじ込んで、各固定部６８を床面から離間させ、各移動コロ６９によって多段給紙装置６を支持すれば、多段給紙装置６を移動させることができる。この状態で、多段給紙装置６、プリンタ２及び排紙処理装置５をシステムラック７の内側に移動させて配置する。この後、各固定部６８を回転し突出させて、各固定部６８を床面に接触させることにより多段給紙装置６を固定する。このとき、排紙処理装置５の中継パスユニット８とスキャナ３との間には、空間が形成される。
【００２９】
上記多段給紙装置６は、オプションであって、画像形成装置１に対して着脱自在である。多段給紙装置６においては、複数種類の記録用紙をそれぞれの用紙収容カセット６１，６２，６３に収納している。本形態の多段給紙装置６にあっては、上方に位置して比較的大サイズ（例えばＡ３サイズ）の記録用紙を収容可能な上側カセット６１と、この上側カセット６１の下方において並設され、使用頻度の高いサイズ（例えばＡ４サイズ）の記録用紙をそれぞれ収容可能な一対の下側カセット６２，６３とを備えている。
【００３０】
多段給紙装置６の内部には鉛直方向に延びる用紙ガイド通路６５が設けられており、各カセット６１，６２，６３から取り出された記録用紙は、この用紙ガイド通路６５を経てプリンタ２へ供給されるようになっている。このプリンタ２の下面には用紙ガイド通路６５に対応した位置に用紙受口２７が形成されており、用紙ガイド通路６５を経た記録用紙は用紙受口２７を通過してプリンタ２に導かれるようになっている。
【００３１】
上記上側カセット６１の排紙側（図中左側）には給紙手段としての取り出しユニット６１１が設けられている。この取り出しユニット６１１は、上側カセット６１に収容されている記録用紙を１枚ずつ分離して取り出し、その記録用紙を用紙ガイド通路６５及び用紙受口２７を経て電子写真プロセス部２０へと送り出すようになっている。尚、この上側カセット６１は、多段給紙装置本体としての給紙装置フレーム６６から図中手前側に引き出すことができ、引き出した状態で、記録用紙の補給が可能となっている。
【００３２】
次に、本発明の特徴部分である定着装置２３の構成を図２に基づいて説明する。
【００３３】
定着装置２３は、図２に示すように、加熱部材であるローラ部材としての加熱ローラ２３１（定着ローラ）と、この加熱ローラ２３１を加熱する加熱媒体としてのハロゲンヒータ２３２と、加熱ローラ２３１の温度を検出する温度検出手段を構成する温度センサ２３３と、制御手段としての制御回路（図示せず）と、上記過熱ローラ２３１と対をなすように対向配置された加圧ローラ２３４とを備えている。
【００３４】
ハロゲンヒータ２３２は、加熱ローラ２３１内部に配置されており、その軸線方向中央部において記録用紙のセンタ基準に合わせてランプを配置してなるメインヒータ部２３２ａと、このメインヒータ部２３２ａの軸線方向両側にそれぞれランプを配置してなるサブヒータ部２３２ｂとを備えている。このメインヒータ部２３２ａおよびサブヒータ部２３２ｂは、制御回路から通電されることによって、所定の発熱分布（中央部および左右両側部）で発光し、赤外線が放射され、加熱ローラ２３１の内周面を加熱するようになっている。そして、メインヒータ部２３２ａとサブヒータ部２３２ｂは、制御回路によってそれぞれ独立に温度制御される。尚、メインヒータ部２３２ａとサブヒータ部２３２ｂの分割方法は、上記構成に限定するものではなく、一方を基準とした分割方法など多数の分割方法が考えられる。
【００３５】
加熱ローラ２３１は、ハロゲンヒータ２３２（メインヒータ部２３２ａおよびサブヒータ部２３２ｂ）により所定の温度（ここでは２００℃）に加熱されて、定着装置２３のニップ部Ｋ（加熱ローラ２３１と加圧ローラ２３４との間のニップ部Ｋ）を通過する被加熱媒体である記録用紙を加熱するためのものである。また、加熱ローラ２３１は、その本体である芯金２３１ａと、記録用紙上のトナーがオフセットするのを防止するために芯金２３１ａの外周表面に形成された離型層２３１ｂとを備えている。
【００３６】
芯金２３１ａには、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属あるいはそれらの合金等が用いられる。尚、本実施例の芯金２３１ａとしては、直径４０ｍｍ、肉厚０．２ｍｍの鉄（ＳＴＫＭ）製のものを使用している。
【００３７】
離型層２３１ｂには、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂、シリコーンゴム、フッ素ゴム等が適している。尚、本実施例の離型層２３１ｂとしては、フッ素樹脂が適用されている。
【００３８】
加圧ローラ２３４は、鉄鋼、ステンレス鋼、アルミニウム等の芯金２３４ａの外周表面にシリコーンゴム等の耐熱弾性材層２３４ｂを有するように構成されている。加圧ローラ２３４の耐熱弾性材層２３４ｂの表面には、加熱ローラ２３１の場合と同様のフッ素樹脂による離型層が形成されてもよい。尚、本実施例における加圧ローラ２３４としては、直径４０ｍｍで、シリコーンゴムからなる耐熱弾性体層２３４ｂと、ＰＦＡチューブからなる離型層２３４ｃが設けられており、図示しないばね等の弾性部材により定着ローラに２００Ｎの力で圧接され、これにより、加熱ローラ２３１との間に幅が約６ｍｍのニップ部Ｋが形成されるよう構成されている。
【００３９】
制御回路は、ハロゲンヒータ２３２を用いた直接加熱方式によって加熱ローラ２３２を定着温度（２００°Ｃ）に制御するように構成されている。つまり、制御回路は、ハロゲンヒータ２３２（メインヒータ部２３２ａおよびサブヒータ部２３２ｂ）への通電により加熱ローラ２３１（定着装置２３）の温度を上昇させる温度上昇モードと、加熱ローラ２３１の温度上昇による過加熱を冷却により抑える冷却モードとに適宜切り換えて加熱ローラ２３１を定着温度に制御するように構成されている。
【００４０】
そして、上記制御回路は、画像形成工程において要求された記録用紙サイズおよび用紙枚数（画像形成用紙枚数）などの画像形成条件による画像形成が終了した後に、その画像形成条件に基づく冷却モードの動作時間を設定し、その設定された動作時間の間、冷却モードへの切換を行うようにしている。この冷却モードは、定着装置２３（加熱ローラ２３１および加圧ローラ２３４）の回転による冷却と、その回転冷却を停止させた静止による冷却とを交互に繰り返し行うことによりなされる。つまり、冷却モードにおける定着装置２３の回転冷却では、風の流れが生じ、この風によって加熱ローラ２３１の表面温度を低下させる効果があり、これに対し、定着装置２３を静止させる静止冷却では、加熱ローラ２３１内部での高温部分から低温部分への温度の伝播効率が促進され、加熱ローラ２３１内部の温度差を縮める効果があり、これにより、定着装置２３（加熱ローラ２３１）が効果的に冷却される。
【００４１】
次に、定着装置２３において、大サイズ紙と、小サイズ紙とに、それぞれ定着を行った場合における定着時のハロゲンヒータ２３２の温度分布状況について説明する。
【００４２】
ここで、小サイズの記録用紙とは、ハロゲンヒータ２３２（メインヒータ部２３２ａおよびサブヒータ部２３２ｂ）による加熱幅に比べて幅が狭い小幅記録用紙を意味する。一方、大サイズの用紙とは、加熱ローラ２３１の加熱幅程度のサイズの大幅記録用紙を意味する。定着要求される用紙サイズに対して、ハロゲンヒータ２３２の加熱幅を比較することにより、装置１は、記録用紙が大サイズか小サイズかを判定することができるようになっている。そして、大サイズ紙を定着する場合には、ハロゲンヒータ２３２から記録用紙への加熱ローラ２３１を介した熱流出もほぼ均一に生じ、したがって加熱ローラ２３１の温度分布も略均一となる。また、その略均一となる加熱ローラ２３１の温度は、定着温度域内に納まる。
【００４３】
これに対して、小サイズ紙を定着している最中の温度分布を示す図が、図３である。記録用紙が小サイズであるために、メインヒータ部２３２ａの加熱幅程度のサイズとなるので、図３に示すように、メインヒータ部２３２ａから記録用紙への熱流出はほぼ均一に生じ、したがってメインヒータ部２３２ａにおける温度分布はほぼ均一となる。しかし、メインヒータ部２３２ａとサブヒータ部２３２ｂの温度が異なり、また、サブヒータ部２３２ｂに接する部分に記録用紙が存在しないため、メインヒータ部２３２ａの熱がサブヒータ部２３２ｂのランプ側へと流出し、その熱はサブヒータ部２３２ｂ（ランプ）に蓄積されたり、メインヒータ部２３２ａよりも幅の狭い小サイズの記録用紙を用いるときには、メインヒータ部２３２ａの加熱幅と小サイズ用紙の通過部との間の一部の領域に蓄積される。特に、メインヒータ部２３２ａとサブヒータ部２３２ｂとの境界付近において、熱が蓄積しやすい。この場合、加熱ローラ２３１が平均としては定着温度域内にあるとしても、メインヒータ部２３２ａとサブヒータ部２３２ｂとの互いのランプの境界付近、あるいはメインヒータ部２３２ａよりも内部の一部領域では、定着温度以上になることが判る。
【００４４】
次に、制御回路による定着装置２３の定着温度制御方法の一例を図４および図５のフローチャートに基づいて説明する。
【００４５】
まず、図４にフローチャートのステップＳＴ１において、図示しないスタートボタンのＯＮ操作によって画像形成要求が行われると、ステップＳＴ２で、記録用紙が小サイズ紙（ハロゲンヒータ２３２の加熱幅に比べて幅が狭い小幅記録用紙）であるか否かを判定する。このステップＳＴ２の判定が、大サイズ紙（加熱ローラ２３１の加熱幅程度のサイズの大幅記録用紙）であるＮＯの場合には、ステップＳＴ３において、前回の画像形成時の用紙が小サイズ紙であったか否かを判定する。このステップＳＴ３の判定が、前回は小サイズ紙であったＹＥＳの場合には、ステップＳＴ４において、次の画像形成工程の動作によって送り出された、取り出しユニット２１１の用紙収容カセット２１０からの記録用紙、電子写真プロセス部２０へと供給される記録用紙、取り出しユニット６１１から用紙ガイド通路６５及び用紙受口２７を経た記録用紙、または多段給紙装置６の各カセット６１，６２，６３からの用紙ガイド通路６５を経た記録用紙を、電子写真プロセス部２０の手前のレジストローラ（図示せず）まで供給し、画像形成手前で待機させておく。
【００４６】
このとき、加熱ローラ２３１の表面温度の分布状況は、図６に実線で示すように、記録用紙の通紙直後ではその通紙領域付近においてかなり上昇していることが判る。
【００４７】
次いで、ステップＳＴ５において、制御回路の記憶部に記憶されているテーブルから、前回の画像形成時の用紙サイズや用紙枚数などの画像形成条件に基づく定着装置２３の冷却モードの作動時間を決定し、ステップＳＴ６で、上記ステップＳＴ５で決定した作動時間の間、定着装置２３を冷却モードに切り換える。この冷却モードでは、定着装置２３の加熱ローラ２３１を加圧ローラ２３４と共に回転させる回転冷却と、加熱ローラ２３１および加圧ローラ２３４の回転を停止させる静止冷却とを交互に行い、加熱ローラ２３１の表面温度を定着温度まで低下させることが行われる。この場合、冷却モードの作動時間は、加熱ローラ２３１および加圧ローラ２３４の回転冷却時間と静止冷却時間との積算時間によって決定され、制御回路の記憶部に記憶されているテーブルのなかから、前回の画像形成条件に基づくものが決定される。
【００４８】
このとき、加熱ローラ２３１の表面温度の分布状況は、図６に一点鎖線で示すように、冷却モードでの回転冷却によって、記録用紙の通紙直後から５秒経過後には全体的に２０°程度下降し、図６に二点鎖線で示すように、冷却モードでの静止冷却によって、記録用紙の通紙直後から１０秒経過後には軸線方向においてほぼ差がない程度まで冷却されている。
【００４９】
その後、ステップＳＴ７において、温度センサ２３３により、加熱ローラ２３１の表面温度が定着温度に冷却されるまで待機した後、ステップＳＴ８で、上記ステップＳＴ４で電子写真プロセス部２０の手前のレジストローラまで供給して待機させておいた記録用紙を電子写真プロセス部２０に供給し、画像形成を行う。このとき、前回の画像形成時の最終記録用紙は定着装置２３から既に排出完了しているものとする。
【００５０】
一方、上記ステップＳＴ２の判定が小サイズ紙であるＹＥＳの場合には、定着装置２３の冷却モードによる冷却を禁止して、ステップＳＴ８で、画像形成を行う。
【００５１】
また、上記ステップＳＴ３の判定が前回は大サイズ紙であったＮＯの場合にも、定着装置２３の冷却モードによる冷却を禁止して、ステップＳＴ８で、画像形成を行う。
【００５２】
それから、ステップＳＴ９において、次の画像形成要求があるか否かを判定し、次の画像形成要求があるＹＥＳの場合には、上記ステップＳＴ２に戻る一方、次の画像形成要求がないＮＯの場合には、図５のフローチャートのステップ１１に進む。
【００５３】
そして、図５のフローチャートのステップ１１において、前回の画像形成時の用紙が小サイズ紙であったか否かを判定し、小サイズ紙であったＹＥＳの場合には、ステップＳＴ１２で、前回の画像形成要求の最終記録用紙が定着装置２３から排出完了するまで待つ。それから、ステップＳＴ１３において、制御回路の記憶部のテーブルから、前回の画像形成時の用紙サイズや用紙枚数などの画像形成条件に基づく定着装置２３の冷却モードの作動時間を決定した後、ステップＳＴ１４で、上記ステップＳＴ１３で決定した作動時間の間、定着装置２３を冷却モードに切り換える。
【００５４】
その後、ステップＳＴ１５において、温度センサ２３３により、加熱ローラ２３１の表面温度が定着温度に冷却されるまで待機した後、ステップＳＴ１６で、メインヒータ部２３２ａおよびサブヒータ部２３２ｂをＯＮにし、定着装置２３の加熱ローラ２３１の温度を上昇させる温度上昇モード（メインヒータ部２３２ａおよびサブヒータ部２３２ｂのＯＮ／ＯＦＦモード）に切り換え、加熱ローラ２３１を定着温度に調整する。
【００５５】
一方、上記ステップＳＴ１１の判定が、前回の画像形成時の用紙が大サイズ紙であったＮＯの場合には、定着装置２３の冷却モードによる冷却を禁止し、ステップＳＴ１６で、定着装置２３を温度上昇モードに切り換え、加熱ローラ２３１を定着温度に調整する。
【００５６】
しかる後、ステップＳＴ１７において、温度上昇モードによる加熱ローラ２３１の定着温度調整を所定時間行った後、ステップＳＴ１８で、定着装置２３を省エネモードに切り換えてから、待機状態にする。この省エネモードでは、メインヒータ部２３２ａおよびサブヒータ部２３２ｂのＯＮ時間をいくぶん短くなるようにＯＮまたはＯＦＦし、定着温度をある程度下げた状態で温度調整する。
【００５７】
したがって、本実施形態では、画像形成工程において要求された用紙サイズおよび記録用紙枚数などの画像形成条件、例えば、小サイズの記録用紙での画像形成が終了すると、その画像形成条件に基づいた冷却モードによる冷却動作時間が制御回路の記憶部内のテーブルから決定され、その決定された冷却動作時間内において定着装置２３（加熱ローラ２３１および加圧ローラ２３４）を回転させて表面全体の温度を風により冷却させる回転冷却と、定着装置２３を静止させて内部に蓄熱されている蓄熱温度を温度の低下している部分（ローラ部材の用紙通過部分）に伝播させる静止冷却とを交互に行い、定着装置２３の加熱ローラ２３１の軸方向両側の過加熱が効率よく冷却されることになり、次の画像形成を迅速に開始可能な状態にすることができる。
【００５８】
しかも、画像形成条件に基づいた冷却モードによる定着装置２３の冷却により、加熱ローラ２３１の過加熱による過定着が防止され、記録用紙上のトナーの光沢性に変化を生じさせることはなく、過定着部分の高温オフセットによる加熱ローラ２３１および加圧ローラ２３４へのトナー付着を防止し、記録用紙の加熱ローラ２３１および加圧ローラ２３４への巻き付きによるジャムの発生を確実に防止することができる。
【００５９】
また、取り出しユニット２１１，６１１および多段給紙装置６による次の記録用紙の給紙を行わせつつ次の画像形成工程の動作を冷却モードが終了するまで待機させていることで、冷却モードの終了と同時に次の画像形成工程の動作を行え、次の画像形成用紙の画像形成を迅速に行うことができる。
【００６０】
更に、定着装置２３の冷却モードへの切り換えが、次の画像形成工程において要求された画像形成条件が小サイズの画像形成用紙であるときに、画像形成要求の最終画像形成用紙が定着装置２３から排出完了した後に禁止されるので、小サイズの記録用紙を連続して画像形成していても、加熱ローラ２３１の軸線方向での温度差がさほど顕著にはならないため、先の画像形成要求された最終記録用紙を定着装置２３から排出完了した後に、次の記録用紙の画像形成を引き続き行え、次の記録用紙の画像形成を迅速かつ安心して行うことができる。
【００６１】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の変形例を包含している。例えば、上記実施形態では、前回の画像形成時の用紙サイズのみを画像形成条件とし、この画像形成条件に基づいて制御回路の記憶部のテーブルから定着装置２３の冷却モードの作動時間を決定したが、前回の画像形成時の用紙枚数のみまたはこれも含めて画像形成条件とし、この画像形成条件に基づいて制御回路の記憶部のテーブルから定着装置の冷却モードの作動時間を決定するようにしてもよい。
【００６２】
また、上記実施形態では、スキャナ３による原稿画像に基づく画像データによって判別した前回の画像形成時の用紙サイズを画像形成条件としたが、画像形成装置の表示部に入力される用紙サイズおよび画像形成用紙枚数などの人為的な操作、または上記装置の給紙部から画像形成工程までの経路に配置される画像形成用紙検知センサにより検出されたＯＮ／ＯＦＦ信号によって画像形成条件が設定されるようにしてもよい。この場合、制御回路による冷却モードへの切り換えが、表示部に人為的な操作によって入力した画像形成条件に基づいて円滑に行える上、画像形成用紙検知センサからのＯＮ／ＯＦＦ信号、具体的には記録用紙の搬送経路での通過時間などによって画像形成条件を設定することが可能となり、制御回路による冷却モードへの切り換えがより正確にかつ効率よく行えることになる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、画像形成工程において要求された画像形成用紙サイズおよび画像形成用紙枚数などの画像形成条件での画像形成が終了すると、その画像形成条件に基づいた冷却モードによる冷却動作時間を設定し、この冷却動作時間内において定着手段を回転冷却させたり、各ローラ部材を静止冷却させて、定着手段の過加熱を効率よく冷却し、次の画像形成を迅速に開始可能な状態にすることができる。しかも、画像形成条件に基づいた冷却モードによる定着手段の冷却により、定着手段の過加熱による過定着を防止し、用紙上のトナーの光沢性に変化を生じさせることなく過定着部分の高温オフセットによるローラ部材へのトナー付着を防止し、搬送用紙のローラ部材への巻き付きによるジャムの発生を確実に防止することができる。
【００６４】
特に、画像形成条件が小サイズの画像形成用紙でありかつその小サイズの画像形成用紙枚数が所定の設定枚数より多いときに、最終画像形成用紙を定着手段から排出完了した後に冷却モードへの切り換えを行うことで、ローラ部材の軸線方向で顕著となる温度差を効率よく冷却して次の画像形成を迅速に開始可能な状態にすることができる。
【００６５】
これに対し、画像形成条件が小サイズの画像形成用紙でありかつその小サイズの画像形成用紙枚数が所定の設定枚数より少ないときに定着手段の冷却モードへの切り換えを禁止することで、次の画像形成用紙の画像形成を引き続き行え、次の画像形成用紙の画像形成を迅速かつ安心して行うことができる。
【００６６】
特に、小サイズの画像形成用紙枚数が所定の設定枚数より多くかつ画像形成装置に次の画像形成要求があるときに、先の画像形成要求の最終画像形成用紙を定着手段から完了した後に冷却モードへ切換えると共に、画像形成装置の給紙手段よる次の画像形成用紙の給紙を行わせつつ、次の画像形成工程の動作を冷却モードが終了するまで待機させることで、最適な定着温度で次の画像形成工程の画像形成用紙の定着を行うことができる。しかも、冷却モードの終了と同時に次の画像形成工程の動作を行え、次の画像形成用紙の画像形成を迅速に行うことができる。
【００６７】
更に、画像形成装置の表示部に入力される用紙サイズおよび画像形成用紙枚数などの人為的な操作により画像形成条件を設定することで、人為的な操作によって入力した画像形成条件に基づいて冷却モードへの切り換えを円滑に行うことができる。また、装置の給紙部から画像形成工程までの経路途中の画像形成用紙検知センサによるＯＮ／ＯＦＦ信号によって画像形成条件を設定している場合には、制御手段による冷却モードへの切り換えをより正確にかつ効率よく行うことができる。
また、定着手段は通紙幅方向の中心に配置されたメインヒータ部と通紙幅方向の両側に配置されたサブヒータ部とを有する加熱ローラを備える場合に、効果的に加熱ローラを冷却できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の内部を示す概略構成図である。
【図２】定着装置の概略構成を示す側面図である。
【図３】通紙前の状態での加熱ローラの温度分布状況をハロゲンヒータと共に示す図である。
【図４】制御回路による定着装置の定着温度制御方法の前半部分の流れを示すフローチャート図である。
【図５】制御回路による定着装置の定着温度制御方法の後半部分の流れを示すフローチャート図である。
【図６】加熱ローラの軸方向位置に対する表面温度の特性を示す特性図である。
【符号の説明】
１            画像形成装置
６            多段給紙装置（給紙手段）
６１１        取り出しユニット（給紙手段）
２１１        取り出しユニット（給紙手段）
２３          定着装置（定着手段）
２３１        加熱ローラ（ローラ部材）
２３２        ハロゲンヒータ（加熱媒体）
２３３        温度センサ
２３４        加圧ローラ（ローラ部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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