JP7073217B2 - 像加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は電子写真方式や静電記録方式を利用したプリンタ、複写機、ファクシミリ装置等の画像形成装置に関する。また、画像形成装置に搭載されている定着器や記録材に定着された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。

像加熱装置として、エンドレスベルト（定着フィルムとも言う）と、エンドレスベルトの内面に接触し通電により発熱するヒータと、エンドレスベルトを介してヒータとともにニップ部を形成するローラと、を有する装置がある。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。
近年、複写機やレーザープリンター等の画像形成装置に具備される像加熱装置において、消費電力の低減やウェイト時間短縮のニーズがある。像加熱装置を定着実行可能な状態とする立ち上げ時間の短縮は、大きなエネルギーを投入することでも可能となるが、省エネルギーの観点では好ましくない。そこで、像加熱装置を形成する各部材の熱容量を小さくする、あるいは、熱伝導性を高める手段として熱伝達を担う部材の厚みを薄くする、または、より高熱伝導性の材料を用いるなどの改良を実施することが提案されている（特許文献１）。かかる改良により、従来の像加熱装置と比較して省エネルギー化を図ることができるフィルム加熱方式の像加熱装置が具現化されている。

一方、更なる省エネを実現する像加熱装置として、記録材上に形成されたトナー画像部を選択的に加熱する構成（特許文献２）が提案されている。この構成は、ヒータの発熱範囲をヒータの長手方向（記録材Ｐの搬送方向に直交する方向）に対し、複数個の発熱ブロックに分割した分割ヒータである。分割ヒータは、記録材上のトナー像の有無に応じて、各発熱ブロックを選択的に発熱制御するものである。すなわち、記録材上にトナー像が無い部分（非画像部）においては、発熱ブロックへの通電を停止することで省電力化を図っている。

このように、従来の構成から部材の小径化や薄肉化による低熱容量化、部材の高熱伝導化や断熱化、および、必要な画像部のみを選択的に発熱する、など様々な観点からの改良や構成変更を行うことで、更なる省エネルギー化を進めている。これらの像加熱装置は、低熱容量化の構成としているため、記録材が定着ニップを通過することで定着部材や加圧部材から熱が奪われることになり、記録材後端にかけて定着性が悪化することがあった。これに対して、一枚の記録材内で先端から後端にかけて定着部材または加圧部材の周期でヒータの目標とする定着温度（以下、制御目標温度とする）を上昇させる技術（以下、記録材中温度制御）が導入されている（特許文献３）。

特開昭６３－３１３１８２号広報 特開平６－９５５４０号広報 特許４７５７０４６号広報

上述のように像加熱装置の低熱容量化に伴い実施している記録材中温度制御は、記録材上に形成された未定着のトナー像が定着ニップを通過することで定着部材や加圧部材から
熱量を奪っても、記録材の後端までの定着性を確実なものとするための制御である。トナー量が多い画像は、定着部材や加圧部材から奪う熱量が多くなるため、記録材後端にかけての定着性が厳しくなる。そのため、記録材中温度制御はトナー量が多くなる記録材全面にトナー像が形成される場合でも、記録材後端で熱量が不足しないように、記録材後端にかけて制御目標温度を高くするなどの制御で最適化されている。そのため、トナー量の少ない画像の場合、必要以上の熱量を記録材に与えることになる。その結果、必要以上の熱量が記録材に与えられた記録材が湾曲してしまうカール現象が発生することが判明した。

また、複数の発熱ブロックを有する分割ヒータを採用した像加熱装置は、画像情報に応じてトナー像部のみを選択的に発熱制御するものである。トナー像のある発熱ブロックは、記録材中温度制御で記録材後端にかけて制御目標温度を高く補正してもトナー像が熱を奪うことで問題とならないが、トナー像のない発熱ブロックは熱を奪うトナー像がないため記録材後端にかけて部材温度が昇温することになる。このような状態で連続した定着を行うと、画像のない発熱ブロックに相当する定着部材や加圧部材などは昇温が大きくなり、カールの悪化や耐久性の低下が課題となることも判明した。

さらに、トナー像のない発熱ブロックに相当する定着部材や加圧部材などが昇温するのに対して、トナー像のある発熱ブロックに相当する前記部材の温度は適正であるため、記録材が定着ニップを抜けた直後の前記部材の長手方向の表面温度が異なることになる。長手方向とは、記録材Ｐの搬送方向に直交する方向である。この状態で後続の記録材が定着ニップに到達すると、前記部材が昇温した部分では高温オフセットが発生することもある。高温オフセットは、記録材上のトナーに与える熱量が過多になることで発生する現象である。溶けすぎたトナーは粘度が低下し、記録材が定着フィルムから離れる際にトナー層内で分離して（なき分かれて）しまい、定着フィルム上にトナーが残ってしまうものである。定着フィルム上に残存したトナーは、定着フィルムの回転一周後に記録材上に定着されることになり、記録材に汚れを発生させてしまう。

本発明の目的は、記録材に形成される画像の種類に応じて、より適切な加熱制御が可能な像加熱装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の像加熱装置は、
ヒータと、内面に前記ヒータが接触する筒状のフィルムと、前記フィルムの外面に接触して前記外面との間に記録材を搬送するニップ部を形成する回転される加圧部材と、を有し、前記ヒータの熱を利用して記録材に形成された未定着トナー像を加熱する像加熱部と、
前記ヒータの温度を検知する温度検知部と、
前記温度検知部が検知する前記温度が所定の制御目標温度を維持するように前記ヒータに供給する電力を制御する制御部と、
前記未定着トナー像を形成するための画像情報を取得する取得部と、
を備え、
前記制御目標温度は、記録材を搬送方向に分割した複数の領域ごとに、前記画像情報に基づいて設定され、
前記複数の領域は、記録材を搬送方向に前記フィルムまたは前記加圧部材の周長で分割した複数の領域であることを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
記録材に未定着トナー像を形成する画像形成部と、
記録材に形成された未定着トナー像を記録材に定着する定着部と、
を有する画像形成装置において、
前記定着部が本発明の像加熱装置であることを特徴とする。

本発明によれば、記録材に形成される画像の種類に応じて、より適切な加熱制御が可能となる。

本発明の実施例に係る画像形成措置の断面図 本発明の実施例１に係る像加熱装置の断面図 本発明の実施例の温度制御の説明図 本発明の実施例の比較例の温度制御の説明図 本発明の実施例１の温度制御の説明図 本発明の実施例２のヒータの構成図 本発明の実施例２のヒータ制御回路図 本発明の実施例２の加熱領域の説明図 本発明の実施例２の加熱領域の説明図 本発明の実施例２のヒータ制御のフロー図 本発明の実施例２の温度制御の説明図 本発明の実施例２の温度制御の説明図 本発明の実施例２の温度制御の説明図 本発明の実施例２の加熱領域の説明図 本発明の実施例２の温度制御の説明図 本発明の実施例３の加熱領域の説明図 本発明の実施例３の比較例を説明するグラフ 本発明の実施例３の比較例の説明図 本発明の実施例３の温度制御の説明図 本発明の実施例３を説明するグラフ

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の断面図である。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プリンタ、複写機、ファクシミリ装置などが挙げられ、ここではレーザビームプリンタに適用した場合について説明する。

本実施例の画像形成装置１００は、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であるプリント信号を受信することで、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ビームプリンタである。外部装置と画像形成装置１００は、画像形成装置１００内の制御部としての制御回路４００を介して接続されている。制御回路４００は、外部装置からプリント信号を受信すると、以下の動作で画像形成が実行される。

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２０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に静電潜像を形成する。この静電潜像に対して現像ローラ１７からトナー（現像剤）が供給されることで、感光ドラム１９上の静電潜像は、トナー像（現像剤像）として現像される。同じ手順で４色分のトナー像がそれぞれ、一次転写ローラ２１に印加された転
写電界によって順次中間転写体（中間転写ベルト）１０３上に転写されることで順次重畳され、複数色からなるトナー像が中間転写体１０３上に形成される。中間転写体１０３上に転写されたトナー像は、中間転写体１０３と二次転写ローラ２２で形成される二次転写部で、二次転写ローラ２２に印加された転写電界により記録材Ｐ上に二次転写される。

記録材Ｐは、給紙カセット１１に積載格納されている。記録材Ｐは、給紙カセット１１から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、レジストローラ対１４を経て、中間転写体１０３上に形成されたトナー像と同期がとれたタイミングで、二次転写部に向けて搬送される。二次転写部で中間転写体１０３からトナー像が転写された記録材Ｐは、定着部（像加熱部）としての定着装置（像加熱装置）２００で加熱・加圧され、トナー像は記録材Ｐに加熱定着される。定着装置２００の加熱源は、制御回路４００から電力が供給されることで発熱する。定着されたトナー像を担持する記録材Ｐは、搬送ローラ対２６によって画像形成装置１００上部のトレイに排出される。

感光ドラム１９、帯電ローラ１６、ドラムクリーナー１８を含むクリーニングユニットと、現像ローラ１７とトナーが格納された現像ユニットと、が、プロセスカートリッジ１５として一体化され、画像形成装置１００に対して着脱可能に構成されている。プロセスカートリッジ１５は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色にそれぞれ対応して４つ設けられており、収容するトナーの色を除きそれぞれ同様の構成を有している。
上述した、感光ドラム１９、帯電ローラ１６、スキャナユニット２０、現像ローラ１７、転写ローラ２１、２２等が、記録材Ｐに未定着トナー画像を形成する画像形成部を構成している。

定着装置２００、プロセスカートリッジ１５等を含む画像形成装置１００の各種構成は、装置本体に設けられた駆動源としてのモータ３０から得られる駆動力により動作される。本実施例の画像形成装置１００は、記録材Ｐの搬送方向に直交する方向における最大通紙幅が２１６ｍｍであり、Ａ４サイズ［２１０ｍｍ×２９７ｍｍ］の普通紙を２３０ｍｍ／ｓｅｃの搬送速度で毎分４０枚をプリントすることが可能である。

２．定着装置（像加熱装置）の構成
図２は、本実施例の定着装置２００の模式的断面図である。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の外面に接触する加圧部材としての加圧ローラ２０８と、金属ステー２０４と、を有する。加圧ローラ２０８は、定着フィルム２０２を介してヒータ３００と共に定着ニップ部Ｎを形成する。

定着フィルム２０２は、筒状に形成された複層構成の高耐熱性定着フィルム２０２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の表面は、耐熱性に優れ、トナーの付着防止のため、ＰＦＡ等の離型性にすぐれた高機能フッ素樹脂を被覆した離型層としている。また、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高耐熱性ゴムを弾性層として形成することがある。本実施例では、弾性層を有する外径２４ｍｍのものを定着フィルム２０２として用いている。

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高耐熱性のゴム材質からなる弾性層２１０と、を有する構成となっている。かかる構成により加圧ローラ２０８として適切な硬度のものとすることで、定着装置２００の仕様に応じた定着ニップＮを得るものである。本実施例では、厚み４ｍｍの弾性層の外径２５ｍｍのものを加圧ローラ２０８として用いている。

ヒータ３００は、セラミックを基材とするヒータが使用されている。すなわち、ヒータ
３００は、アルミナ等の電気絶縁性が高く、熱伝導性に優れ、低熱容量のセラミック基板３０５を有している。このセラミック基板３０５の定着フィルム２０２と対向する側とは反対側の面に、基板長手方向（図面に垂直の方向、記録材搬送方向と直交する方向）に沿って銀パラジウム等からなる通電発熱抵抗層３０２（発熱体）が、スクリーン印刷等で形成されている。さらに、通電発熱抵抗層３０２の絶縁性を確保する目的で、５０μｍ程度の薄層の保護ガラス層３０７が、通電発熱抵抗層３０２を覆っている。

本実施例では、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を基材とするセラミック基板３０５を用いた。セラミック基板３０５における定着フィルム２０２の内面側には、定着フィルム２０２との摺動性を確保する目的での摺動ガラス層３０８が約１０μｍで形成されている。摺動ガラス層３０８には、定着フィルム２０２との摺動性を高めるために耐熱性に優れるフッ素系のグリス（不図示）を塗布している。

通電発熱抵抗層３０２は、ヒータ３００の長手両端に設けられた不図示の電極からＡＣ電圧が給電されることで発熱し、セラミック基板３０５、保護ガラス層３０７、摺動ガラス層３０８を含むヒータ３００全体が急速に昇温する。ヒータ３００の昇温は、ヒータ３００背面に配置された温度検知部としてのサーミスタＴＨ（温度検知素子）により検知、制御回路４００にフィードバックされる。制御回路４００は、サーミスタＴＨが検知するヒータ３００温度が所定の制御目標温度に維持されるように通電発熱抵抗層３０２に通電するＡＣ電圧の位相や波数による電力制御をし、ＰＩＤ（偏差積分微分）制御にて制御目標温度を維持している。
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に直接、もしくはヒータ保持部材２０１を介して間接的に当接している。

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。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に向けて押圧する。加圧ローラ２０８は、モータ３０からの回転駆動力を受けて矢印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は矢印Ｒ２方向に従動回転する。定着ニップＮにおいて記録材Ｐを挟持搬送しつつ、ヒータ３００からの熱が定着フィルム２０２を通して与えられることで、記録材Ｐ上の未定着トナー像は定着処理される。

３．定着制御
定着制御は、幾つかの制御が組み合わされ定着制御として実行されている。
最初に基本となる制御目標温度について説明する。

＜基本となる制御目標温度＞
基本となる制御目標温度は、定着フィルム２０２の表面温度を定着不具合の発生しない温度範囲に収まるようにヒータ３００への通電を制御するものである。温度範囲の下限は定着不良（記記録材Ｐにトナー像が永久画像として固定されない現象）が発生しない温度以上とし、上限は高温オフセットが発生しない温度以下とすることである。
続いて、基本となる制御目標温度の補正制御について説明する。

＜段階的温度制御＞
薄肉の定着フィルム２０２を定着部材とするフィルム加熱方式の定着装置２００は、極短時間で定着可能な状態に移行するクイックスタートを実現するために低熱容量化された部材から構成されている。
低熱容量化された部材は蓄熱容量が小さいため、一定温度の制御目標温度として連続し
た定着を実行すると部材が昇温することになり、高温オフセットが発生することがある。
そこで、部材温度の昇温と連動して、図３に示したように記録材Ｐの定着実行枚数に応じて制御目標温度を段階的に下げる段階的温度制御が組み込まれている。

＜記録材中温度制御＞
背景の項でも述べたように熱容量の小さなフィルム加熱方式の像加熱装置では、記録材Ｐが定着ニップＮを通過することで定着フィルム２０２や加圧ローラ２０８の表面温度が低下し、記録材Ｐの後端にかけて与える熱量が不足することがある。
熱量不足を回避するために、図４に示したように記録材Ｐの中で定着フィルム２０２や加圧ローラ２０８の回転周期で制御目標温度を高く補正する記録材中温度制御も組み込まれている。これにより、記録材先端から後端にかけての定着フィルム２０２や加圧ローラの表面温度を均すことができる。
図４には比較例で採用されている記録材中温度制御として、定着フィルムの周回毎に累積的な補正量として＋６［℃］の補正をする例を示している。定着フィルム４周目の途中から補正値を０℃にしているのは、Ａ４サイズの記録材が定着ニップを抜けるタイミングであり、後続の記録材Ｐの定着に備えるためである。このタイミングは通紙される記録材Ｐのサイズによって変わるものである。

＜定着器昇温状態制御＞
また、定着を開始する際のサーミスタＴの検知温度から定着装置２００の昇温状態に応じた定着器昇温状態制御も組み込まれている。
定着昇温状態制御は、表１に示したように検知温度が高い場合、定着装置２００は昇温した状態にあると判断し制御目標温度を低く補正する。検知温度が低い場合、定着装置２００は冷えている状態にあると判断し制御目標温度を高い補正とするものである。表１に定着器昇温状態制御の補正値を示す。

（表１）

＜紙種別制御＞
また、記録材Ｐの種類に応じた制御目標温度の設定もなされている。記録材Ｐの種類としては、例えば、広く一般的に事務用途に使用される記録材Ｐとして坪量６５～８０［ｇ／ｍ^２］の紙、それよりも坪量の大きい記録材Ｐ、光沢紙、封筒やラベル紙などが挙げられる。これら様々な記録材Ｐを定着するための制御目標温度がそれぞれ設定された、様々な記録材Ｐに対応する紙種別制御も組み込まれている。

＜環境補正制御＞
また、画像形成装置１００が置かれる雰囲気下の温度や湿度を、例えば温湿度センサ等の環境検知手段を用いて検知し、それらの環境に適した制御目標温度で制御する環境補正制御もある。画像形成装置１００が置かれる環境が低温環境の場合、記録材Ｐやトナーの温度も低くなるので制御目標温度高く設定することで定着不良を防止する。高温環境の場合は記録材Ｐやトナーの温度も高くなるので制御目標温度を低く設定することで高温オフセットやカールを防止している。

＜非通紙部昇温抑制制御＞
また、画像形成装置１００で通紙可能な最大幅（本実施例ではＬＴＲ（幅２１６ｍｍ））の記録材Ｐよりも幅の狭い記録材Ｐとして、Ａ５（幅１４８ｍｍ）の記録紙や日本での標準的な封筒「長型４号」（幅９０ｍｍ）などが挙げられる。これらの記録材等を通紙すると、記録材Ｐの通過しない領域（＝非通紙部）においては、ヒータ３００からの熱量が記録材Ｐに奪われない。奪われなかった余剰な熱量は、定着フィルム２０２や加圧ローラ２０８などの非通紙部に蓄積され、制御目標温度以上に高くなる非通紙部昇温状態となる。非通紙部昇温状態で幅の広い記録材Ｐを通紙すると、非通紙部の昇温部では高温オフセットが発生する。また、定着装置２００で使用される部材の耐熱温度を超えてしまい変形・溶融などの不具合を引き起こすことになる。

対策として、ヒータ３００の長手端部にサーミスタを設け非通紙部昇温を検知し、検知温度が一定温度以上になると記録材Ｐの搬送間隔を広げ、ヒータ３００が発熱しない時間を増やすことで非通紙部昇温を抑制する非通紙部昇温抑制制御も実現されている。

これらの各種定着制御を実行することで、ユーザの使用条件によらずに常に安定した定着がなされる定着装置２００を具現化している。尚、これらの各種定着制御は、画像形成装置１００や定着装置２００の仕様に応じて必要な制御が組み込まれるものである。

４．記録材中温度制御
続いて、本発明で提案する記録材中温度制御について詳細に説明する。
記録材中温度制御での補正は、定着性が一番厳しくなる条件においても記録材Ｐの後端にかけて定着性が悪化しないものとしている。
定着フィルム２０２や加圧ローラ２０８から熱量を奪うのは、記録材Ｐと記録材Ｐ上に担持されたトナー像である。記録材Ｐに適した熱量とする制御は紙種別制御が担っているものの、トナー像の影響はトナー量に応じたものとなる。トナー量が少なければ奪われる熱量は小さく、トナー量が多ければ奪われる熱量も多くなる。
本実施系で用いたカラー画像形成装置においては、二次色である赤色、青色、または緑色の画像が全面にある「全面二次色」が奪う熱量が最も大きく、記録材Ｐの後端にかけての定着性が厳しくなる画像である。

従来の記録材中温度制御は、記録材Ｐの後端にかけて定着性が最も厳しい画像で補正しているため、どのような画像であっても定着不良は発生しないものの以下の課題があった。
画像形成装置が多く使用されているオフィスユースでは、全面二次色画像が印刷されることは稀である。主に使われる文書や表などの画像は、全面二次色画像に比べてトナー量が格段に少なく、定着に必要とされる熱量も小さい。そのため、文書や表などのトナー像が形成された記録材Ｐには過剰な熱量が与えられることになり、過剰な熱量により排出された記録材Ｐがカールしてしまう場合がある。

表２に、従来の記録材中温度制御として、定着フィルムの周回毎に＋６［℃］の補正を行う画像形成装置１００を用いて、画像パターンを変えた場合のカールを検証した結果を示す。検証は以下の条件で実施した。
環境は、通常のオフィス環境を想定し２７℃／６５％の環境下で行った。
記録材Ｐは、カールの発生しやすい紙として坪量の小さなＰＢ ＰＡＰＥＲ、６４［ｇ／ｍ^２］（キヤノン株式会社製）を１週間放置したものを用いて、片面側のみの印刷とした。
通紙は、条件を揃えるため定着装置２００が十分に室温まで冷えた状態から連続で１０枚とし、排紙された記録材Ｐを平板に置き、４角のカール量（平板から浮き上がった４角
の平板からの高さ）を測定した。表中の数値は、印字面と反対面側に湾曲したカール量である。平均値は１０枚の４角の合計４０データの平均値、最大値は４０データ中の最大値である。
画像パターンは、定着性が最も厳しい赤色の全面二次色、黒色の全面一次色、表中に文字があるもの、文字のみ、の４種の画像とした。

（表２）

表２に示したように、従来の記録材中温度制御では、最適化している全面二次色ではカール量は小さい。しかしながら、従来の記録材中温度制御では、オフィスユースで広く使
われる表や文字ではトナー像が奪う熱量が少なく、記録材Ｐに与える熱量が大きくなり、カール量が大きくなってしまうことが確認された。
この課題を解決するために、本実施例では記録材Ｐ上に印刷されるトナー像情報に応じて記録材中温度制御を変えるものであり、効果としてカールの最小化を実現するものである。

最初にトナー像情報について説明する。トナー像情報としては、最大トナー量と、トナー占有率とを用いた。

最大トナー量は、最少画素（単位画素）におけるトナー量の最大値であり、以下のフローにて算出している。
ホストコンピュータ等の外部装置から画像形成装置１００へ送付された画像データは、取得部として、トナー像を取得する機能を備えた制御回路４００にてビットマップデータに変換される。本実施例の画像形成装置１００の画素数は６００ｄｐｉであり、制御回路４００では送付された画像データに応じたビットマップデータ（ＣＭＹＫ各色の画像濃度データ）を作成する。作成されたビットマップデータから各画素についてＣＭＹＫ各色の画像データを取得し、各画素のＣＭＹＫ各色の画像データとしてｄ（Ｃ）、ｄ（Ｍ）、ｄ（Ｙ）、ｄ（Ｋ）を得て、これらの合算値であるｄ（ＣＭＹＫ）を各画素で算出する。このような算出を記録材Ｐ全域の画素で行う。

制御回路４００の画像信号は８ビットであり、各色の画像データは最小濃度である００ｈｅｘから最大濃度であるＦＦｈｅｘの範囲で表わされ、各色の合算値であるｄ（ＣＭＹＫ）は、２バイトの８ビット信号で表される。
各色の最大トナー量はＦＦｈｅｘ＝１００［％］であるので、各色トナー量の合算値であるｄ（ＣＭＹＫ）は１００［％］を超えることになるが、本実施例の画像形成装置１００では記録材Ｐ上の最大トナー量が２３０［％［となるような色設計がなされている。
このような算出にて得られたｄ（ＣＭＹＫ）値を最大トナー量とする。

最大トナー量が１００％を超える画像は、記録材Ｐ上の画像濃度が大きくトナー量も多くなるため、トナーを溶融し定着させるのに必要な熱量も大きくなり、制御目標温度を高くすることになる。
従来は、このような最大トナー量の画像でも確実な定着性が得られる制御目標温度として設定されている。

続いて、トナー占有率の算出について説明する。
トナー占有率は、記録材Ｐ上にトナー像が形成可能なエリアに対して、実際にトナー像が形成されたエリアの比率（割合）であり、トナー占有率＝画像形成画素数／トナー像形成可能画素数として算出している。すなわち、全面にトナー像が形成される画像では１００［％］、トナー像が形成されない画像では０［％］となる。

本実施例の記録材中温度制御による補正値は、このように算出した最大トナー量とトナー占有率のトナー像情報に応じて、表３のように設定している。最大トナー量が多くトナー占有率が高くなる場合は記録材中温度制御の補正値を大きくし、最大トナー量やトナー占有率が小さくなるに従い補正値を小さくすることで、ユーザが使用する様々な画像に適した制御とした。

（表３）

５．本実施例の効果
本実施例の効果について説明する。効果の検証は、先の比較例でのカールの検証と同様の条件で実施した。先の比較例でカールの検証に用いた画像パターンの最大トナー量とトナー占有率は、全面二次色では最大トナー量：２００［％］／トナー占有率：１００［％］となる。同様に、全面一次色では最大トナー量：１００［％］／トナー占有率：１００［％］、表では最大トナー量：１００［％］／トナー占有率：１６［％］、文字では最大トナー量：１００［％］／トナー占有率：４［％］である。

本実施例での記録材中温度制御は、図５に示したように、全面二次色は従来同様の補正値としているが、全面一次色、表、文字とトナー量が少なくなると、表３に従って補正値を小さくしている。すなわち、記録材の先端側の領域から後端側の領域にかけて累積的に付加される補正量（制御目標温度の増加量）が、記録材に形成される未定着トナー像の種類・内容に応じて設定される。このように、トナー像に応じて記録材中温度制御の補正値を変えることで記録材Ｐに与える熱量の最適化を実現している。

続いて、表４にて効果の検証結果について説明する。

（表４）

比較例では低印字の表や文字ではカールの悪化が確認されるが、本実施例では低印字の画像でもカールの悪化は確認されず全面二次色同等のカール量とできていることが確認できた。

本実施例では、表４に示したような全面にトナー像が形成された画像であるので、定着フィルム２０２の周回毎に補正する記録材中温度制御としているが、以下のような発展形態も考えられる。
例えば、記録材Ｐの後端でトナー像がなくなる場合は補正しない、また、記録材Ｐの途中でトナー像が変わる場合は変わったトナー像情報に応じた補正とする、なども考えられる。そして、これらを組み合わせた記録材中温度制御とすることも可能であり、必要に応じて選択がなされるものである。

以上、本発明の実施例１では、印刷されるトナー像に適した記録材中温度制御とすることで、画像パターンによらずカール量の最小化を達成することができ、カールが課題とならない定着装置２００を実現することができた。
なお、本実施例では、区間Ｔ_ｉを定着フィルム２０２の周長を基準に分割した区間としたが、加圧ローラ２０８の周長を基準としても良い。

［実施例２］
本発明の実施例２に係る定着装置について説明する。実施例２は、実施例１の応用例として、複数の発熱体を有する分割ヒータを採用した定着装置２００ｂに関するものである。最初に、図６を用いて本実施例に係る分割ヒータ３００ｂの構成を説明する。

１．ヒータ３００ｂの構成（分割ヒータ共通）
図６（Ａ）はヒータ３００ｂの断面図、図６（Ｂ）はヒータ３００ｂの各層の平面図、図６（Ｃ）はヒータ３００ｂへの電気接点Ｃの接続方法を説明する図である。図６（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６（Ａ）は、搬送基準位置Ｘにおけるヒータ３００ｂの断面図となっている。

ヒータ３００ｂ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、により構成されている。

裏面層１は、ヒータ３００ｂ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３００ｂの長手方向に沿って設けられている。更に、裏面層１は、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３００ｂの長手方向に対し７つの発熱ブロック（ＨＢ_１～ＨＢ_７）に分割されている。すなわち、発熱体３０２ａは、ヒータ３００ｂ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３００ｂ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。更に、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。
本実施例の加熱範囲は、発熱ブロックＨＢ_１の図中左端から発熱ブロックＨＢ_７の図中右端までの範囲であり、その全長は２２０ｍｍ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（Ｅ_１～Ｅ_７、およびＥ_８－１、Ｅ_８－２）を有する。電極Ｅ_１～Ｅ_７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ＨＢ_１～ＨＢ_７それぞれに電力供給するための電極である。電極Ｅ_８－１、Ｅ_８－２は、ヒータ３００ｂ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ＨＢ_１～ＨＢ_７に電力を供給するための電極である。本実施例ではヒータ３００ｂの長手方向両端に電極Ｅ_８－１、Ｅ_８－２を設けているが、例えば、電極Ｅ_８－１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３００ｂ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の温度を検知するためのサーミスタ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（本実施例では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構成としている。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、ＥＧ２）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３００ｂの長手に沿って長手端部まで形成され、ヒータ３００ｂ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３００ｂ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（Ｅ_１～Ｅ_７、およびＥ_８－１、Ｅ_８－２）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（Ｃ_１～Ｃ_７、およびＣ_８－１、Ｃ_８－２）が、電極Ｅ（Ｅ_１～Ｅ_７、およびＥ_８－１、Ｅ_８－２）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３００ｂの制御回路４００と接続されている。

２．ヒータ制御回路の構成（分割ヒータ共通）
図７は、実施例１のヒータ３００ｂ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３００ｂ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３００ｂ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ＨＢ_１～ＨＢ_７を独立に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、画像形成装置１００を動作させる商用交流電源のゼロクロスを検知する回路であり、ＣＰＵ４２０にゼロクロス信号を出力している。ゼロクロス信号は、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。

次に、ヒータ３００ｂの温度検知方法について説明する。ヒータ３００ｂ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制御目標温度ＴＧＴｉと、サーミスタＴＨ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。更に、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３００ｂが過昇温した場合、ヒータ３００ｂへの電力遮断手段として用いることで安全性を確保している。サーミスタＴＨ１－１～ＴＨ１－４による検知温度の何れか一つが、それぞれ設定された所定温度を超えた場合は、リレー４３０を非導通状態とし安全を確保している。同様に、サーミスタＴＨ２－５～ＴＨ２－７による検知温度の何れか一つが、それぞれ設定された所定温度を超えた場合は、リレー４４０を非導通状態とし安全を確保している。

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。

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。

３．加熱領域
図８は、本実施例におけるヒータ３００ｂの発熱ブロックと加熱領域Ａ_１～Ａ_７の関係を示す図であり、Ａ４サイズの記録材と対比して表示している。加熱領域Ａ_１～Ａ_７は、定着ニップＮ内の、発熱ブロックＨＢ_１～ＨＢ_７に対応した位置に設けられており、発熱ブロックＨＢ_ｉ（ｉ＝１～７）の発熱により、加熱領域Ａ_ｉ（ｉ＝１～７）がそれぞれ加熱される。加熱領域Ａ_１～Ａ_７の全長は２２０ｍｍであり、各領域はこれを均等に７分割したものである（Ｌ＝３１．４ｍｍ）。

図９を用いて、記録材Ｐに形成されたトナー像の位置による加熱領域Ａｉの分類について説明する。本実施例では、定着ニップＮを通過する記録材Ｐを所定の時間Ｔｎで区間分けし、各加熱領域Ａ_ｉで記録材中温度制御を行うものである。区間分けは本実施例の特徴である定着フィルム１周毎（７５．４ｍｍ）としており、記録材Ｐの先端を基準に最初の区間を区間Ｔ_１、２番目の区間を区間Ｔ_２、３番目の区間を区間Ｔ_３、・・、とする。記録材Ｐの搬送方向に直行する方向端部（以下、記録材幅端と呼ぶ）が加熱領域Ａ_１からＡ_７を通過するサイズであり、図９（Ａ）に示す位置に画像が存在していた場合、加熱領域Ａ_ｉの分類は図９（Ｂ）の表のようになる。区間Ｔ_１～Ｔ_２は、何れの加熱領域Ａ_１～Ａ_７も画像範囲が通過するので画像加熱領域ＡＩ（Ｉｍａｇｅ ｏｆ Ａｒｅａ）に分類される。区間Ｔ_３～Ｔ_４は、加熱領域Ａ_１～Ａ_４は画像加熱領域ＡＩに分類され、加熱領域Ａ_５～Ａ_７は画像範囲が通過しないので非画像加熱領域ＡＰ（Ｐａｐｅｒ ｏｆ Ａｒｅａ）に分類される。図９で示した記録材ＰサイズはＡ４であり全ての加熱領域Ａ_ｉを記録材Ｐが通過するものであるが、記録材Ｐの幅が狭く、例えば加熱領域Ａ_１、Ａ_７を記録材Ｐが通過しない場合は非通紙加熱領域ＡＮ（Ｎｏｎ Ｐａｐｅｒ ｏｆ Ａｒｅａ）に分類される。

４．ヒータ制御方法の概要
加熱領域Ａ_ｉの分類に沿った本実施例のヒータ３００ｂの制御方法、すなわち各発熱ブロックＨＢ_ｉ（ｉ＝１～７）の発熱量制御方法を説明する。発熱ブロックＨＢ_ｉの発熱量は、発熱ブロックＨＢ_ｉへの供給電力によって決まる。発熱ブロックＨＢ_ｉへの供給電力を大きくすることで、発熱ブロックＨＢ_ｉの発熱量は大きくなり、発熱ブロックＨＢ_ｉへの供給電力を小さくすることで、発熱ブロックＨＢ_ｉの発熱量が小さくなる。発熱ブロックＨＢ_ｉへの供給電力は、発熱ブロック毎に設定される制御目標温度ＴＧＴ_ｉ（ｉ＝１～７）と、サーミスタＴＨ１－１～４、ＴＨ２－５～７の検知温度に基づき算出される。本実施例では、各サーミスタＴＨ１－１～４、ＴＨ２－５～７の検知温度が各発熱ブロックＨＢ_ｉの制御目標温度ＴＧＴ_ｉと等しくなるよう、ＰＩＤ制御によって供給電力が算出される。

各発熱ブロックの制御目標温度ＴＧＴ_ｉは、図１０のフローチャートによって決定した加熱領域Ａ_ｉの分類に応じて設定される。加熱領域Ａ_ｉの分類は、ホストコンピュータ等の外部装置（不図示）から送られる画像データ（画像情報）と、記録材Ｐのサイズ情報に基づいて行われる。すなわち、加熱領域Ａ_ｉの記録材Ｐの通過を判断し（Ｓ１００２）、通過しない場合は加熱領域Ａ_ｉを非通紙加熱領域ＡＮに分類する（Ｓ１００６）。加熱領
域Ａ_ｉを記録材Ｐが通過する場合は、加熱領域Ａ_ｉを画像範囲が通過するかを判断する（Ｓ１００３）。通過する場合は加熱領域Ａ_ｉを画像加熱領域ＡＩと分類（Ｓ１００４）、通過しない場合は加熱領域Ａ_ｉを非画像加熱領域ＡＰと分類する（Ｓ１００５）。

まず、加熱領域Ａ_ｉが画像加熱領域ＡＩと分類された場合（Ｓ１００４）について説明する。加熱領域Ａ_ｉが画像加熱領域ＡＩと分類された場合の制御目標温度ＴＧＴ_ｉは、ＴＧＴ_ｉ＝Ｔ_ＡＩと設定される（Ｓ１００７）。ここで、Ｔ_ＡＩは画像加熱領域基準温度であり、未定着トナー像を記録材Ｐに定着させるために適切な温度として設定されている。本実施例の定着装置２００ｂにおいて普通紙を定着する際は、画像加熱領域基準温度Ｔ_ＡＩ＝２２０℃としている。画像加熱領域基準温度Ｔ_ＡＩは、先の実施例１で述べた紙種別制御で補正された温度とすることが望ましい。また、分割ヒータ３００ｂを用いた本実施例では、加熱領域Ａ_ｉ毎のトナー像情報としての最大トナー量を用いて、表５で示した補正値で画像加熱領域基準温度Ｔ_ＡＩを変えることで省エネを実現している。すなわち、定着性が厳しい全面二次色は補正値を０とし、最大トナー量が少なくなるに応じて画像加熱領域基準温度Ｔ_ＡＩを低く補正するものである。

（表５）

次に、加熱領域Ａ_ｉが非画像加熱領域ＡＰと分類された場合（Ｓ１００５）について説明する。加熱領域Ａ_ｉが非画像加熱領域ＡＰと分類された場合は、制御目標温度ＴＧＴ_ｉをＴＧＴ_ｉ＝Ｔ_ＡＰと設定する（Ｓ１００８）。ここで、Ｔ_ＡＰは非画像加熱領域基準温度であり、画像加熱基準温度Ｔ_ＡＩより低い温度として設定することで、非画像加熱領域ＡＰにおける発熱ブロックＨＢ_ｉの発熱量を画像加熱領域ＡＩより下げ、画像形成装置１００の省電力化を図っている。ただし、非画像加熱領域基準温度Ｔ_ＡＰを下げ過ぎると、加熱領域Ａ_ｉが非画像加熱領域ＡＰから画像加熱領域ＡＩに切り替わった際、発熱ブロックＨＢ_ｉに投入可能な最大電力を投入しても画像部の制御目標温度Ｔ_ＡＰまで昇温することができなくなる虞がある。この場合、トナー像が記録材Ｐに確実に定着できない現象である定着不良となる可能性があるため、非画像加熱領域基準温度Ｔ_ＡＰは適切な値に設定する必要がある。発明者等の実験によると、本実施例の定着装置２００ｂにおいては、非画像加熱領域基準温度Ｔ_ＡＰを１６２℃以上とすれば定着不良が発生しないことがわかった。省電力化の観点では、可能な限り制御目標温度ＴＧＴ_ｉを低くし、発熱ブロックＨＢ_ｉの発熱量を下げることが望ましいため、本実施例ではＴ_ＡＰ＝１６２℃としている。

このような制御により、加熱領域Ａ_５～７は、区間Ｔ_１～Ｔ_２では画像加熱領域ＡＩとして制御目標温度として画像加熱基準温度Ｔ_ＡＩで制御されることになる。また、区間Ｔ_３～Ｔ_４では非画像加熱領域ＡＰとしての制御目標温度としての非画像加熱基準温度Ｔ_ＡＰで制御されることになる。

加熱領域Ａ_ｉが非通紙加熱領域ＡＮと分類された場合は、制御目標温度ＴＧＴ_ｉをＴＧＴ_ｉ＝Ｔ_ＡＮと設定する（Ｓ１００９）。Ｔ_ＡＮは非通紙加熱領域基準温度であり、非画像加熱基準温度Ｔ_ＡＰより低い温度として設定することで、非通紙加熱領域ＡＮにおける発熱ブロックＨＢ_ｉの発熱量を非画像加熱領域ＡＰより下げ、定着装置２００ｂの省電力化を図っている。ただし、非通紙加熱領域基準温度Ｔ_ＡＮを下げ過ぎると、定着フィルム２０２の内面とヒータ３００ｂとの摺動性が悪化し、記録材Ｐの搬送が不安定になるという不具合がある。これは、定着フィルム２０２とヒータ３００ｂの間に介在している摺動性グリースの粘度特性に起因するものであり、温度が下がるほど摺動性グリースの粘性が
上昇し、定着フィルム２０２の回転を妨げることが原因である。発明者等の実験によると、本実施例の定着装置２００ｂにおいては、非通紙加熱領域基準温度Ｔ_ＡＮを１２８℃以上とすることで記録材Ｐの搬送を安定させられることが分った。省電力化の観点では、制御目標温度ＴＧＴ_ｉを可能な限り低くし発熱ブロックＨＢ_ｉの発熱量を下げることが望ましいため、本実施例ではＴ_ＡＰ＝１２８℃としている。なお、非通紙加熱領域基準温度Ｔ_ＡＮはグリースの粘度特性を含めた定着装置２００ｂの構成を考慮して決定されるべきものであり、１２８℃に限定されるものではない。

５．記録材中温度制御
実施例２の記録材中温度制御について説明する。従来の記録材中温度制御は、全面に最大トナー量である二次色画像が形成されても記録材Ｐの後端にかけての定着性が確実なものとなるように、先の実施例１の図４で示した補正値で制御している。実施例２では、各加熱領域のトナー像情報に応じて、記録材中温度制御の補正値を最適化するものであり、発熱体が複数個に分割されているため、実施例１よりもトナー像に合わせて記録材中温度制御を実施できるものである。実施例２でもトナー像情報は、実施例１同様に最大トナー量とトナー占有率を用いた。

図９に示した画像の制御目標温度を説明する。
加熱領域Ａ_５～Ａ_７のグラフは二次色で形成されており最大トナー量は２００％であり、制御目標温度ＴＧＴｉは画像加熱領域基準温度－最大トナー量補正値＝２２２－０＝２２２［℃］となる。記録材中温度制御による補正は、トナー占有率が２３％であるので表３に沿って比較例と実施例２ともに＋６℃での同じ温度となる。
加熱領域Ａ_１～Ａ_４の文字部の最大トナー量は１００％であるので、制御目標温度ＴＧＴｉ＝画像加熱領域基準温度－最大トナー量補正値＝２２２－４＝２１８［℃］となる。記録材中温度制御は、比較例ではトナー像情報によらない補正であるので＋６℃で補正されるが、実施例２ではトナー占有率４％に適した補正値として表３に沿った＋１℃で補正される。

図１１に、比較例と実施例２での加熱領域Ａ_１～Ａ_４の記録材中温度制御による制御目標温度を示す。加熱領域Ａ_１～Ａ_４の制御目標温度は、トナー量に応じた記録材中温度制御とすることで比較例に比べて補正が小さく、制御目標温度を低く抑えられており、網掛けした部分の熱量を少なくできる。

６．本実施例の効果
記録材Ｐに与える熱量を減らせる実施例２の効果について説明する。効果は、実施例２においても記録材Ｐのカールで検証した。検証の条件は、実施例１と同様であり、分割ヒータ３００ｂを用いた定着装置２００ｂ以外は実施例１と同じ画像形成装置１００を用いた。検証した結果を表６に示す。

（表６）

表６に示したように、実施例２での記録材中温度制御とすることでカールを小さくできることに合わせて、カールの左右差を小さくできることも確認できた。
カールの左右差について説明する。比較例では、加熱領域Ａ_５～Ａ_７の熱量はトナー量
に適したものであるものの、加熱領域Ａ_１～Ａ_４の熱量はトナー量に対して過剰となっているため、記録材Ｐの左側に生じるカールは大きくなり、カールに左右差が発生してしまっている。一方、実施例２は、トナー量が少ない加熱領域Ａ_１～Ａ_４の制御目標温度を下げられることを特徴とすることで、記録材Ｐに与える熱量を左右均等にすることが可能となり、カールの左右差を解消できている。また、図１０で示した網掛け部分に相当する熱量を低減できる効果と同時に、定着部材や加圧部材が過剰な熱量を受けなくなり部材の熱劣化を小さくできることで、耐久を通して像加熱装置の安定性を高めることにもなる。

＜実施例２の応用形態１＞
実施例２では、加熱領域Ａ_５～Ａ_７の記録材中温度制御の補正値は、区間Ｔ_１～Ｔ_２の最大トナー量に適した＋６［℃］として区間Ｔ_３～Ｔ_４も補正を実施しているが、以下の応用形態１もある。トナー像のない区間Ｔ_３～Ｔ_４の補正は、トナー像がないことに適した記録材中温度制御の補正値（すなわち、区間Ｔ_３～Ｔ_４に対応する領域における最大トナー量とトナー占有率はともに０％）として表３に沿って＋１［℃］とするものである。図１２に、実施例２の応用形態１における制御目標温度の変遷を示す。

＜実施例２の応用形態２、３＞
別の応用形態として、トナー像のない区間Ｔ_３では記録材中温度制御の補正を行わず、区間Ｔ_２の画像加熱基準温度Ｔ_ＡＩである２２８［℃］を維持するものである。図１３に、実施例２の応用形態２における制御目標温度の変遷を示す。
応用形態２の展開例として、トナー像のない区間が続く区間Ｔ_４の制御目標温度を、後続の記録材Ｐの定着に備えて、画像加熱基準温度Ｔ_ＡＩである２２２［℃］にするものである。図１３に、実施例２の応用形態３における制御目標温度の変遷を示す。本例では、区間Ｔ_４からの変更としたが、トナー像がなくなる区間Ｔ_３から戻すことも考えられる。

＜実施例２の応用形態４、５＞
先の応用形態１～３は、図９の画像のように記録材Ｐの先端区間のＴ_１～Ｔ_２の加熱領域Ａ_５～Ａ_７にトナー像がある例で説明してきたが、応用形態４は、図１４に示すような後端区間Ｔ_３～Ｔ_４にトナー像がある画像での応用形態である。このような画像での加熱領域Ａ_５～Ａ_７の記録材中温度制御は、トナー像の有無に適した制御とするため、図１５に示した制御目標温度で制御している。図１５の応用形態４では、トナー像のない加熱領域Ａ_５～Ａ_７の区間Ｔ_１～Ｔ_２の記録材中温度制御は表３に沿って＋１［℃］の補正（すなわち、区間Ｔ_１～Ｔ_２に対応する領域における最大トナー量とトナー占有率はともに０％）とする。一方、トナー像のある区間Ｔ_３～Ｔ_４では＋６［℃］の補正（すなわち、区間Ｔ_３～Ｔ_４に対応する領域における最大トナー量は２００％、トナー占有率は約２３％とする。

応用形態４の展開例としての応用形態５は、トナー像のある区間Ｔ_３の定着に備えた記録材中温度制御として区間Ｔ_２から補正を実行するものである。応用形態５における区間Ｔ２からの補正は、区間Ｔ２にはトナー像がないものの後続となる区間Ｔ３にはトナー像があるので、応用形態４よりも大きな補正として＋３［℃］とした。このような、先行する区間Ｔ_ｉはトナー像がなく、続く区間Ｔ_ｉはトナー像があるような画像での、トナー像がある区間Ｔ_ｉに備えての記録材中温度制御の補正値は、定着装置２００ｂや画像形成装置１００に適した値として設定するのが望ましい。

また実施例２では、トナー量による制御として最大トナー量とトナー占有率を用いた記録材中温度制御としたが、これに限定されるものではなく、何れかのトナー量情報での制御、他のトナー像情報を用いた制御、とすることでも目的を達成できるものである。

以上、本発明の実施例２では、複数の発熱体を有する分割ヒータを備えた像加熱装置に
おいて、ユーザの印刷する画像に合わせて分割された加熱領域への通電を独立に制御することで、カールの抑制を実現できるものとできた。また、与える熱量を小さくすることでの省エネルギー化の効果もある。

［実施例３］
本発明の実施例３について説明する。実施例３は、実施例２の応用例として、分割ヒータの隣り合う加熱領域のトナー像情報に応じて記録材中温度制御を変更するものである。電子写真方式の画像形成装置でプリントされる画像は様々であり、左右端にトナー像のない画像のプリントも多くある。

例えば、図１６に示す画像の場合、加熱領域Ａ_１～Ａ_５はトナー像がある画像加熱領域であり、加熱領域Ａ_６～Ａ_７はトナー像がない非画像加熱領域となるものである。このような画像を連続して多数プリントする場合、加熱領域Ａ_６～Ａ_７は熱量を奪うトナー像がないため、実施例２の記録材中温度制御による補正をしても、加熱領域Ａ_６～Ａ_７に相当する定着フィルム２０２の表面温度が昇温してしまうことが分かった。そのため、連続した多くの通紙をした後の加熱領域Ａ_６～Ａ_７に相当する定着フィルム２０２の表面温度は、加熱領域Ａ_１～Ａ_５に相当する部分に比べて高くなってしまい、特に加熱領域Ａ_７が高くなることが分かった。これは、加熱領域Ａ_６と隣接する加熱領域Ａ_５にはトナー像があり、加熱領域Ａ_６からの熱量が加熱領域Ａ_５に流れ込むことで、加熱領域Ａ_６に相当する定着フィルム２０２の表面温度の昇温は小さくなる。一方、隣接する加熱領域Ａ_６にもトナー像がない加熱領域Ａ_７は熱量が奪われることがなく、加熱領域Ａ_７に相当する定着フィルム２０２の表面温度の昇温は大きくなる。

図１７に、比較例として実施例２の記録材中温度制御での補正で、連続した多くのプリントをした場合の定着ニップを抜けた直後の加熱領域Ａ_７に相当する定着フィルム２０２の表面温度を測定した結果を示す。図１７に示したように、連続した多くのプリントをした場合、緩やかではあるが昇温していることが分かる。このように定着フィルム２０２の表面温度が昇温した状態で、後続の記録材Ｐとして図１８に示すような画像が印刷されると、特に昇温が大きい加熱領域Ａ_７に相当する部分にかけて高温オフセットが発生する場合があることが分かった。

本実施例は、この課題を解決するために非画像像加熱領域となる加熱領域Ａ_６～Ａ_７の記録材中温度制御の補正値を０とすることで、定着フィルム２０２の表面温度の昇温を抑制するものであり、図１９のような記録材中温度制御としている。なお、本実施例では、記録材後端側の区間Ｔ_３～Ｔ_４における補正値をゼロとする構成としているが、補正値をゼロとするタイミングは、装置構成に応じて適宜設定することができるものであり、かかる構成に限定されない。例えば、加熱領域Ａ_７に相当する定着フィルム２０２の表面温度の昇温を抑えられる範囲において、区間Ｔ_２から補正値をゼロとしてもよいし、区間Ｔ_４の補正値をゼロとしてもよい。

効果の検証は、実施例２と同じ分割ヒータ３００ｂを備える定着装置２００ｂを用いて、図１６に示す画像を連続通紙した場合に、図１８に示す画像での高温オフセットの発生を確認した。比較例としては、実施例２を用いた。検証した結果を表７に示す。

（表７）

表７に示したように、比較例とした実施例２でも連続した通紙が２５枚までは高温オフセットの発生はないが、３０枚になると発生することが分かった。一方、本実施例では連続して８０枚のプリントを行っても高温オフセットが発生しないことを確認できた。

図２０に、比較例と本実施例での加熱領域Ａ７に相当する部分の定着フィルム２０２の表面温度を測定した結果を示す。図２０で示すように比較例は緩やかではあるものの昇温するのに対して、本実施例では定着フィルム２０２の表面温度の昇温を抑制できることで、高温オフセットの発生しない像加熱装置とすることができることを確認できた。

本実施例では、トナー像のない非画像加熱領域Ａ_ｉの記録材中温度制御による補正をしないものとしたが、本発明を検討するなかで以下の応用形態もあることが分かった。図１６のような非画像加熱領域が連続して隣り合っている加熱領域Ａ_６～Ａ_７のような画像の場合、非画像加熱領域である加熱領域Ａ_６に隣り合う加熱領域Ａ_７は、記録材中温度制御の補正値を０よりも小さいマイナスの補正とするものである。これは、非画像加熱領域Ａ_６～Ａ_７でも、定着フィルム２０２の昇温は加熱領域Ａ_７が大きくなることから見出したものである。加熱領域Ａ_６に隣り合う画像加熱領域である加熱領域Ａ_５にはトナー像があり、加熱領域Ａ_６からの熱が加熱領域Ａ_５に流れ込むことで、加熱領域Ａ_６に相当する定着フィルム２０２の昇温は小さい。一方、非画像加熱領域である加熱領域Ａ_６に隣り合う加熱領域Ａ_７は熱量が奪われることがなく、加熱領域Ａ_７に相当する定着フィルム２０２の表面温度の昇温は大きくなることから、補正値をマイナスとする。こうすることで定着フィルム２０２の表面温度の均一化を実現するものである。

具体的には、画像加熱領域Ａ_１～Ａ_５と隣り合う非画像加熱領域Ａ_６の記録材中温度制御は補正をしない補正値０とし、非画像加熱領域Ａ_６に隣り合う非画像加熱領域Ａ_７の記録材中温度制御はマイナス補正の－１［℃］の記録材中温度制御とする。こうすることで昇温を抑制し、定着フィルム２０２の表面温度の均一化を実現する。

本実施例で説明したトナー像のない加熱領域Ａ_ｉでの記録材中温度制御の補正値は、使用する定着装置２００ｂや画像形成装置１００に応じて選択すべきものである。

また、非画像加熱領域での定着フィルム２０２の昇温は、連続した通紙に影響される。そこで、連続した通紙が少ないと分かっている場合は補正値を０とするが、通紙が多いと分かっている場合はマイナスの補正とすることや、マイナスの補正は連続した通紙の途中からの実施とするなどの実施形態も考えられる。

また、定着フィルム２０２の表面温度の昇温を検知する手段を設け、検知温度に応じて記録材中温度制御の補正値を変える構成も考えらえる。

以上、実施例３では、複数の発熱体を有する分割ヒータを備えた像加熱装置において、隣り合うトナー像情報に応じて記録材中温度制御の補正を変えることで定着フィルム２０２の表面温度の均一化を実現し、後続紙の画質安定化を実現することができた。

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。

２０１…ヒータ保持部材、２０２…定着フィルム、２０４…金属ステー、２０８…加圧ローラ、２１２…安全素子、３００…ヒータ、４００…制御回路、Ｎ…定着ニップ、Ｐ…記録材、ＴＨ…サーミスタ

Claims (14)

1. ヒータと、内面に前記ヒータが接触する筒状のフィルムと、前記フィルムの外面に接触して前記外面との間に記録材を搬送するニップ部を形成する回転される加圧部材と、を有し、前記ヒータの熱を利用して記録材に形成された未定着トナー像を加熱する像加熱部と、
   前記ヒータの温度を検知する温度検知部と、
   前記温度検知部が検知する前記温度が所定の制御目標温度を維持するように前記ヒータに供給する電力を制御する制御部と、
   前記未定着トナー像を形成するための画像情報を取得する取得部と、
   を備え、
   前記制御目標温度は、記録材を搬送方向に分割した複数の領域ごとに、前記画像情報に基づいて設定され、
   前記複数の領域は、記録材を搬送方向に前記フィルムまたは前記加圧部材の周長で分割した複数の領域であることを特徴とする像加熱装置。
2. 前記複数の領域ごとに設定される前記制御目標温度は、前記複数の領域のうち前記搬送方向における前記記録材の後端側の領域ほど高くなるように設定されることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
3. 前記後端側の領域ほど前記制御目標温度を高く設定する際の前記制御目標温度の増加量は、前記画像情報としての、前記未定着トナー像における単位画素あたりのトナー量の最大値が小さいほど、小さいことを特徴とする請求項２に記載の像加熱装置。
4. 前記後端側の領域ほど前記制御目標温度を高く設定する際の前記制御目標温度の増加量は、前記画像情報としての、前記記録材における前記未定着トナー像を形成可能な領域に占める前記未定着トナー像の割合が小さいほど、小さいことを特徴とする請求項２または３に記載の像加熱装置。
5. 前記複数の領域ごとに設定される前記制御目標温度は、基準の制御目標温度を、前記画像情報に基づいて設定される補正量で、前記複数の領域のうち記録材の先端側の領域から
   後端側の領域にかけて累積的に補正することで設定され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。
6. 前記補正量は、前記複数の領域ごとに異なることを特徴とする請求項５に記載の像加熱装置。
7. 前記ヒータは、記録材の搬送方向と直交する長手方向に並ぶ複数の発熱体を有し、
   前記像加熱部は、前記複数の発熱体の夫々により複数の加熱領域を個別に加熱することで、記録材に形成された画像を加熱するものであり、
   前記制御目標温度は、前記複数の加熱領域に対応する記録材の夫々の領域において、前記複数の領域ごとに、前記画像情報に基づいて設定されることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の像加熱装置。
8. 前記複数の加熱領域のうち、前記未定着トナー像が通過しない加熱領域の前記制御目標温度は、前記未定着トナー像が通過する加熱領域の前記制御目標温度よりも低いことを特徴とする請求項７に記載の像加熱装置。
9. 前記複数の加熱領域のうちの一の加熱領域の前記制御目標温度の大きさは、前記一の加熱領域に対応する記録材の領域に含まれる未定着トナー像を形成するための画像情報に基づいて設定されることを特徴とする請求項７または８に記載の像加熱装置。
10. 前記一の加熱領域の前記制御目標温度の大きさは、前記一の加熱領域に対応する記録材の領域をさらに前記複数の領域ごとに分割した領域に夫々含まれる未定着トナー像を形成するための画像情報に基づいて、前記複数の領域ごとに、設定されることを特徴とする請求項９に記載の像加熱装置。
11. 前記一の加熱領域に対応する記録材の領域を前記複数の領域ごとに分割した領域のうち、未定着トナー像が形成されない領域の前記制御目標温度は、未定着トナー像が形成される領域の前記制御目標温度よりも低いことを特徴とする請求項９または１０に記載の像加熱装置。
12. 同じ画像情報で形成される複数の未定着トナー像を連続して加熱する場合において、
    前記複数の加熱領域のうち前記未定着トナー像が通過しない加熱領域において前記複数の領域ごとに設定される前記制御目標温度には、基準の制御目標温度に対する補正量をゼロとした制御目標温度が含まれることを特徴とする請求項７～１１のいずれか１項に記載の像加熱装置。
13. 前記未定着トナー像が通過しない加熱領域のうち、前記未定着トナー像が通過する加熱領域と隣接しない加熱領域の前記制御目標温度は、前記未定着トナー像が通過する加熱領域と隣接する加熱領域の前記制御目標温度よりも低いことを特徴とする請求項１２に記載の像加熱装置。
14. 記録材に未定着トナー像を形成する画像形成部と、
    記録材に形成された未定着トナー像を記録材に定着する定着部と、
    を有する画像形成装置において、
    前記定着部が請求項１～１３のいずれか１項に記載の像加熱装置であることを特徴とする画像形成装置。
    

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