JP2019015842A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着不良の発生を回避しつつ定着に要するエネルギーの低減化を可能にした画像形成装置を提供する。
【解決手段】記録材Ｐに未定着トナー像ｔを形成する画像形成部３と、記録材をニップ部Ｎで挟持搬送しながら加熱してトナー像を定着する第１と第２の回転体２４、２１を有する定着部１６と、定着部の温度を検知する温度センサＴＨと、その検知温度情報に基づいて定着部の温度を制御する温度制御部９２と、画像形成部が形成する未定着トナー像の印字情報を取得する印字情報取得部２１１と、取得した印字情報に基づいて、温度センサによる定着部の温度検出領域Ｘ４を通過する記録材上のトナー像の印字情報と、定着部の温度検出領域以外の領域を通過する記録材上のトナー像の印字情報とを比較する印字分布比較部２１２と、連続印刷モードにおいて、その比較結果に応じて温度制御部による定着部の温調温度を変更する温調温度変更部３５０と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は画像形成装置に関するものである。

例えば電子写真方式の複写機には、回転する一対のローラもしくは無端状ベルト等によって記録媒体である記録材を挟持搬送すると共に、記録材上に形成された未定着のトナー像（現像剤像）を熱によって固着像として融着させる定着装置が設けられている。

このような定着装置は、例えば定着ベルト内面に設けられた温度検知素子（サーミスタ等）の検知結果に基づいて温調される。すなわち、温度検知素子の検知温度が所定の設定温度（以下、温調温度とする）より低い場合には定着ベルトを加熱するヒータを昇温させ、高い場合にはヒータを降温させることで、定着装置の温度を一定に保っている（特許文献１）。その際、省エネルギーの観点から、トナーを記録材上に融着させる必要最小限の温度で一定に保つように定着ベルトの温度制御を行うことが望まれる。

特開２００１−３１８５６０号公報

上記のように、必要最小限の温度で一定に保つように定着ベルトの温度制御を行った場合、記録材搬送方向と直交する方向（以下、長手方向）において、記録材上のトナー載り量が一定の場合にはトナーは記録材に融着されて剥れず十分な定着性を確保出来る。

これに対して、上記長手方向において記録材上のトナー載り量が、温度検知素子で温度を検知・制御している定着ベルトの温度検出領域に対応する記録材部分よりも温度検出領域以外の領域に対応する記録材部分の方が多い場合を考える。この場合には、定着ベルトの温度検出領域に対して温度検出領域以外の領域の温度が上記の「トナー載り量−多」のために必要最小限の温度よりも下がり過ぎて十分な定着性を確保出来ない場合がある。

そこで、本発明の目的は、定着不良の発生を回避しつつ定着に要するエネルギーの低減化を可能にした画像形成装置を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、
記録材に未定着のトナー像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部によりトナー像が形成された記録材をその間のニップ部で挟持搬送しながら加熱してトナー像を定着する第１及び第２の回転体を有する定着部と、
前記定着部の温度を検知する温度センサと、
前記温度センサの検知温度情報に基づいて前記定着部の温度を制御する温度制御部と、
前記画像形成部が形成する未定着のトナー像の印字情報を取得する印字情報取得部と、
前記印字情報取得部で取得した印字情報に基づいて、前記温度センサによる前記定着部の温度検出領域を通過する記録材上のトナー像の印字情報と、前記定着部の前記温度検出領域以外の領域を通過する記録材上のトナー像の印字情報とを比較する印字分布比較部と、
連続印刷モードにおいて、前記印字分布比較部の比較結果に応じて、前記温度制御部による前記定着部の温調温度を変更する温調温度変更部と、を有する
ことを特徴とする。

本発明によれば、定着不良の発生を回避しつつ定着に要するエネルギーの低減化を可能にした画像形成装置を提供することができる。

実施例１における処理のフローチャート 同じく画像形成装置の概略図 画像形成装置に搭載の定着装置の要部の横断右側面模式図 同定着装置の要部の縦断正面模式図 制御系統のブロック図 画像領域の分割（区分）方法を説明する図 画像データを説明する図 定着ベルトの温度推移を示す図 実施例１の効果を示す図 実施例２における画像データを説明する図 実施例２における処理を示すフローチャート 実施例３における定着装置の要部の横断右側面模式図

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。

《実施例１》
＜画像形成装置＞
図２は本実施例における画像形成装置１の断面模式図である。この画像形成装置１は、タンデム方式−中間転写方式のフルカラーレーザープリンタ（デジタルプリンタ：以下、プリンタと記す）である。このプリンタ１はデータ送信装置としての外部コンピュータＰＣからビデオコントローラ部２００に入力したプリントジョブに対応した画像形成動作をして記録材Ｐにフルカラー若しくはモノカラーのトナー像を形成した画像形成物をプリントアウトする。

プリントジョブは、画像データ、使用する記録材の種類等に関する情報、枚数、部数、後処理等のプリント条件情報が付加された画像形成指示のことである。記録材Ｐはプリンタ（画像形成装置）によりトナー像（現像剤像）が形成され得るシート状の記録媒体であり、普通紙、樹脂シート、光沢紙、葉書、封筒、ラベル等が含まれる。以下、記録材Ｐを用紙或いは紙と記す。

２は操作者（ユーザー）がビデオコントローラ部２００を介してエンジンコントローラ部２５０に対して各種の情報を入力（設定、登録）するためのユーザーインターフェース部としての操作部である。ビデオコントローラ部２００は外部コンピュータＰＣからプリントジョブを受信すると画像データから画像形成用の画像信号を形成してエンジンコントローラ部２５０にその画像信号を送信する。エンジンコントローラ部２５０はその画像信号に基づいて画像形成機構部（画像形成部：画像形成手段）３によって未定着のトナー像を用紙Ｐに形成する画像形成動作を実行する。

画像形成機構部３は減法混色の３原色であるイエロー（Ｙ）色・マゼンタ（Ｍ）色・シアン（Ｃ）色とこれにブラック（Ｋ）色を加えた４色のトナー像をそれぞれ形成する４つの画像形成部Ｕ（Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋ）を有する。また、画像形成機構部３は無端状の中間転写ベルト１１を備えた転写ユニット１０を有する。

各画像形成部Ｕは、それぞれ、感光ドラム４、帯電装置５、光走査装置（レーザスキャナ）６、現像装置７、一次転写装置８、ドラムクリーニング装置９を有する。なお、図の煩雑を避けるため画像形成部ＵＹ以外の画像形成部ＵＭ・ＵＣ・ＵＫにおけるこれらの機器に対する符号の記入は省略した。また、これら画像形成部Ｕの電子写真プロセスや作像動作は公知であるからその説明は割愛する。

各画像形成部Ｕのドラム４から回動する中間転写ベルト１１に対して各色のトナー像が所定に重畳されて一次転写されてベルト１１上に４色重畳のトナー像が形成される。一方、給紙カセット１２から用紙Ｐが一枚宛給送されて搬送路１３を通って所定の制御タイミングでベルト１１と二次転写装置（ローラ）１４との圧接ニップ部である二次転写部に導入される。これにより、用紙Ｐに対してベルト１１上の４色重畳のトナー像が一括して二次転写される。その用紙Ｐが搬送路１５を通って定着装置（定着手段：定着部）１６に導入されてトナー像の定着処理を受け、画像形成物として排紙トレイ１７上に排出される。

モノカラーの画像形成モードの場合には、上記４つの画像形成部Ｕのうち、そのモノカラー画像を形成するために必要な画像形成部において画像形成が実行され、必要のない画像形成部におけるドラム４は空回転する。

＜定着装置＞
以下の説明において、定着装置またはこれを構成している部材の長手方向とは用紙搬送路面内において用紙搬送方向（記録材搬送方向）に直交する方向である。また短手方向とは用紙搬送方向に並行な方向である。定着装置に関し、正面とは装置を用紙入口側からみた面、背面とはその反対側の面（用紙出口側）、左右とは装置を正面から見て左または右である。上流側と下流側とは用紙搬送方向に関して上流側と下流側である。

図３は本実施例における定着装置（定着部）１６の要部の横断右側面模式図、図４は同装置１６の要部の縦断正面模式図である。この定着装置１６は外部加熱タイプの電磁誘導加熱方式のオンデマンドの画像加熱装置であり、図の装置構成自体は公知に属するからその説明は簡単にとどめる。

この定着装置１６は、大別して、定着ベルト（第１の回転体）２４を有するベルトユニット２０と、弾性加圧ローラ（第２の回転体）２１と、定着ベルト２４を外部から誘導加熱する誘導加熱装置（加熱部）２２と、これらを収容した装置筐体２３と、を有する。

加圧回転体（加圧部材）としての加圧ローラ２１は装置筐体２３の長手方向の一端側（左側）と他端側（右側）の側板２３Ｆ・２３Ｒ間に回転可能に支持されている。ベルトユニット２０はこの加圧ローラ２１に対して実質平行に配列されて一端側と他端側のフランジ部２８Ｆ・２８Ｒがそれぞれ側板２３Ｆ・２３Ｒに形成されているスライドガイド部（不図示）に係合されて側板２３Ｆ・２３Ｒ間に配設されている。これにより、ベルトユニット２０は側板２３Ｆ・２３Ｒ間において加圧ローラ２１に対して加圧ローラ２１に近づく方向と遠のく方向とに平行移動可能である。

誘導加熱装置２２はベルトユニット２０の加圧ローラ２１側とは反対側においてベルトユニット２０に対して実質平行に配列されている。そして、誘導加熱装置２２の長手方向の一端側と他端側がそれぞれベルトユニット２０の一端側と他端側のフランジ部２８Ｆ・２８Ｒに対して結合部材（不図示）により結合されている。即ち、ベルトユニット２０と誘導加熱装置２２とは一体化されている。なお、図４においては、誘導加熱装置２２は便宜上省略されている。

ベルトユニット２０は、金属層を有する無端状（円筒状）で可撓性の定着ベルト（加熱回転体：加熱部材）２４と、圧力付与部材（加圧パッド）２５と、ステー２６と、磁性コア２７と、左右のフランジ部２８Ｆ・２８Ｒと、温度センサＴＨと、の組立体である。

定着ベルト（以下、ベルトと記す）２４は、圧力付与部材２５と、ステー２６と、磁性コア２７と、温度センサＴＨと、の組立体を内部部材としてこれにルーズに外されている。圧力付与部材２５と、ステー２６と、磁性体コア２７はベルトの長手方向（幅方向）に長い部材であり、ステー２６の一端側と他端側はそれぞれベルト２４の一端側と他端側の開口部から外側に所定に突出している。一端側と他端側のフランジ部２８Ｆ・２８Ｒはそれぞれステー２６の一端側と他端側の上記の突出部に対して嵌着されている。

圧力付与部材２５はステー２６に保持されている。磁性コア２７はステー２６の誘導加熱装置２２に対向する側に配設されており、誘導加熱装置２２によりベルト２４を効率的に加熱するために誘導磁場をベルト２４に集中させる役目をしている。フランジ部２８Ｆ・２８Ｒはベルト２４の長手方向（幅方向）の移動、および周方向の形状を規制している。

圧力付与部材２５はベルト２４と加圧ローラ２１との間に押圧力を作用させてニップ部Ｎを形成する耐熱性樹脂製の部材である。圧力付与部材２５を保持するステー２６は圧力付与部材２５に圧力を加えるために剛性が必要であるため、本実施例では鉄製（金属製）である。圧力付与部材２５は圧をかけた時の撓みを補正するためにクラウンが付けてあり、本実施例で用いたクラウン量は圧力付与部材２５の長手方向の中央と端部（中央から２００ｍｍの位置）で１．６ｍｍである。

圧力付与部材２５のベルト内面との対向摺動面は、圧力付与部材２５の横断面において、ニップ部Ｎの上流部に上流突起部２５ａなる凸部と、ニップ部Ｎの下流部に下流突起部２５ｃなる凸部を有し、上下流凸部の間に平坦部２５ｂを有する構成になっている。

温度センサ（温度検出素子）ＴＨは例えばサーミスタ等であり、通紙域となるベルト部分の温度を検知する。この温度センサＴＨは圧力付与部材２５に弾性支持部材２９を介して取り付けられており、この支持部材２９によりベルト内面に対して弾性的に当接している。これにより、ベルト２４の温度センサ当接面が波打つなどの変動が生じても温度センサＴＨはこれに追従してベルト内面と良好な接触状態を維持する。

圧力付与部材２５はベルト２４を介して加圧ローラ２１に対向している。そして、一端側と他端側のフランジ部材２８Ｆ・２８Ｒがそれぞれ一端側と他端側の加圧機構３０Ｆ・３０Ｒにより加圧ローラ２１の軸線に向う方向に所定の加圧力で押圧されている。加圧機構３０Ｆ・３０Ｒは、それぞれ、加圧部材としての加圧レバー３１とバネ付きビス３２との間に加圧バネ３３を縮設することで加圧レバー３１に押し下げ力を作用させる構成である。加圧レバー３１がフランジ部材２８Ｒ・２８Ｆを所定の加圧力で押圧している。

そのため、フランジ部材２８Ｆ・２８Ｒとステー２６を介して圧力付与部材２５がベルト２４を挟んで加圧ローラ２１に対して加圧ローラ弾性層の弾性に抗して圧接する。これにより、ベルト２４と加圧ローラ２１との間に用紙搬送方向ａに関して所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。

誘導加熱装置２２はベルト２４を誘導加熱する加熱源（誘導加熱手段：加熱部）である。誘導加熱装置２２は、電線として例えばリッツ線を用い、これを横長・船底状にしてベルト１の周面と側面の一部に対向するように巻回してなる励磁コイル３４を有する。また、誘導加熱装置２２は、励磁コイル３４によって発生した磁界がベルト２４の金属層（導電層）以外に実質漏れないように該励磁コイル３４を覆わせた外側磁性体コア３５と、それらを電気絶縁性の樹脂によって支持するモールド部材３６を有する。

誘導加熱装置２２はベルト２４の外周面の上面側において、ベルト２４に所定のギャップ（隙間）を存して対面させて配設してある。即ち、誘導加熱装置２２はベルトユニット２０の定着ベルト２４の外側に対向して配置されている。

ベルト２４の回転状態において、誘導加熱装置２２の励磁コイル３４には電源装置（励磁回路）９１から２０〜５０ｋＨｚの高周波電流が印加されて、該励磁コイル３４によって発生した磁界によりベルト２４の金属層（導電層）が誘導発熱する。

このベルト２４の温度を温度センサＴＨが検知し、その検知温度情報が制御回路部（温度制御部）９２にフィードバックされる。制御回路部９２はこの温度センサＴＨから入力する検知温度が所定の目標温度（温調温度：定着温度）に維持されるように電源装置９１から励磁コイル３４に入力する電力を制御している。すなわち、ベルト２４の検出温度が所定温度に昇温した場合、励磁コイル３４への通電が遮断される。

本実施例では、定着装置１６の立ち上げ中はベルト２４の目標温度である１８０℃で一定になるように、温度センサＴＨの検出値に基づいて高周波電流の周波数を変化させて励磁コイル３４に入力する電力を制御して温度調節を行っている。目標温度は、プリンタ本体に配置されている温湿度センサ（不図示）により、用紙温度を類推して変更するように構成されていても良い。

本実施例の定着装置１６においては、少なくとも画像形成実行時には制御回路部９２で制御されるモータ（駆動手段）Ｍによって加圧ローラ２１が駆動回転体として図３において矢印Ｒ２１の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。そして、加圧ローラ２１の回転でニップ部Ｎにおいて加圧ローラ２１との摩擦力でベルト２４に駆動力が伝達されてベルト２４が矢印Ｒ２４の時計方向に従動回転する。この加圧ローラ２１とベルト２４の回転周速度は画像形成機構部３から搬送されてくる未定着トナー画像ｔを担持した用紙Ｐの搬送速度とほぼ同一とされている。

加圧ローラ２１が回転駆動され、誘導加熱装置２２への電力供給によりベルト２４が所定の定着温度に立ち上がって温調された状態において、ニップ部Ｎに未定着トナー画像ｔを有する用紙Ｐがそのトナー画像担持面側をベルト２４側に向け導入される。用紙Ｐはニップ部Ｎにおいてベルト２４の外周面に密着し、ベルト２４と一緒にニップ部Ｎを挟持搬送されていく。

これにより、用紙Ｐはベルト２４の熱で加熱がされ、またニップ部Ｎの加圧力を受けて未定着トナー画像ｔが用紙表面に熱圧定着される。ニップ部Ｎを通った用紙Ｐはベルト２４の外周面からベルト２４の表面がニップ部Ｎの用紙出口部分の変形によって自己分離（曲率分離）されて定着装置外へ搬送される。

なお、図には省略したけれども、加圧機構３０Ｆ・３０Ｒによるニップ部Ｎの加圧を解除する加圧解除機構が配設されている。加圧解除機構はエンジンコントローラ２５０で制御される定着着脱モータ３００（図５）により駆動される。エンジンコントローラ２５０はプリンタ１の待機時などの非画像形成時には加圧解除機構により加圧機構３０Ｆ・３０Ｒを非加圧状態に保持させている。即ち、ニップ部Ｎを加圧解除（若しくは低加圧状態）に保持させている。

＜制御ブロック図＞
図５は、プリンタ１の制御系統の全体構成を示すブロック図であり、ビデオコントローラ部２００と、エンジンコントローラ部２５０に大別される。

ビデオコントローラ部２００はＣＰＵバス２１５を有する。そして、ビデオコントローラ部２００はＣＰＵバス２１５を介して相互に接続された各種デバイス２０１〜２１２を備える。ＣＰＵバス２１５は、アドレス、データ、コントロールバスを含む。各種デバイス２０１〜２１２に関して、２０１はＣＰＵ、２０２はＲＯＭ、２０３はＲＡＭ、２０４は画像処理部、２０５はシリアル通信ＩＦ、２０６は不揮発性記憶部、２０７はネットワークＩＦ部、２０８はオプションＩＦ部である。また、２０９は画像圧縮伸張部、２１０はＲＩＰ部、２１１は画素カウント部、２１２は演算部である。

エンジンコントローラ部２５０はＣＰＵバス２６５を有する。そして、エンジンコントローラ部２５０はＣＰＵバス２６５を介して相互に接続された各種デバイス２５１〜２５６を備える。ＣＰＵバス２６５は、アドレス、データ、コントロールバスを含む。各種デバイス２５１〜２５６に関して、２５１はＣＰＵ、２５２はＲＯＭ、２５３はＲＡＭ、２５４はＰＷＭ出力部、２５５はシリアル通信ＩＦ、２５６はＩ／Ｏ部である。

ビデオコントローラ部２００において、ＣＰＵ２０１はビデオコントローラ部２００を構成する各部に指示を行なうＣＰＵ（中央演算処理装置）である。ＲＯＭ２０２は起動プログラムを格納するブートＲＯＭ（読取専用メモリ）である。不揮発性記憶部２０６はビデオコントローラ部２００の制御プログラムおよび入力画像データ等を格納するハードディスクドライブである。ＲＡＭ２０３はビデオコントローラ部２００の制御プログラムの作業用データを格納するランダムアクセスメモリである。

ネットワークＩＦ部２０７は、データ送信装置としての外部コンピュータＰＣ（図２）との間で画像データの受け渡しを行なうＬＡＮカードである。オプションＩＦ部２０８は、データ送信装置としての原稿画像読取装置（不図示）やＦＡＸ回線（不図示）との間で画像データの受け渡しを行なうためのインタフェースである。オプションＩＦ部２０８は、原稿画像読取装置と接続されるラティスコネクタ、公衆回線と接続されるモデム等から構成される。なお、本実施例における画像データの解像度は１２００ｄｐｉであるとする。

ネットワークＩＦ部２０７やオプションＩＦ部２０８を介して外部コンピュータＰＣ、原稿画像読取装置、ＦＡＸ回線等のデータ送信装置から入力された画像データは、画像圧縮伸張部２０９にてデータの圧縮を施して不揮発性記憶部２０６に格納する。

この際、画像データがネットワークＩＦ部２０７を介して入力されたページ記述言語（ＰＤＬ：Ｐａｇｅ Ｄｉｓｃｒｉｐｔｉｏｎ Ｌａｎｇｕａｔｅ）である場合には次のように圧縮を施す。即ち、ラスターイメージプロセッサとしてのＲＩＰ部２１０にて、ＰＤＬコードをラスターイメージデータに展開を行なった上で、圧縮を施す。

画像処理部２０４では、入力された画像データに対して、画像形成装置の特性に合わせた画像処理を施す。画素カウント部（印字情報取得部）２１１は、入力された画像データに対して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの色成分毎に各色の画像データを構成する各画素の濃度値を積算する（以下ではこの値を画素値と呼ぶ）。本実施例では、各画素の濃度値は８ｂｉｔ（０〜２５５）の階調を有する。一例として、Ｙの画像データの１画素目濃度値が１００で、２画素目の濃度値が５０であれば、１画素目と２画素目の画素値は１５０となる。

このような画素値の積算を、既定の領域内の全ての画素に対して、全ての色成分について行う。即ち、画素カウント部２１１は画像形成機構部３が形成する未定着のトナー像の印字情報（画素値）を取得する。画素カウント部２１１にて算出された画素値は画素カウント部２１１の内部のレジスタ（不図示）に記憶されており、画素カウント部２１１では規定の領域の画素のカウントを終えるとＣＰＵ２０１に割込み信号を送出する。

ビデオコントローラ部２００では、割込み信号をトリガとして、制御プログラムに基づきＣＰＵ２０１がこのレジスタを読み出すことで、その時点での画素値を取得することができる。また、画素カウント部２１１により取得された画素値をもとに演算部（印字分布比較部）２１２で画素値の後述する差分計算などの演算を行う。

ビデオコントローラ部２００では、制御プログラムに基づくＣＰＵ２０１の指示に従い、プリンタ（画像形成装置）１の動作と同期して、不揮発性記憶部２０６に記憶された画像データを読出して圧縮伸張部２０９による伸張を行なう。そして、画像処理部２０４による画像処理と画素カウント部２１１による画素カウントを行った後に、エンジンコントローラ部２５０のＰＷＭ出力部２５４へ画像信号を送出する。

エンジンコントローラ部２５０において、ＣＰＵ２５１はエンジンコントローラ部２５０を構成する各部に指示を行なうＣＰＵ（中央演算処理装置）である。ＲＯＭ２５２は制御プログラムとしてのファームウェアを格納するＲＯＭ（読取専用メモリ）である。ＲＡＭ２５３はエンジンコントローラ部２５０の制御プログラムの作業用データを格納するランダムアクセスメモリである。

ＰＷＭ出力部２５４は、ビデオコントローラ部２００の画像処理部２０４と接続されており、画像処理部２０４から送出される画像信号に基づいてＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を生成する。

Ｉ／Ｏ部２５６は、プリンタ１に備わる各種のアクチュエータおよびセンサ（不図示）と接続され、エンジンコントローラ部２５０では制御プログラムに基づくＣＰＵ２５１の指示に従い、プリンタ１の各部を駆動して電子写真プロセス方式による印刷を行なう。前記の加圧解除機構を動作させるための定着着脱モータ３００もＩ／Ｏ部２５６に接続されている。

ビデオコントローラ部２００とエンジンコントローラ部２５０は、それぞれ三線式のシリアル通信ＩＦ２０５、２５５を備えており、ＣＰＵ２０１とＣＰＵ２５１はこれを介してデータの送受信を行なう。

ビデオコントローラ部２００からエンジンコントローラ部２５０に対しては、主に入力された画像データのサイズや解像度、使用する用紙の種類（普通紙や厚紙等）、画素値といった、プリントジョブに関する情報の通知が行われる。

また、エンジンコントローラ部２５０は通知された情報に基づき定着制御部３５０の制御回路部９２において温度センサＴＨから入力する検知温度が所定の目標温度に維持されるように電源装置９１から励磁コイル３４に入力する電力を制御している。

＜領域分割と画素カウント＞
本実施例における画素カウントの方法について、図６を用いて詳しく説明する。図６において斜線部は印刷可能な画像領域を示しており、用紙（記録材）の搬送方向ａに直交する方向を主走査方向、搬送方向ａと平行な方向を副走査方向と呼んでいる。本実施例では、画像領域のどのあたりにどの程度の濃度のトナー像が形成されているかというトナー量分布を知る必要があるため、画像領域を主走査方向に複数の領域に分割（区分）し、領域ごとに画素値をカウントする。画素値が大きいということは、すなわち、その領域のトナー量が多いことを示す。

画像領域の主走査方向の幅は、プリンタ１が印刷可能な画像の最大幅と等しく、本実施例の場合は３３０ｍｍとなっている。また、本実施例における画像データは１２００ｄｐｉであるので、主走査方向の画素数は１５６００画素となる。これを、Ｘ０〜Ｘ９で示す１０の領域に分割することとした。すなわち、主走査方向の１領域の幅は１５６０画素である。一方、副走査方向の長さは使用する用紙の長さに等しい。以上のように画像領域は主走査方向に領域分割され、領域ごとに画素値が算出される。

なお、主走査方向の領域分割の数はこれに限るものではなく、求められるトナー量分布の精度に応じて分割数を変えても良い。

本実施例のプリンタ１において使用可能な大小各種幅サイズの用紙の搬送は用紙幅中心の所謂中央基準搬送である。そこで、前記温度センサＴＨはその中央基準線にほぼ対応する位置のベルト部分の温度を検知するように配置されている。図６の画像領域の分割領域との対応においては、温度センサＴＨは分割領域Ｘ４に相当する位置に配置されており、この領域Ｘ４に対応する位置のベルト内面温度を検知している。即ち、本実施例では分割領域Ｘ４が温度検出領域、この領域Ｘ４以外の分割領域が温度検出領域以外の領域である。

定着制御部３５０の制御回路部９２は温度センサＴＨが検知したこのベルト内面部分（温度検出領域Ｘ４）の温度をもとに定着装置１６を温調制御している。

画素カウントの例を図７に示す。図７の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のそれぞれにおいて、Ｚは用紙Ｐに印刷する画像の例であり、下側の表はＸ０〜Ｘ９の各領域の画素値のカウント例を示している。

（ａ）は、用紙Ｐの領域Ｘ４、Ｘ６の全画素において画像データが最大濃度値２５５で一様（画素値４×１０⁹）、それ以外の領域では画素値０の画像Ｚの例である。

（ｂ）は、領域Ｘ４の全画素の濃度値が１２８で一様（画素値２×１０⁹）、領域Ｘ６の全画素の濃度値が２５５で一様（画素値２×１０⁹）、それ以外の領域では画素値０の画像Ｚの例である。

（ｃ）は、は領域Ｘ４の画素値が０で、領域Ｘ６の全画素の濃度値が２５５で一様（画素値２×１０⁹）、それ以外の領域では画素値０の画像Ｚの例である。

上記（ａ）〜（ｃ）の各画像Ｚを有する用紙Ｐをそれぞれ３０枚連続プリント（３０枚の連続印刷モード）した各場合におけるベルト２４の温度推移をそれぞれ図８の（ａ）〜（ｃ）に示す。温度推移グラフにおいて、実薄線が領域Ｘ４に一致する領域のベルト内面（ＴＨ）の温度推移であり、実濃線が領域Ｘ４に一致する領域のベルト表面の温度推移であり、点線は領域Ｘ６に一致する領域のベルト表面の温度推移である。

（ａ）においては領域Ｘ４と領域Ｘ６は画素値が等しいため、ベルト表面の温度が共に同じ温度推移を示す。そのため、温度センサＴＨが所定の温度になるよう温調制御すれば、領域Ｘ４と領域Ｘ６は共にベルト２４が定着可能温度を下回らないために定着不良が起こることはない。しかし、（ｂ）に示すように、領域Ｘ４の画素値が領域Ｘ６の画素値よりも低い場合には、領域Ｘ６において温度低下が大きく、温度低下を検知できずに定着不良を起こしてしまう。その傾向は（ｃ）のように領域Ｘ４と領域Ｘ６の画素値の差分が大きいほど顕著に起こってしまう。

そこで、（ｃ）のような状態の発生を想定して定着装置の設定温調温度を予め上げておくことが対策となるが、省エネルギーの観点から望ましくない。

＜画素値に応じた温調温度の選択＞
上記の課題を解決するため、前述の温度検出領域Ｘ４とその他の領域（温度検出領域以外の領域）との画素値（印字情報）を比較し、温度検出領域Ｘ４の方が画素値が低い場合に温調温度を上げる制御モードを使用することとする。これにより、可能な限り温調温度を低く設定することが出来るため、省エネルギー性能と定着性能を向上することが出来る。なお、温度検出領域の定義はこの限りではなく、Ｘ０〜Ｘ９のどの領域を温度検出領域としてもよいし、領域の分割数（区分数）もこの限りではない。

以上の制御を実現するためにエンジンコントローラ部２５０のＣＰＵ２５１が実行する処理を図１のフローチャートに示す。

プリントジョブが開始されると、ＣＰＵ２５１は画像情報取得と共に、当該プリントジョブに使用する用紙Ｐの紙種や坪量に応じて温調温度Ｘ℃を決定する（Ｓ１０１）。使用する用紙Ｐの種類や坪量はプリントジョブの開始時にビデオコントローラ部２００からシリアル通信ＩＦ２０５、２５５を通じてエンジンコントローラ部２５０に通知される。

次にＳ１０２へと進み、ＣＰＵ２５１は画像領域の主走査方向の各領域の画素値を取得する。すなわち、図７で示した例のようにＸ０〜Ｘ９の各領域の画素値を取得する。画素カウント部２１１でカウントされた各領域の画素値は、ビデオコントローラ部２００からシリアル通信ＩＦ２０５、２５５を通じてエンジンコントローラ部２５０に通知されるため、ＣＰＵ２５１はその情報をＲＡＭ２５３に保存する。続いて、ＣＰＵ２５１は取得した各領域Ｘ０〜Ｘ９の画素値を参照し、温度検出領域Ｘ４の画素値Ａとそれ以外の領域で最も大きい画素値を持つ領域の画素値Ｂを比較する。

Ｓ１０２において「画素値Ａ＜画素値Ｂ」であれば（Ｙｅｓ）、Ｓ１０３に進む。「画素値Ａ≧画素値Ｂ」であれば（Ｎｏ）、Ｓ１０５に進む（温調温度を変更せずそのまま）。

Ｓ１０３では、画素値Ａと画素値Ｂとの差分α１を計算し、プリント開始からの差分α１の積算値αを計算する。本実施例では、画素値Ａが領域Ｘ４の画素値に、画素値Ｂが領域Ｘ６の画素値に対応する（図７の（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。また、ＣＰＵ２５１はＲＡＭ２５３に予め格納してある図１に記載のテーブル１を参照することで積算値αに応じた温調増加分βを決定する。

そして、Ｓ１０４において、Ｓ１０１で決定された温調温度Ｘ℃が温調増加分βを加算した温調温度Ｘ＋β℃に変更される。変更された温調温度Ｘ＋β℃は定着制御部３５０に通知され、それに応じた温調温度に温度センサＴＨが制御されるよう電源装置９１から励磁コイル３４に入力する電力を制御し定着処理を行う。

次のページが存在するかを判断し（Ｓ１０５）、次のページが存在しなかった場合はα、βを０に戻したのちに（Ｓ１０６）、プリントジョブを終了する。次のページが存在した場合はＳ１０２へと戻り、次のページの処理を行う。

これらの制御により、温度検出領域Ｘ４よりも画素値が大きい領域があった場合でも定着不良を発生させることがなくなる。

上記の制御構成をまとめると次の通りである。ビデオコントローラ２００における画像カウント部（印字情報取得部）２１１はプリンタ１の画像形成機構部（画像形成部）３で形成する未定着のトナー像の印字情報（画素値）を取得する。

演算部（印字分布比較部）２１２は画像カウント部２１１で取得した印字情報に基づいて、
・温度センサＴＨによるベルト２４の温度検出領域Ｘ４を通過する用紙上（記録材上）のトナー像の印字情報と
・ベルト２４の温度検出領域以外の領域を通過する用紙上のトナー像の印字情報と
を比較する。

そして、エンジンコントローラ（温調温度変更部）３５０は連続プリント（連続印刷モード）において演算部２１２の上記の比較結果に応じて、定着制御部３５０の制御回路部（温度制御部）９２によるベルト２４の温調温度を変更する。

この制御構成により、温度検出領域Ｘ４よりも画素値が大きい領域があった場合でも定着不良を発生させることがなくなる。即ち、定着不良の発生を回避しつつ定着に要するエネルギーの低減化を可能にした画像形成装置を提供することができる。

図９に、前述した図７の（ｃ）のような画像Ｚを３０枚連続プリントした場合に、上述した温調増加（図１）がない場合と、ある場合とのベルト２４の領域Ｘ４とＸ６での温度推移を示す。（ａ）が温調増加がない場合の温度推移であり、前述した図８の（ｃ）の温度推移に対応している。（ｂ）が温調増加がある場合の温度推移である。（ｂ）のように積算値αに応じてβ℃温調増加をすることで、領域Ｘ６においてもベルト２４の表面温度が定着可能温度を下回ることなく、十分な定着性を得られた。

なお、本制御は同じ画像が連続でプリントされた場合が、温度低下分が大きいため有効的だが、積算値αや温調増加分βを調整して１枚のみのプリントや異なる画像の連続プリント時に使用してもよい。

上記では、プリント前に温調を増加させたが、プリント中またはプリント後いつでもよいし、次ページ以降の画像情報が分かっている場合は、予め最もベルト２４の温度が下がる枚数を推測し、その時点で必要とされる温調増加分を予め上げてしまってもよい。また、温調増加分βはベルト２４の耐久性能などを鑑みて、１０℃程度に上限を設けるのが望ましいが、これ以上としてもよい。

《実施例２》
本実施例は、前述した実施例１では同じ画像を連続プリントした例を述べたが、異なる画像を連続プリントする点が異なる。その他の点については実施例１と同等であるため、説明を省略する。

＜画素値に応じた温調温度の選択＞
画素カウントの例を図１０に示す。同図の（ａ）と（ｂ）において、Ｚは用紙Ｐに印刷する画像Ｚの例であり、下側の表はＸ０〜Ｘ９の各領域の画素値のカウント例を示している。（ａ）は用紙Ｐの領域Ｘ４は画素値０、領域Ｘ６は全画素において画像データが最大濃度値２５５で一様（画素値４×１０⁹）の画像Ｚである。である。一方、（ｂ）は領域Ｘ４の全画素の濃度値が６４で一様（画素値１×１０⁹）、領域Ｘ６は画素値０の画像Ｚである。

これらの画像Ｚを交互に連続プリントした場合も、ベルト２４の領域Ｘ６に相当する位置は温度低下してしまい、定着不良を起こす可能性がある。しかし、実施例１と同じように温調増加分βを指定してしまうと、温調温度を過剰に上げ過ぎてしまい、良好な画質を有する画像を提供できない可能性が出てきてしまう。

そのため、温度検出領域に位置する領域Ｘ４の画素値の方がそれ以外の領域の画素値よりも大きい場合は、画素値の差分α２を積算値αを差し引く制御を行う（図１１のＳ１０７）。

これにより、異なる画像がプリントされた場合においても過剰に温調温度を上げてしまうことなく、適切な温度で定着処理を行うことができ、良好な画質を提供することが可能となる。

《実施例３》
図１２は定着装置１６の他の構成例の要部の概略図である。この定着装置１６は定着ベルト２４の加熱部としてセラミックヒータ２２Ａを用いたベルト（フィルム）加熱方式のオンデマンドの画像加熱装置である。図１２の装置構成自体は公知に属するからその説明は簡単にとどめる。また、実施例１における電磁誘導加熱方式の定着装置１６と共通する構成部材・部分には同じ符号を付して再度の説明を省略する。

ベルトユニット２０は、ニップ形成部材として機能するセラミックヒータ（加熱部）２２Ａと、このヒータ２２Ａを固定支持しているヒータホルダ２５Ａと、このヒータホルダ２５Ａを支持するステー２６を有する。そして、これら部材のアセンブリを内部部材としてこれにルーズに外嵌された、伝熱部材としての無端ベルト状（筒状）の可撓性を有する薄肉の定着ベルト２４を有する。ベルト２４はヒータ２２Ａに対して内面が接して摺動しながら回転可能である。

ヒータ２２Ａは、セラミック基板と、この基板上に通電により発熱する抵抗発熱体と、を基本構成体とする加熱体である。また、このヒータ２２Ａの温度を検知する温度センサ（サーミス）ＴＨを有している。ヒータ２２Ａはヒータホルダ２５Ａの下面に長手に沿って設けられている凹部２５ｄに嵌め込まれて固定支持されている。ヒータホルダ（以後、ホルダ）２５Ａはヒータ２２Ａをベルト２４に向かって押圧した状態で保持する部材である。また、ホルダ２５Ａは断面形状がほぼ半円弧形状であり、ベルト２４の回転軌道を規制する機能を備えている。ホルダ２５Ａには高耐熱性の樹脂を使用している。

ステー２６はその長手方向の両端部に、実施例１の定着装置と同様に加圧機構で加圧されるフランジ部材が設けられている。これにより、ベルト２４がヒータ２２Ａ或いはヒータ２２Ａとホルダ２５Ａにより第２の回転体としての加圧ローラ２１に対して加圧ローラの弾性層の弾性に抗して所定の押圧力で加圧される。この加圧により、ベルト２４と加圧ローラ２１との間に用紙搬送方向ａにおいて所定幅のニップ部Ｎが形成される。

ヒータ２２Ａには制御回路部９２で制御される電源装置９１から通電される。この通電によりヒータ２２Ａの発熱体が発熱してヒータ２２Ａの有効発熱幅領域が急峻に昇温する。そして、ヒータ２２Ａの温度が温度センサＴＨにより検知され、検知した温度情報が制御回路部９２に送信される。

制御回路部（温度制御部）９２は温度センサＴＨから取得した温度情報を電源装置９１の通電制御に反映させ、ヒータ２２Ａへ供給する電力を制御している。本実施例では電源装置９１の出力に対して波数制御または位相制御を行うことで、ヒータ２２Ａの発熱量を調整する方式を用いており、用紙上のトナー像ｔを定着する際、ヒータ２２Ａは所定の温調温度に立ち上げられて維持（温調）される。

モータＭの駆動により加圧ローラ２１が回転駆動され，これに伴いベルト２４が、その内面がヒータ２２Ａの表面、或いはヒータ２２Ａの表面及びホルダ２５Ａの外面の一部に対して密着して摺動しながら従動回転する。また、ヒータ２２Ａに対する通電制御がなされ、かつヒータ２２Ａの発熱領域が所定の温度に立ち上げられて温調される。

この装置状態において、画像形成機構部３側から定着装置１６に未定着トナー画像ｔを担持した用紙Ｐが導入されてニップ部Ｎに進入して挟持搬送される。これにより、ニップ部Ｎでトナー像が用紙に加熱加圧定着される。ニップ部Ｎを通過した用紙Ｐはベルト２４の面から曲率分離して排出搬送されていく。

領域分割と画素カウント、および画素値に応じた温調温度の選択に関しては、実施例１、２と同様である。

《その他の事項》
（１）定着装置１６は実施例１・２若しくは同３に示した装置構成のものに限られるものではない。ニップ部Ｎを形成する第１及び第２の回転体は、両方がローラであってもよいし、一方がエンドレスベルト（中空体）で他方がローラであってもよいし、両方がエンドレスベルトでであってもよい。第１や第２の回転体をハロゲンランプ、ニクロム線ヒータ等の加熱部により内部加熱或いは外部加熱する方式の装置構成にすることもできる。また、第１や第２の回転体に通電発熱層を具備させて通電発熱させる装置構成にすることもできる。

（２）定着装置（定着部）１６の温調制御のための温度検知は、第１の回転体あるいは第２の回転体、もしくは実施例３のヒータ２２Ａなど他の定着装置構成部材の温度を１つあるいは複数個の温度センサで行う。そして、その検知結果に基づいて定着装置１６の温調制御を行う構成にすることもできる。

（３）定着装置１６は用紙に形成された未定着のトナー像を固着像として定着する装置としての使用に限られない。用紙に一旦定着された或いは仮定着されたトナー像を再度加熱加圧して画像の光沢度を向上させるなどの画像の表面性状を調整する装置としても有効である（このような装置についても定着装置と呼ぶ）。

（４）デジタル画像形成装置は実施例のようなフルカラーの画像を形成する画像形成装置に限られず、モノクロの画像を形成する画像形成装置でもよい。また画像形成装置は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、複写機、ＦＡＸ、及び、これらの機能を複数備えた複合機等、種々の用途で実施できる。

（５）画像形成装置の画像形成プロセスは電子写真プロセスに限られない。静電記録プロセス、磁気記録プロセスなどの他の画像形成プロセスを用いて転写方式或いは直接方式にて記録材上にトナー像を形成することもできる。

１・・画像形成装置、Ｐ・・記録材、ｔ・・トナー像、３・・画像形成部、１６・・定着部（定着装置）、２４・・第１の回転体（定着ベルト）、２１・・第２の回転体（加圧ローラ）、Ｎ・・ニップ部（定着ニップ部）、ＴＨ・・温度センサ、９２・・温度制御部（制御回路部）、２１１・・印字情報取得部（画素カウント部）、２１２・・印字分布比較部（演算部）、３５０・・温調温度変更部（定着制御部）、Ｘ４・・温度検出領域

Claims (11)

1. 記録材に未定着のトナー像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部によりトナー像が形成された記録材をその間のニップ部で挟持搬送しながら加熱してトナー像を定着する第１及び第２の回転体を有する定着部と、
   前記定着部の温度を検知する温度センサと、
   前記温度センサの検知温度情報に基づいて前記定着部の温度を制御する温度制御部と、
   前記画像形成部が形成する未定着のトナー像の印字情報を取得する印字情報取得部と、
   前記印字情報取得部で取得した印字情報に基づいて、前記温度センサによる前記定着部の温度検出領域を通過する記録材上のトナー像の印字情報と、前記定着部の前記温度検出領域以外の領域を通過する記録材上のトナー像の印字情報とを比較する印字分布比較部と、
   連続印刷モードにおいて、前記印字分布比較部の比較結果に応じて、前記温度制御部による前記定着部の温調温度を変更する温調温度変更部と、を有する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記印字情報取得部は、記録材の搬送方向と直交する方向に複数に区分けされた各領域ごとに前記印字情報を取得する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の回転体が記録材上の未定着のトナー像と接触する側に配置されてい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. 前記第１の回転体を電磁誘導加熱するためのコイルを備えた加熱部を有することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記加熱部は前記第１の回転体の外側に対向して配置されていることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記温度センサは前記第１の回転体の温度を検知することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記第２の回転体が駆動回転体であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記第１の回転体が中空体であり、前記第１の回転体の内面に接触する加熱部を有し、前記加熱部と前記第２の回転体とが前記第１の回転体を挟んで圧接することで前記ニップ部が形成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記加熱部がセラミック基板と当該基板に設けられた抵抗発熱体を有するセラミックヒータであることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記温度センサは前記加熱部の温度を検知することを特徴とする請求項８又は９に記載の画像形成装置。
11. 前記第２の回転体が駆動回転体であることを特徴とする請求項８乃至１０の何れか一項に記載の画像形成装置。