JP7106333B2 - 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複写機、プリンタ等の画像形成装置に搭載する定着器、あるいは記録材上の定着済み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。また、この像加熱装置を備える画像形成装置に関する。

複写機やプリンタ等の画像形成装置は、電子写真画像形成プロセスにより形成されたトナー像を記録材に転写した後、当該記録材を加熱及び加圧することでトナー像を当該記録材に定着させる定着装置を備える。近年、省エネ対策や、ＦＰＯＴ（Ｆｉｒｓｔ Ｐｒｉｎｔ Ｏｕｔ Ｔｉｍｅ）短縮化のため、定着装置に備えられる定着部材は、小型低熱容量化の傾向にある。特許文献１には、小型低熱容量の定着部材である定着フィルムと、定着部材を加熱する加熱体である小型セラミックヒータと、を備える定着装置が開示されている。この定着装置は、記録材の温度が一定になるように、加熱体に当接あるいは接着された小型サーミスタ等の温度検知素子で温度制御する構成となっている。また、さらなる省エネ対策のため、特許文献２には、未定着トナー画像を記録材に定着する前に、画像情報取得手段を用いてトナー画像情報を取得し、未定着トナー画像の画像領域に応じた加熱制御を行う定着装置が開示されている。

特開２０１２－１６３８１２号公報 特開２０１５－４５８０２号公報

しかしながら、省エネ対策により定着部材を低熱容量化した場合、連続印刷において記録材上に形成されるトナー像の履歴によっては、定着部材の表面温度の変化量が大きくなる場合がある。例えば、ユーザが複数の記録材に連続印刷した場合において、各記録材の紙面におけるトナー像の占める割合が大きい場合は、定着部材の温度が低下し易く、熱供給が不足することでグロスが低下してしまうことがある。逆に、各記録材の紙面におけるトナー像の占める割合が小さい場合は、定着部材の温度が上昇し易く、熱供給が過多になることで、省エネ効果が得られない懸念がある。そのため、印刷中のトナー像の履歴にかかわらず、定着部材の表面温度の変化量を小さくし、省エネと画像のグロス向上を両立させることが課題となる。

本発明の目的は、記録材に形成されるトナー像の履歴が像加熱の温調制御に与える影響を低減し、省エネとグロス向上の両立を図ることができる技術を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
画像情報に基づいて記録材にトナー像を形成する画像形成部と、
基板と、前記基板上に設けられた発熱体と、を有するヒータを有し、前記ヒータの熱を利用して記録材に形成された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温度に基づいて、前記発熱体の通電を制御する通電制御部と、
前記画像情報から、記録材上におけるトナーに関する情報を取得する取得部と、
を備える画像形成装置において、
前記画像形成部が複数の記録材に連続的にトナー像を形成する場合において、
前記取得部は、前記画像情報から、前記複数の記録材における、記録材の所定の領域においてトナーが載せられる部分である画像部が前記所定の領域に占める割合である被覆率及び記録材の前記所定の領域の前記画像部における単位面積当たりのトナーの載り量の平均値である平均印字率を取得し、
前記通電制御部は、前記複数の記録材ごとに、前記所定の領域における基準の目標温度を前記複数の記録材における前記被覆率の履歴を反映した補正量で補正した温度を制御目標温度として、前記発熱体の通電を制御し、
前記補正量は、前記複数の記録材のうち加熱が終了した記録材における前記被覆率及び前記平均印字率に基づいて設定される温度補正量の積算量と、加熱が行われる記録材における前記温度補正量と、の和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トナー像の履歴が像加熱の温調制御に与える影響を低減し、省エネとグロス向上の両立を図ることができる。

実施例１の画像形成装置の概略図 定着装置の概略図 定着装置の長手図 定着ヒータの断面図 定着ヒータの正面図 画像領域の説明図 実験例１～３の画像パターンの説明図 比較例の制御フローチャート 最大印字率に応じた目標温度テーブル 被覆率と表面温度変化量の関係の説明図 実験例１の表面温度プロファイルの説明図 比較例１のトナー量情報 実施例１のｎ＝１００枚目までの画像パターンの説明図 被覆率による温度補正上下限値の説明図 実施例１のｎ＝１０１枚目以降の画像パターンの説明図 比較例１の温度、グロス、電力測定結果の説明図 実施例１の制御フローチャート 実施例１の制御フローチャートに用いられる温度補正テーブル 実施例１の温度、グロス、電力測定結果の説明図 比較例２のトナー量情報の説明図 実施例２のｎ＝１０１枚目以降の画像パターンの説明図 比較例２の温度、グロス、電力測定結果の説明図 実施例２の温度、グロス、電力測定結果の説明図 比較例３のトナー量情報の説明図 実施例３の画像パターンの説明図 実施例３の画像パターンの説明図 実施例３の温度、グロス、電力測定結果の説明図 実施例３の温度、グロス、電力測定結果の説明図 実施例４のヒータ構成の説明図 実施例４のヒータの長手分割発熱領域の説明図 実施例４の制御フローチャート 実施例４の温度、グロス、電力測定結果の説明図 実施例４の温度、グロス、電力測定結果の説明図

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．定着装置を備えた画像形成装置の概略説明
図１は、本発明の実施例に係るタンデム方式（４ドラム系）のカラー画像形成装置１０の構成図である。なお、本発明は、レーザープリンタ、ＬＥＤプリンタ等のプリンタ、デジタル複写機等の加熱定着装置を用いた種々の画像形成装置に適用可能である。本実施例の画像形成装置１０は、複数の画像形成部として、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色の画像（トナー画像）を形成するための４つの画像形成部を有する。本実施例の画像形成装置１０は、画像情報に従って、記録材Ｐにフルカラー画像を形成可能である。

まず、ピックアップローラ１３によって繰り出された記録材（記録紙）Ｐは、レジストセンサ１１１によって先端位置が検出された後、搬送ローラ対１４，１５に先端が少し通過した位置で搬送を一旦停止される。一方、スキャナユニット２０ａ～２０ｄは、反射ミラーやレーザダイオード（発光素子）を含み、回転駆動される感光体（像担持体）としての感光ドラム２２ａ～２２ｄに対し、画像情報に基づいて、順次、レーザ光２１ａ～２１ｄを照射する。このとき、感光ドラム２２ａ～２２ｄは、帯電ローラ２３ａ～２３ｄによって予め帯電されている。各帯電ローラ２３ａ～２３ｄからは、例えば－１２００Ｖの電圧が出力されており、感光ドラム２２ａ～２２ｄ表面は、例えば－７００Ｖで帯電されている。この帯電電位においてレーザ光２１ａ～２１ｄの照射によって感光ドラム２２ａ～２２ｄ表面に静電潜像を形成すると、感光ドラム２２ａ～２２ｄ表面において静電潜像が形成された箇所の電位は、例えば－１００Ｖとなる。現像器２５ａ～２５ｄおよび現像スリーブ２４ａ～２４ｄは、例えば－３５０Ｖの電圧を出力し、感光ドラム２２ａ～２２ｄの静電潜像にトナー（現像剤）を供給し、感光ドラム２２ａ～２２ｄ上にトナー像（現像剤像）を形成する。一次転写ローラ２６ａ～２６ｄは、例えば＋１０００Ｖの正電圧を出力し、感光ドラム２２ａ～２２ｄのトナー像を、中間転写体としての中間転写ベルト３０（無端状ベルト）に転写する。

中間転写ベルト３０は、ローラ３１、３２、３３によって周回駆動され、トナー像を２次転写ローラ２７の位置へ搬送する。このとき、記録材Ｐは、２次転写ローラ２７と中間転写ベルト３０とが当接する２次転写位置への到達タイミングが、中間転写ベルト３０に搬送されたトナー像が２次転写位置へ到達するタイミングと合うよう、搬送が再開される。そして、２次転写ローラ２７によって中間転写ベルト３０から記録材上にトナー像が転写される。

その後、像加熱部としての定着装置Ａによって記録材Ｐのトナー像を加熱定着した後、記録材Ｐを機外へ出力する。ここで、２次転写ローラ２７によって、中間転写ベルト３０から記録材Ｐへ転写されなかったトナーは、クリーニングブレード３５によって廃トナー容器３６に回収される。ここで、各符号の英文字ａはイエロー、ｂはマゼンタ、ｃはシアン、ｄはブラックの構成およびユニットを示す。

尚、図１においては、スキャナユニットにより光照射を行う系を説明した。しかし、それに限定されることはなく、色ずれ（位置ずれ）が生じてしまうという意味では、例えば、光照射手段としてＬＥＤアレイを備えた画像形成装置を以下の各実施例に適用することもできる。また、上記の説明においては、中間転写ベルト３０を有する画像形成装置につ
いて述べたが、その他の方式の画像形成装置にも転用することができる。例えば、記録材搬送ベルトを備え、各感光ドラム２２に現像されたトナー像を記録材搬送ベルト（無端状ベルト）により搬送されてくる転写材（記録材）に直接転写する方式を採用した画像形成装置にも転用することができる。

２．定着装置の概略説明
図２は、本実施例に係る画像形成装置１０の像加熱部としての定着装置Ａの概略構成を示す模式的断面図（加圧ローラの軸方向に見た断面図）である。本実施例において、定着装置Ａは、セラミックヒータ加熱方式の定着装置である。
定着装置Ａは、加熱部材としての定着ヒータ１６と、可撓性を有する筒状のフィルムである定着スリーブ１と、を備えた加熱ユニットと、加圧ローラ８とを備えている。加熱ユニットは、主として、定着スリーブ１、定着ヒータ１６、定着ヒータ１６を保持しかつ定着スリーブ１をガイドするヒータ保持部材２０１、および加圧用ステイ５等から構成される。定着スリーブ１を介して定着ヒータ１６と加圧ローラ２０が所定の加圧力で圧接されることで定着ニップ部Ｎが形成されている。定着ニップ部Ｎに未定着トナー画像Ｔを担持した記録材Ｐを通紙しつつ、定着ヒータ１６の熱を利用して加熱することにより、トナー画像Ｔが記録材Ｐに定着される。

加圧部材としての加圧ローラ８は、芯金８ａと、前記芯金周りに同心一体にローラ状に成形被覆させたシリコーンゴム・フッ素ゴム・フッ素樹脂などの耐熱性・弾性材層８ｂが３．５ｍｍと、表層に離型層８ｃが３０～５０μｍ設けてある。加圧ローラ８の直径は２５ｍｍである。芯金８ａの両端部は、定着装置Ａのシャーシ側板金間に軸受けを介して回転自由に保持させて配設してある。加圧ローラ８は、不図示の駆動手段により矢示の反時計回りの方向に回転駆動し、後述する定着スリーブ１の外面との摩擦力で定着スリーブ１に回転力を付与する。

図３は、本実施例における定着装置Ａの長手方向における概略構成を示す模式図である。図３に示す通り、加圧用ステイ５の両端部と装置シャーシ側のバネ受け部材８１ａ、８１ｂとの間にそれぞれ加圧バネ１７ａ、１７ｂを縮設することで加圧用ステイ５に、押し下げ力を作用させている。尚、本実施例の定着装置Ａでは、総圧約１００Ｎ～２５０Ｎ（約１０ｋｇｆ～約２５ｋｇｆ）の押圧力を与えている。これにより、加圧用ステイ５から、耐熱性樹脂ＰＰＳ等で構成されるヒータ保持部材２０１に押圧力が働きく。この押圧力により、ヒータ保持部材２０１及びヒータ保持部材２０１に保持された定着ヒータ１６と加圧ローラ８が、定着スリーブ１を挟んで圧接して所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。この定着ヒータ１６で定着スリーブ１を定着スリーブ１内面側から加熱することで、定着ニップ部Ｎに導入される記録材Ｐを加熱してトナーＴの定着がなされ、記録材Ｐは排出される。定着ヒータ１６については後述する。

フランジ部材１２ａ・１２ｂは、定着スリーブ１の回転時に定着スリーブ１の端部を受けて定着スリーブ１の寄り移動を規制する役目をする。フランジ部材１２ａ・１２ｂの材質としては、樹脂、特に耐熱性の良い樹脂材料が好ましい。

定着部材としての定着スリーブ１は、基層１ａと、その外面に積層した弾性層１ｂと、さらに外面に積層した離型層１ｃの複合構造の筒形回転体である。基層１ａは、ＳＵＳで、厚みは３０μｍ、弾性層１ｂは、シリコーンゴム・フッ素ゴム等で、厚み２００～８００μｍ、離型層１ｃは、フッ素樹脂等で１５～２５μｍ設けてあり、直径は２４ｍｍである。後述する定着スリーブ１の表面温度は、安立計器社製の熱電対（ＳＴ－１３Ｅ－０１０－ＧＷ１－Ｗ）で測定を行った。

＜定着ヒータの説明＞
図４に、定着ヒータ１６の模式的断面図を示し、図５に、定着ヒータ１６の表面側（発熱体が設けられた側）の構成を模式的に示す。
定着ヒータ１６は、以下〔１〕～〔５〕を備える。
〔１〕記録材Ｐの搬送方向すなわち通紙方向と直交する方向を長手方向とする横長のセラミック基板である窒化アルミ基板４１（図４）。
〔２〕〔１〕の窒化アルミ基板４１の表面側に長手方向に沿ってスクリーン印刷により線状あるいは帯状に塗工した、厚み１０μｍ程度、幅１ｍｍ程度の抵抗発熱体層４２。抵抗発熱体層４２は、銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）合金を含んだ導電ペーストを窒化アルミ基板４１上に印刷したものである。
〔３〕〔２〕の抵抗発熱体層４２に対する給電パターンとして、窒化アルミ基板４１の表面側に銀ペーストのスクリーン印刷等によりパターン形成した、電極部４４（図５）。
〔４〕抵抗発熱体層４２の保護と絶縁性を確保するための、厚み３０μｍ程度の薄肉のガラスコート４５（図４）。
〔５〕窒化アルミ基板４１と定着スリーブ１の接触面に設けたポリイミドからなる摺動層４６。

定着ヒータ１６の電極部４４には、給電用コネクタが装着される。ヒータ駆動回路部から上記の給電用コネクタを介して電極部４４に給電されることで、発熱体４２が発熱して定着ヒータ１６が迅速に昇温する。
尚、後述する電力を測定するため、電極部４４に給電する不図示のケーブルには横河メータ＆インスツルメンツ社製の電力計ＷＴ３１０を中継して接続する。

図５に、定着ヒータ１６と、温度検知部を構成する温度検知手段としてのサーミスタ１８ａ，１８ｂ，１８ｃの位置関係を示す。サーミスタの材料は、ＴＣＲ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）が正又は負に大きい材料であれば良い。本例ではＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）特性を有する材料のサーミスタを採用した。サーミスタ１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、サーミスタ１８ａを定着ヒータ１６の裏面の長手中央付近に接触させ、サーミスタ１８ｂ，１８ｃを長手両端それぞれに接触させてあり、定着ヒータ裏面の温度を検知する。通常使用においては、加圧ローラ８の回転開始とともに、定着スリーブ１の従動回転が開始し、定着ヒータ１６の温度上昇とともに、定着スリーブ１の内面温度も上昇していく。定着ヒータ１６への点灯、すなわち、抵抗発熱体層４２への通電制御は、通電制御部としての制御部１２０（図１）によりコントロールされる。制御部１２０は、定着スリーブ１の表面温度が所定の温度となるように、制御目標温度として、定着ヒータ１６の長手中央のサーミスタ１８ａの検知温度の目標値を定め、投入電力を制御する。また、サーモスイッチや温度ヒューズ等の安全素子２１２が、定着ヒータ１６に直接、もしくはガイド部材と一体になったヒータ保持部材２０１を介して間接的に当接している。安全素子２１２は、定着ヒータ１６の異常発熱により作動して定着ヒータ１６に供給する電力を遮断する。

＜トナー量情報の説明＞
画像形成装置１０は、プリントＪｏｂを受け取りプリントが開始されると、取得部としてのビデオコントローラ１２１（図１）において、次の記録材上のトナー量情報を受け取る。トナー量情報は、（１）最大印字率、（２）平均印字率、（３）被覆率、の少なくとも３つの画像情報を含む。図６に示す、記録材の画像領域Ａ_１～Ａ_７のそれぞれにおける（１）～（３）の情報が、ビデオコントローラ１２１へ送信される。図６では、画像領域Ａ_１～Ａ_７をＡ４サイズ紙の紙幅と対比して表している。画像領域Ａ_１～Ａ_７の幅は、ヒータ発熱体（発熱範囲）の全長２２０ｍｍを７分割したものである（Ｌ＝３１．４ｍｍ）。また、搬送方向の長さは、Ａ４サイズ紙を通紙する場合、Ａ４サイズ紙の搬送方向の長さ（２９７ｍｍ）である。すなわち、所定の領域としての画像領域Ａ_１～Ａ_７は、定着ヒ
ータ１６の加熱領域を記録材の搬送方向と直交する方向に分割した分割領域にそれぞれ対応する記録材の領域であり、各領域ごとにトナー量情報が取得され、後述する制御に利用される。
以下、（１）～（３）の詳細を説明する。

（１）最大印字率
記録材上のトナーの最大濃度に対応する。トナーの濃度は、記録材上の単位面積当たりのトナー載り量と定義し、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）のそれぞれの最大濃度、すなわち、トナー載り量の最大値は１００％である。最大濃度１００％でトナーは約０．４５ｍｇ／ｃｍ^２載っている。

（２）平均印字率
記録材上のトナーの印字部、すなわち、記録材においてトナーが載せられる部分である画像部における濃度を平均化した平均値に対応する。
例えば、図７の画像の場合、領域Ａ_６における平均印字率は、（ａ），（ｂ），（ｃ）印字部の面積をそれぞれｓａ，ｓｂ，ｓｃとし、各トナーの濃度をＤａ，Ｄｂ，Ｄｃとして、以下の式で表される。

（３）被覆率
記録材の各画像領域Ａ_１～Ａ_７の面積に対する、トナー印字面積の割合、すなわち、各画像領域Ａ_１～Ａ_７のそれぞれにおける、トナーが載せられる画像部が占める割合に対応する。
例えば、図７の画像の場合、Ａ_６の面積をｓ６とした場合、Ａ_６の被覆率Ｓは、以下の式である。

ここで、ｓ６＝２９７×３１．４＝９３２６ｍｍ^２である。

＜定着スリーブ表面温度の測定＞
（実験例１）
図８のフローチャートを用いて、室温状態（２３℃）からＡ４紙Ｏｃｅ ｒｅｄｌａｂｅｌ ８０ｇ紙をプロセス速度３００ｍｍ／ｓｅｃ、６０ｐｐｍで連続１１０枚通紙するときの制御について説明する。

先ず、印刷ｊｏｂを開始した後、（１３１）においてＡ_１～Ａ_７の各領域でトナー量情報を受信する。その後、（１３２）において図９に示す最大印字率に応じた目標温度テーブルを参照し、Ａ_１～Ａ_７の各領域のなかで最も高い目標温度を制御目標温度として、サーミスタ１８ａで温度制御する。この（１３１）→（１３２）を最終ページｎ＝１１０枚目まで継続する。

以下に実験例１～３におけるトナー量情報の条件を説明する。簡単のため、所定の領域として領域Ａ_６に着目して実験を行った。ｎ＝１～ｎ＝１００枚目まではＡ_６における最大印字率＝２００％でかつ被覆率ｓ＝４２％の画像を連続で流す。ここで最大印字率２０
０％の画像はイエロー１００％とマゼンタ１００％の混色である。その後、ｎ＝１０１枚目以降の定着装置Ａが十分暖まった後、最大印字率＝平均印字率２００％であって、被覆率は５，１０，３０，６０，９０％の５水準に変化させたときのＡ_６における表面温度を測定した。図８のフローチャートと図９に従い、ｎ＝１～ｎ＝１１０までの温調温度は２４０℃で一定である。

図１０に、実験例１の各被覆率の水準を振った温度変化量の結果を示している。被覆率の違いによってｎ＝１００枚目以降の温度変化量が変わってくる。また、図１１は、ｎ＝１０１枚目以降、被覆率９０％の画像パターンを連続通紙した場合のスリーブ表面温度測定結果を示している。表面温度はｎ＝１０１枚目から約７枚で緩やかに温度低下していく特徴がある。後述する図１８のテーブルは、緩やかに温度変化していく１枚当たりの特徴を反映したものである。

（実験例２）
ｎ＝１００枚目までは、実験例１と同様であって、ｎ＝１０１～１１０枚目までＡ_６における平均印字率が１５０％で、被覆率は５，１０，３０，６０，９０％の５水準で、室温状態からそれぞれＡ_６における表面温度測定を行った。図１０に実験例２の各被覆率の水準を振った温度変化量の結果を示している。実験例１と同様に被覆率の違いによってｎ＝１００枚目以降の温度変化量が変わってくる。

（実験例３）
ｎ＝１００枚目までは、実験例１と同様であって、ｎ＝１０１～１１０枚目までＡ_６における平均印字率が１００％で、被覆率は５，１０，３０，６０，９０％の５水準で、室温状態からそれぞれＡ_６における表面温度測定を行った。図１０に実験例３の各被覆率の水準を振った温度変化量の結果を示している。実験例１、２と同様に被覆率の違いによってｎ＝１００枚目以降の温度変化量が変わってくる。

以上の結果から、ｎ＝１０１～１１０枚目において被覆率が小さい程、平均印字率の影響は小さくスリーブ表面温度上昇量は近い値に収束することがわかった。一方、ｎ＝１０１～１１０枚目において被覆率が大きい場合、平均印字率が高い程、温度低下量が大きくなることがわかった。

図１４は、平均印字率を横軸として、図１０のグラフをプロットし直したものである。後述する図１８の１枚当たりの温度補正に従って、図示する被覆率ｓ＝５％の補正下限値から、被覆率ｓ＝１００％の補正上限値まで、最大の温度変化量、すなわち、補正量の範囲が規定される。

以上の実験結果を踏まえ、比較例と本発明の実施例について具体的に説明する。尚、以降で述べる実施例において、定着装置Ａが十分温まった後のｎ＝１０１枚目以降の変化に着目するが、ｎ＝１０１枚目以降に効果が限定されるものではない。

（比較例１）
比較例１は、実験例１～３と同様に、室温状態（２３℃）からＡ４紙Ｏｃｅ ｒｅｄｌａｂｅｌ ８０ｇ紙をプロセス速度３００ｍｍ／ｓｅｃ、６０ｐｐｍで連続１１０枚通紙し、図８のフローチャートに従って温調制御した場合である。定着スリーブ表面温度は、領域Ａ_２と領域Ａ_６の２か所に熱電対を配置して測定した。以下、図１２を用いて、ｎ＝１～１１０枚目までのトナー量情報の条件を説明する。ｎ＝１００枚目までは、図１３に示す、左右がほぼ対称なパターンを連続通紙した。具体的なトナー量情報は、Ａ_２において被覆率ｓ＝４２％、最大印字率＝２００％、平均印字率＝１９０％であり、Ａ_６において被覆率ｓ＝４１％、最大印字率＝２００％、平均印字率＝１８９％である。次に、ｎ＝
１０１～１１０枚目において、図１５に示す左右非対称な画像パターンを連続通紙させた。

図１５は、Ａ_２において、（ａ）と（ｃ）の画像により、被覆率ｓ＝５％、最大印字率＝２００％、平均印字率＝１９０％である。一方、Ａ_６において、（ｂ）と（ｄ）の画像により、被覆率ｓ＝８２％、最大印字率＝２００％、平均印字率＝２００％である。従って、図９の最大印字率に応じた目標温度テーブルに従い、ｎ＝１～ｎ＝１１０までの温調温度は２４０℃である。尚、Ａ_２とＡ_６以外のその他のトナー量情報も図１２に示す。

図１６に、定着スリーブの表面温度、電力、グロス値と、温調温度の関係を示している。グロス値［°］は日本電色のＰＧ－１Ｍ ハンディ型光沢度計を用いて測定した。Ａ_６の定着スリーブ表面温度が、Ａ_２の定着スリーブ表面温度に比べて低くなるため、図１５における（ｂ）部グロス値は（ａ）部のグロス値に対して低くなる結果となった。

（実施例１）
一方、本発明の実施例１は、比較例１の図１２と通紙及び画像パターンは同じ条件で、図１７のフローチャートに沿って連続通紙、すなわち、複数の記録材に連続的に画像形成を行った場合である。図１７のフローチャートについて詳しく説明する。先ず、印刷ｊｏｂを開始後、（２３１）においてＡ_１～Ａ_７の各領域でトナー量情報を受信する。次に、（２３２）において図９に示すトナー量情報の最大印字率に応じた目標温度テーブルを参照し、Ａ_１～Ａ_７の各領域の基準となる温度を算出する。

次に、（２３３）において、図１４で説明した各平均印字率における補正の上下限に到達しているか否か、すなわち、補正量の限界範囲から外れているか否かを判定する。被覆率による温度補正量の上下限範囲は、図１４に示すように、平均印字率によって範囲が変化し、連続通紙される複数の記録材ごとに、その記録材（これから加熱される記録材）の平均印字率に応じて、その都度、設定されることになる。上下限に到達していなければ、（２３４）に進む。（２３４）では、Ａ_１～Ａ_７の各領域において図１８に示す被覆率に応じた温度補正テーブルを参照し、温度補正量を計算する。一方（２３３）において上下限に到達していれば、補正量を限界範囲に収める調整方法の一例として、補正温度０℃として（２３５）へ進む。（２３５）では、被覆率の履歴を反映した補正量として、（２３２）で計算したＡ_１～Ａ_７の各領域の基準となる温度と（２３４）で計算したＡ_１～Ａ_７の各領域の被覆率に応じた温度補正量の和により、Ａ_１～Ａ_７のそれぞれの領域で仮の設定温度を計算する。ヒータ１６はＡ_１～Ａ_７の各領域に応じて発熱量を変えられないため、最も温度が高くなる領域の補正後の制御目標温度を真の設定温度とし、サーミスタ１８ａでヒータ１６の温度を制御する。

図１９に、以上のフローに沿って温調制御した場合の定着スリーブの表面温度、電力、グロス値の測定値と、画像の被覆率ｓによる温度補正量（－Δ）、被覆率ｓによる補正量の積算量（Σ－Δ）、補正温度の上下限への到達有無の関係を示している。被覆率ｓによる補正量の積算量（Σ－Δ）は、連続通紙される複数の記録材のうち加熱が終了した記録材における被覆率ｓに対応した温度補正量の積算量と、これから加熱が行われる記録材における被覆率ｓに対応した温度補正量との和である。図１７のフローチャート（２３５）において、Ａ_１～Ａ_７の領域の中でＡ_６領域の設定温度が最も高いため、Ａ_６領域の温度が制御温度として採用される。Ａ_６領域はｎ＝１０４枚目に図１４の補正の上下限に到達し、図１９中の○でその到達を明示している。比較例１に対して、Ａ_６領域の定着スリーブ表面温度は高くなることで、電力は高くなるものの、図１５のＡ_６領域（ｂ）部のグロスは比較例１に対して改善する。また、Ａ_２領域（ａ）部の温度も、比較例１に比べ高くなるが、グロス値は飽和しており、Ａ_６領域（ｂ）部とほぼ同じグロス値であった。

（比較例２）
比較例２は、図８のフローチャートに従って温調制御した場合であり、ｎ＝１～ｎ＝１００までの通紙条件は比較例１と同じである。定着スリーブ表面温度は、Ａ_２とＡ_６領域の２か所に熱電対を配置させて測定した。以下、図２０を用いて、ｎ＝１～１１０枚目までのトナー量情報の条件を説明する。ｎ＝１００枚目までのトナー量情報は、実施例１と同様である。ｎ＝１０１～１１０枚目において、図２１の（ａ）（ｂ）に示すような印字率が高いパターンが局所的に含まれた画像を連続通紙させる。具体的には、Ａ_２及びＡ_６において、被覆率ｓ＝５％、最大印字率＝２００％、平均印字率＝１９５％である。従って、図９に従い、ｎ＝１～ｎ＝１１０までの温調温度は２４０℃である。尚、Ａ_２とＡ_６以外のその他のトナー量情報も図２０に示す。図２２に定着スリーブの表面温度、電力、グロス値を測定した結果と、温調温度の関係を示している。図２１のＡ_２及びＡ_６領域の定着スリーブ表面温度は、ｎ＝１０１枚目以降次第に高くなるため、熱供給が過剰になり、以下に述べる実施例２に比べて消費電力が高くなってしまう。

（実施例２）
本発明の実施例２は、比較例２と通紙条件及び画像パターンは同じであり、図１７のフローチャートに沿って温調制御した場合である。実施例１と同様に、図１８で示す１枚毎の被覆率Ｓに応じた補正テーブルを参照し、図１４の補正の下限値に到達するまで温度補正させる。

図２３に、定着スリーブの表面温度、電力、グロス値と、画像の被覆率ｓによる温度補正量（－Δ）、被覆率ｓによる補正量の積算量（Σ－Δ）、補正温度の上下限への到達有無の関係を示している。また、比較例２と電力比較した結果を示している。図１７のフローチャート（２３５）において、Ａ_１～Ａ_７の領域の中で図１８からＡ_１～Ａ_７領域はすべて同じ補正温度であるため、Ａ_６領域の温度を制御温度として採用する。比較例２に比べ、Ａ_２及びＡ_６領域の温度を低く抑えることで、消費電力が削減できる。また、実施例２の条件の定着スリーブ表面温度で図２１（ａ）（ｂ）部のグロス値は飽和しており、比較例２と実施例２でグロス値の有意な差は見られなかった。

（比較例３）
比較例３は、比較例２と通紙条件は同じであり、図８のフローチャートに従って温調制御する。ｎ＝１００枚目までのトナー量情報は実施例２と同様である。図２４でｎ＝１０１～１１０枚目のトナー量情報について説明する。Ａ_６における被覆率ｓ＝８２の画像は実施例１と同じ図１５の画像であり、Ａ_６における被覆率ｓ＝５０％の画像は図２５の画像であり、Ａ_６における被覆率ｓ＝３０％の画像は、図２６の画像である。図２５及び図２６の画像は、Ａ_６を除く領域のトナー量情報はすべて同じであり、Ａ_６の被覆率ｓと平均印字率のみそれぞれで異なる。
後述する実施例３に対して、ｎ＝１０７枚目以降で消費電力が大きい。

（実施例３）
本発明の実施例３では、比較例３と通紙条件及び画像パターンは同じであり、図１７のフローチャートに沿って温調制御する。実施例１と同様に、図１８で示す１枚毎の被覆率Ｓに応じた補正テーブルを参照し、補正の上下限値に到達するまで温度補正させる。図１７のフローチャート（２３５）において、Ａ_１～Ａ_７の領域の中でＡ_６領域の設定温度が最も高い為、Ａ_６領域の温度が制御温度として採用される。

図２７Ａ、図２７Ｂに本実施例の、電力、グロス値とＡ_６領域の定着スリーブの表面温度、画像の被覆率ｓによる温度補正（－Δ）、被覆率ｓによる補正の積算（Σ－Δ）、補正温度の上下限への到達有無の関係を比較例３と共に示している。
実験例３の定着スリーブ表面温度以上では、グロス値は飽和しており、実施例３と比較
例３のグロスはほぼ同じである。対して、Ａ_６領域のｎ＝１０７枚目以降の温度上昇が抑えられることで消費電力が削減できる。

（実施例４）
本発明の実施例４は、上記実施例１～３とはヒータの構成が異なり、基板上に長手方向に複数個の発熱体が並べられたヒータ構成を有し、かつ長手方向に分割された加熱領域を個別に温調制御可能なサーミスタ構成を有している。実施例４におけるヒータ以外の構成は、上記実施例１～３と同様であり、説明は省略する。

＜分割定着ヒータの説明＞
図２８を用いて、本実施例に係るヒータ３００の構成を説明する。図２８（Ａ）は、ヒータ３００の模式的断面図、図２８（Ｂ）は、ヒータ３００の各層の模式的平面図、図２８（Ｃ）は、ヒータ３００への電気接点Ｃの接続方法を説明する図である。

図２８（Ｂ）には、本実施例の画像形成装置１０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に沿うように搬送される。また、図２８（Ａ）は、搬送基準位置Ｘにおけるヒータ３００の断面図となっている。

ヒータ３００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と、より構成される。

裏面層１は、ヒータ３００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３００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３００の長手方向に対し７つの発熱ブロック（ＨＢ１～ＨＢ７）に分割されている。すなわち、発熱体３０２ａは、ヒータ３００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３００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。

本実施例のヒータ３００における発熱範囲（加熱領域）は、発熱ブロックＨＢ１の図中左端から発熱ブロックＨＢ７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、すなわち、長手方向に複数分割された各加熱領域は、全て同じ約３１ｍｍ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（Ｅ１～Ｅ７、およびＥ８－１、Ｅ８－２）を有する。電極
Ｅ１～Ｅ７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ＨＢ１～ＨＢ７それぞれに電力供給するための電極である。電極Ｅ８－１、Ｅ８－２は、ヒータ３００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ＨＢ１～ＨＢ７に電力供給するための電極である。本実施例ではヒータ３００の長手方向両端に電極Ｅ８－１、Ｅ８－２を設けているが、例えば、電極Ｅ８－１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。

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は、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（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）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。

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３００の長手に沿って長手端部まで形成され、ヒータ長手端部において不図示の電気接点を介してヒータ駆動回路と接続されている。

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３００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２８（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（Ｅ１～Ｅ７、およびＥ８－１、Ｅ８－２）に対応する位置に貫通穴が設けられている。各貫通穴位置において、電気接点Ｃ（Ｃ１～Ｃ７、およびＣ８－１、Ｃ８－２）が、電極Ｅ（Ｅ１～Ｅ７、およびＥ８－１、Ｅ８－２）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、加圧ステイ５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、ヒータ駆動回路と接続されている。実施例１～３と同様にヒータ３００に供給する電力測定のため、電極Ｅ１～Ｅ８に給電する不図示のケーブルには電力計ＷＴ３１０を中継して接続する。

＜加熱領域＞
図２９に示すように、本実施例における加熱領域Ｂ_１～Ｂ_７は、図６で示す画像領域を
示すＡ_１～Ａ_７と対応させている。加熱領域Ｂ_１～Ｂ_７は、定着ニップ部Ｎ内の、発熱ブロックＨＢ１～ＨＢ７に対応した位置に設けられており、発熱ブロックＨＢｉ（ｉ＝１～７）の発熱により、加熱領域Ｂ_ｉ（ｉ＝１～７）がそれぞれ加熱される。加熱領域Ｂ_１～Ｂ_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）。

実施例４では、実施例１と通紙条件及び画像パターンは同じであり、図３０のフローチャートに沿って温調制御する。（２３１）～（２３４）までの制御ブロックは、実施例１～３と同じである。（２３６）において各画像領域にＡｉに対応した加熱領域Ｂｉにおいて、それぞれに対応したサーミスタＴＨで加熱領域Ｂｉの温度を制御する。

図３１Ａ、図３１Ｂに、電力、グロス値を実施例１の結果と共に示している。実施例１に対して、Ａ_１～Ａ_７のそれぞれの領域で、図３０のフローチャートに沿った温調制御が実行されることで、更なる消費電力の削減ができる。

以上の実施例ではＡ４サイズ紙の場合についての効果を述べたが、レターサイズやその他のサイズでも効果はある。また、各加熱領域や各画像領域の分割数や幅も本実施例で述べた条件に限定されるものではない。
また、上記実施例における図９、図１０、図１４、図１８等に示した設定値はあくまで一例である。すなわち、上記実験例において連続通紙履歴（１００枚目まで）の基準となる最大印字率（２００％）や被覆率（４２％）の設定値が変われば、図１４に示す補正量の上限値の範囲や、図１８に示す温度補正量の設定も変わることは言うまでもない。

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。

１０…画像形成装置、Ａ…定着装置（像加熱装置）、１６…ヒータ、１…定着スリーブ、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ…サーミスタ

Claims (6)

1. 画像情報に基づいて記録材にトナー像を形成する画像形成部と、
   基板と、前記基板上に設けられた発熱体と、を有するヒータを有し、前記ヒータの熱を利用して記録材に形成された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温度に基づいて、前記発熱体の通電を制御する通電制御部と、
   前記画像情報から、記録材上におけるトナーに関する情報を取得する取得部と、
   を備える画像形成装置において、
   前記画像形成部が複数の記録材に連続的にトナー像を形成する場合において、
   前記取得部は、前記画像情報から、前記複数の記録材における、記録材の所定の領域においてトナーが載せられる部分である画像部が前記所定の領域に占める割合である被覆率及び記録材の前記所定の領域の前記画像部における単位面積当たりのトナーの載り量の平均値である平均印字率を取得し、
   前記通電制御部は、前記複数の記録材ごとに、前記所定の領域における基準の目標温度を前記複数の記録材における前記被覆率の履歴を反映した補正量で補正した温度を制御目標温度として、前記発熱体の通電を制御し、
   前記補正量は、前記複数の記録材のうち加熱が終了した記録材における前記被覆率及び前記平均印字率に基づいて設定される温度補正量の積算量と、加熱が行われる記録材における前記温度補正量と、の和であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記補正量は、前記和が、前記加熱が行われる記録材の前記被覆率及び前記平均印字率に基づいて設定される上限値及び下限値で規定される補正量の範囲から外れる場合、前記範囲に収まるように調整されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記取得部は、前記画像情報から、記録材の前記所定の領域における単位面積当たりのトナーの載り量の最大値である最大印字率を取得し、
   前記基準の目標温度は、加熱が行われる記録材の前記最大印字率に基づいて設定され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. 前記所定の領域は、前記ヒータの加熱領域を記録材の搬送方向と直交する方向に複数に分割した領域の一つに対応する記録材の領域であり、
   前記通電制御部は、前記複数の記録材ごとに、前記加熱領域に対応する全ての前記所定の領域のなかで最も高い補正後の制御目標温度に基づいて、前記発熱体の通電を制御することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記像加熱部は、複数の前記発熱体が前記基板上を前記基板の長手方向に並ぶように設けられており、前記長手方向に分割された複数の加熱領域を有し、
   前記所定の領域は、前記複数の加熱領域の一つに対応する記録材の領域であり、
   前記通電制御部は、前記複数の記録材ごとに、前記複数の加熱領域に対応する複数の前記所定の領域のそれぞれにおいて個別に前記基準の目標温度を前記補正量で補正した温度を制御目標温度とし、前記複数の加熱領域ごとに前記発熱体の通電を制御することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 内面が前記ヒータに接触しつつ回転する筒状のフィルムを有し、記録材上の画像は前記フィルムを介して加熱されることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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