WO2020054814A1 - 像加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

像加熱装置は、ヒータの複数の発熱体により加熱される複数の加熱領域のうち、記録材の搬送方向に直交する方向の中央の加熱領域よりも一端側の第一の領域に含まれる加熱領域の制御目標温度の平均値である第一の平均温度と、中央の加熱領域よりも他端側の第二の領域に含まれる加熱領域の制御目標温度の平均値である第二の平均温度と、が所定の温度範囲に収まるように、制御部が複数の発熱体への電力供給を制御する。

Description

像加熱装置及び画像形成装置

　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。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電子写真画像形成装置（以下、画像形成装置）に用いられる定着器や、光沢付与装置等、の像加熱装置において、オンデマンド性や省電力化に優れたフィルム加熱方式の像加熱装置が広く用いられている（特許文献１）。
　フィルム加熱方式の像加熱装置は、耐熱性の無端状の定着フィルム（定着部材）内部に、加熱源としてのセラミックス製のヒータあるいはハロゲンランプなどを有しており、定着フィルムと加圧ローラ（加圧部材）とで圧接ニップ部を形成している。そして、ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ記録材上の未定着トナー像を加熱定着するものである。

　この像加熱装置を搭載する画像形成装置で小サイズの記録材を連続プリントすると、ニップ部の、ヒータの長手方向に対応する方向である記録材の搬送方向に直交する方向（以下、長手方向）において、記録材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、装置内の各パーツへダメージを与えたり、非通紙部昇温が生じている状態で大サイズの記録材にプリントすると、小サイズの記録材の非通紙部に相当する領域でトナーが定着フィルムに高温オフセットしたりすることもある。
　この非通紙部昇温を抑制する手法の一つとして、ヒータの発熱範囲を、長手方向に対し複数個の発熱ブロックに分割し、記録材のサイズに応じてヒータの発熱分布を切換える装置が提案されている（特許文献２）。

　また、このような加熱装置の中には、記録材上に形成された画像部を選択的に加熱する方式も提案されている（特許文献３）。この方法では、記録材上の画像の有無に応じて、各発熱ブロックを選択的に発熱制御し、記録材上に画像が無い部分（以下、非画像部）において発熱ブロックへの通電を減少させることで省電力化を図っている。

特開平４－４４０７５号公報 特開２０１４－５９５０８号公報 特開平６－９５５４０号公報

　特許文献３のような像加熱装置では、画像が記録材の長手方向の片側に偏って形成される場合、画像部のみを選択的に加熱するため、加圧ローラの温度は非画像部よりも画像部が高くなり、加圧ローラの長手温度分布に左右差が生じる。この温度左右差は加圧ローラの弾性層の熱膨張の差となり、加圧ローラ外径は非画像部に比べて画像部の方が大きくなる。このため、加圧ローラによる定着フィルムの送り量（定着フィルムが加圧ローラに従動する量）に左右差が生じ、画像部の送り量は非画像部の送り量よりも大きくなる。この定着フィルムの送り量差により、送り量が大きい側の定着フィルムが下流側へ押し出され、加圧ローラの母線とフィルムの母線との間に交差角が生じる。この結果、定着フィルムの送り量が大きい側へ定着フィルムが移動しようとする寄り力が発生する。この寄り力により、フィルムの寄り移動が発生し、画像部側の定着フィルム端部がその側の規制部材（以下、定着フランジ）に押し当たり、定着フィルム端面は負荷を受ける。定着フィルム端面がこの様な負荷を継続的に受けると、定着フィルム端部の削れ等の定着フィルム破損により、像加熱装置の寿命を低寿命化させる可能性があった。

　この他に、画像が記録材の長手方向の中央部に偏って形成された場合、加圧ローラ温度は画像がない両端部に比べて画像がある中央部の方が高くなる。したがって、前述したのと同様の原理で、加圧ローラによる定着フィルムの送り量は、両端部に比べて中央部の方が大きくなる。この定着フィルムの送り量の差により、定着フィルムの中央部が両端部よりも搬送方向の下流側へ押し出され、定着フィルムが弓なり形状に変形する。その結果、定着フィルムの両端部から中央へ向かう寄り力（以下、中央寄り力）が発生し、定着フィルムへの負荷が生じる。定着フィルムが中央寄り力による負荷を継続的に受けると、定着フィルムの中央部に発生する皺によって定着フィルム破損が引き起こされ、像加熱装置の寿命を低寿命化させる可能性があった。

　一方、特許文献１のような像加熱装置では、長手方向の温度分布がフラットになるようにヒータを発熱させるため、上述したような像加熱装置の低寿命化を抑制することができる。しかしながら、ヒータは記録材上の画像の有無に関わらず一様に記録材を加熱するため、記録材上の画像のない部分を加熱することになり、余分な電力を消費していた。

　本発明の目的は、像加熱装置において省電力性と高寿命化を両立させ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、本発明の像加熱装置は、
　記録材の搬送方向に直交する方向に並ぶ複数の発熱体を有するヒータと、
　前記複数の発熱体へ供給する電力を個々に制御することで、前記複数の発熱体により加熱される複数の加熱領域の温度を個々に制御可能な制御部と、
　記録材に形成される画像の情報を取得する取得部と、
を有し、
　前記ヒータの熱によって記録材に形成された画像を加熱する像加熱装置において、
　前記制御部は、
　前記複数の加熱領域のうち、前記搬送方向に直交する方向の中央の加熱領域よりも一端側の第一の領域に含まれる加熱領域の制御目標温度の平均値である第一の平均温度と、前記中央の加熱領域よりも他端側の第二の領域に含まれる加熱領域の制御目標温度の平均値である第二の平均温度と、が所定の温度範囲に収まるように、前記複数の発熱体への電力供給を制御することを特徴とする。
　上記目的を達成するため、本発明の像加熱装置は、
　記録材の搬送方向に直交する方向に並ぶ複数の発熱体を有するヒータと、
　前記複数の発熱体へ供給する電力を個々に制御することで、前記複数の発熱体により加熱される複数の加熱領域の温度を個々に制御可能な制御部と、
　記録材に形成される画像の情報を取得する取得部と、
を有し、
　前記ヒータの熱によって記録材に形成された画像を加熱する像加熱装置において、
　前記制御部は、
　前記複数の加熱領域のうち、
　　前記搬送方向に直交する方向の中央の加熱領域よりも一端側の第一の領域に含まれる加熱領域の制御目標温度の平均値を第一の平均温度とし、
　　前記中央の加熱領域よりも他端側の第二の領域に含まれる加熱領域の制御目標温度の平均値を第二の平均温度とし、
　　少なくとも前記中央の加熱領域を含む、前記第一の領域と前記第二の領域との間の第三の領域に含まれる加熱領域の制御目標温度の平均値を第三の平均温度とし、
　前記第三の平均温度≧前記第一の平均温度、および前記第三の平均温度≧前記第二の平均温度の関係を満たし、かつ
　前記第一の平均温度と前記第三の平均温度の差分と、前記第二の平均温度と前記第三の平均温度の差分との合計が、所定の閾値を下回るように、前記複数の発熱体への電力供給を制御す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、
　記録材に画像を形成する画像形成部と、
　記録材に形成された画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、像加熱装置において省電力性と高寿命化を両立させることができる。

図１は、画像形成装置の断面図である。 図２Ａ、図２Ｂは、実施例１の像加熱装置の断面図である。 図３Ａ～図３Ｃは、実施例１のヒータ構成図である。 図４は、実施例１のヒータ制御回路図である。 図５は、実施例１の加熱領域を示す図である。 図６Ａ、図６Ｂは、実施例１の加熱領域の分類に関する具体例である。 図７Ａ、図７Ｂは、実施例１の寄り力発生のメカニズムを説明する図である。 図８Ａ～図８Ｃは、実施例１の実験結果を示す図である。 図９は、実施例１の加熱領域を分類と制御温度を決定するフローチャートである。 図１０Ａ～図１０Ｃは、実施例１の各加熱領域の仮の制御目標温度および制御目標温度を示す図である。 図１１Ａ～図１１Ｃは、実施例１の各加熱領域の仮の制御目標温度および制御目標温度を示す図である。 図１２は、実施例１の加熱領域を分類と制御温度を決定するフローチャートである。 図１３Ａ、図１３Ｂは、実施例１の各加熱領域の仮の制御目標温度および制御目標温度を示す図である。 図１４は、実施例１の加熱領域を分類と制御温度を決定するフローチャートである。 図１５は、実施例１の変形例における制御目標温度を示す図である。 図１６Ａ～図１６Ｅは、実施例２の加熱領域の分類に関する具体例である。 図１７Ａ、図１７Ｂは、実施例２の画像区間の制御温度および非画像区間の制御温度を示す図である。 図１８Ａ、図１８Ｂは、実施例２の連続プリント中の記録材と画像形成領域を示す図である。 図１９Ａ～図１９Ｃは、実施例３の加熱領域と記録材、画像形成領域の位置を示した図である。 図２０は、実施例３のヒータ温度を示す図である。 図２１Ａ、図２１Ｂは、実施例４の寄り力発生のメカニズムを説明する図である。 図２２は、実施例４の実験結果を示す図である。 図２３Ａ、図２３Ｂは、実施例４の加熱領域の分類に関する具体例である。 図２４は、実施例４の制御目標温度を示す図である。

　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］
　図１は、本発明の実施例に係る画像形成装置の概略断面図である。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複写機、プリンタなどが挙げられ、ここではレーザプリンタに適用した場合について説明する。

　画像形成装置１００は、ビデオコントローラ１２０と制御部１１３を備える。ビデオコントローラ１２０は、記録材に形成される画像の情報を取得する取得部として、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及びプリント指示を受信して処理するものである。制御部１１３は、ビデオコントローラ１２０と接続されており、ビデオコントローラ１２０からの指示に応じて画像形成装置１００を構成する各部を制御するものである。ビデオコントローラ１２０が外部装置からプリント指示を受けると、以下の動作で画像形成が実行される。

　プリント信号が発生すると、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２１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には静電潜像が形成される。この静電潜像に対して現像ローラ１７からトナーが供給されることで、感光ドラム１９上の静電潜像は、トナー画像として現像される。一方、給紙カセット１１に積載された記録材（記録紙）Ｐは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によってレジストローラ対１４に向けて搬送される。更に、記録材Ｐは、感光ドラム１９上のトナー画像が感光ドラム１９と転写ローラ２０で形成される転写位置に到達するタイミングに合わせて、レジストローラ対１４から転写位置へ搬送される。記録材Ｐが転写位置を通過する過程で感光ドラム１９上のトナー画像は記録材Ｐに転写される。その後、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で加熱され、トナー画像が記録材Ｐに加熱定着される。定着済みのトナー画像を担持する記録材Ｐは、搬送ローラ対２６、２７によって画像形成装置１００上部のトレイに排出される。

　画像形成装置１００は、さらに、感光ドラム１９を清掃するドラムクリーナ１８、定着装置２００等を駆動するモータ３０、を備える。商用の交流電源４０１に接続されたヒータ駆動手段としての制御回路４００は、定着装置２００への電力供給を行う。上述した、感光ドラム１９、帯電ローラ１６、スキャナユニット２１、現像ローラ１７、転写ローラ２０が、記録材Ｐに未定着画像を形成する画像形成部を構成している。また、本実施例では、帯電ローラ１６、現像ローラ１７を含む現像ユニット、感光ドラム１９、ドラムクリーナ１８を含むクリーニングユニットが、プロセスカートリッジ１５として画像形成装置１００の装置本体に対して着脱可能に構成されている。

　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、ＬＥＴＴＥＲサイズ（２１６ｍｍ×２７９ｍｍ）の普通紙を２３２．５ｍｍ／ｓｅｃの搬送速度で毎分３５枚プリントすることが可能である。

　図２Ａは、定着装置２００の模式的断面図である。定着装置２００は、定着フィルム２０２と、定着フィルム２０２の内面に接触するヒータ３００と、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を形成する加圧ローラ２０８と、金属ステー２０４と、を有する。

　定着フィルム２０２は、筒状に形成された複層耐熱フィルムであり、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の表面には、トナーの付着防止や記録材Ｐとの分離性を確保するため、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（ＰＦＡ）等の離型性にすぐれた耐熱樹脂を被覆して離型層を形成してある。更に、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耐熱ゴムを弾性層として形成してもよい。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材質の弾性層２１０を有する。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内に設けられた加熱領域Ａ_１～Ａ_７（詳細は後述する）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。ヒータ３００には、定着フィルム２０２の内面に接触する側とは反対側（裏面側）に電極Ｅが設けられており、電気接点Ｃより電極Ｅに給電を行っている。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向けて付勢する。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の裏面側に対向して配置されている。

　加圧ローラ２０８は、モータ３０から動力を受けて矢印Ｒ１方向に回転駆動される。加圧ローラ２０８が回転することによって、定着フィルム２０２外面との間の摩擦力によって定着フィルム２０２に回転力が作用し、定着フィルム２０２が従動して矢印Ｒ２方向に回転する。定着ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐを挟持搬送しつつ定着フィルム２０２の熱を与えることで、記録材Ｐ上の未定着トナー画像は定着処理される。また、定着フィルム２０２の摺動性を確保し安定した従動回転状態を得るために、ヒータ３００と定着フィルム２０２の間には、耐熱性の高いフッ素系潤滑グリース（不図示）を介在させている。

　図２Ｂは、定着装置２００を記録材の搬送方向と平行な方向から見た図である。定着フィルム２０２は長手方向の左右何れかへ寄り移動する場合があり、定着フィルム２０２の端部には寄りを規制する定着フランジ２１３（規制部材）が定着フィルム２０２両端部に設けられている。定着フィルム２０２に寄りが発生した場合、定着フィルム端面は寄り移動して定着フランジ２１３の端面対向部に突き当たることにより寄りが規制されるようになっている。また、定着フランジ２１３は、定着フィルム２０２の端部の内面に対向する内面対向部を有する。定着フィルム２０２内面と内面対向部の間には若干のクリアランスが設けられており、内面対向部は定着フィルム回転時の定着フィルム２０２の内面をガイドする機能も有する。

　図３Ａ～図３Ｃを用いて、本実施例におけるヒータ３００の構成を説明する。図３Ａはヒータ３００の断面図、図３Ｂはヒータ３００の各層の平面図、図３Ｃ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３Ｂ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央を通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３Ａ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、通電により発熱する発熱抵抗体である、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（ＨＢ_１～ＨＢ_７）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。７つの発熱ブロック（ＨＢ_１～ＨＢ_７）は、各ブロックにおける発熱体への電力供給量が個別に制御されることで、それぞれの発熱量が個々に制御される。

　本実施例の発熱範囲は、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ＨＢ_１～ＨＢ_７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（即ち、電極Ｅ８－２を設けない構成）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。

　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いる。摺動面層１は、各発熱ブロックＨＢ_１～ＨＢ_７の温度を検知する検知手段としてサーミスタＴＨ（ＴＨ１－１～ＴＨ１－４、ＴＨ２－５～ＴＨ２－７、ＴＨ３－１、ＴＨ３－２、ＴＨ４－１、ＴＨ４－２）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。

　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、ＥＴ２－５～ＥＴ２－７、ＥＴ３－１、ＥＴ３－２、ＥＴ４－１、ＥＴ４－２）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ＥＴ３－１、ＥＴ３－２は、それぞれサーミスタＴＨ３－１、ＴＨ３－２に接続されている。導電体ＥＴ４－１、ＥＴ４－２は、それぞれサーミスタＴＨ４－１、ＴＨ４－２に接続されている。導電体ＥＧ１は、６つのサーミスタＴＨ１－１～ＴＨ１－４、および、ＴＨ３－１～ＴＨ３－２に接続され、共通の導電経路を形成している。導電体ＥＧ２は、５つのサーミスタＴＨ２－５～ＴＨ２－７、および、ＴＨ４－１～ＴＨ４－２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３Ｃ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孔が設けられている。各貫通孔位置において、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、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３００の制御回路４００と接続されている。

　図４は、実施例１のヒータ３００の制御回路４００の回路図である。４０１は、画像形成装置１００に接続される商用の交流電源である。ヒータ３００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３００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、交流電源４０１のゼロクロスを検知する回路であり、ＣＰＵ４２０にＺＥＲＯＸ信号を出力している。ＺＥＲＯＸ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。

　ヒータ３００の温度検知方法について説明する。ヒータ３００の温度検知は、サーミスタＴＨ（ＴＨ１－１～ＴＨ１－４、ＴＨ２－５～ＴＨ２－７、ＴＨ３－１、ＴＨ３－２、ＴＨ４－１、ＴＨ４－２）によって行われる。サ－ミスタＴＨ１－１～ＴＨ１－４、ＴＨ３－１～ＴＨ３－２と抵抗４５１～４５６との分圧が、Ｔｈ１－１～Ｔｈ１－４信号、およびＴｈ３－１～Ｔｈ３－２信号としてＣＰＵ４２０で検知される。ＣＰＵ４２０は、Ｔｈ１－１～Ｔｈ１－４信号、およびＴｈ３－１～Ｔｈ３－２信号を温度に変換する。同様に、サ－ミスタＴＨ２－５～ＴＨ２－７、ＴＨ４－１～ＴＨ４－２と抵抗４６５～４６９との分圧が、Ｔｈ２－５～Ｔｈ２－７信号、およびＴｈ４－１～Ｔｈ４－２信号としてＣＰＵ４２０で検知される。ＣＰＵ４２０は、Ｔｈ２－５～Ｔｈ２－７信号、およびＴｈ４－１～Ｔｈ４－２信号を温度に変換する。

　ＣＰＵ４２０の内部処理では、各発熱ブロックの制御目標温度ＴＧＴ_ｉと、サーミスタ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（デューティー比）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。

　発熱ブロックＨＢ_１～ＨＢ_４では、それぞれサ－ミスタＴＨ１－１～ＴＨ１－４の検知温度に基づき各発熱ブロックの温度制御を行う。一方、発熱ブロックＨＢ_５～ＨＢ_７では、それぞれサ－ミスタＴＨ２－５～ＴＨ２－７の検知温度に基づき各発熱ブロックの温度制御を行う。サ－ミスタＴＨ３－１、ＴＨ４－１は、加熱領域全長の長さ２２０ｍｍよりも狭い記録材を通紙した際の非通紙部昇温を検知するためのものであり、Ｂ５サイズ紙の紙幅（１８２ｍｍ）より外側に設けられている。また、サ－ミスタＴＨ３－２、ＴＨ４－２は、発熱ブロックＨＢ_２～ＨＢ_６までの長さ１５７ｍｍよりも狭い記録材を通紙した際の非通紙部昇温を検知するためのものであり、Ａ６サイズ紙の紙幅（１０５ｍｍ）より外側に設けられている。

　リレー４３０、リレー４４０は、故障などによりヒータ３００が過昇温した場合、ヒータ３００への電力遮断手段として用いている。リレー４３０、リレー４４０の回路動作を説明する。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。

　リレー４３０、リレー４４０を用いた安全回路の動作について説明する。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。

　図５は、本実施例における加熱領域Ａ_１～Ａ_７を示す図であり、ＬＥＴＴＥＲサイズ紙の紙幅と対比して表示している。加熱領域Ａ_１～Ａ_７は、定着ニップ部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_ｉの長手方向の長さをＬ_ｉとすると、加熱領域Ａ_１～Ａ_７の全長ΣＬ_ｉ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_ｉ＝３１．４ｍｍ）。

　本実施例では、定着ニップ部Ｎを通過する記録材Ｐを所定の時間で区間分けし、それぞれの区間毎に、加熱領域Ａ_ｉを画像形成領域か非画像形成領域かに分類する。本実施例では、記録材Ｐの先端を基準に０．２４秒毎に区間分けしており、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というように区間Ｔ_５まで区間分けする。加熱領域Ａ_ｉの分類について、図６Ａ、図６Ｂを用いて、具体例を挙げて説明する。

　図６Ａ、図６Ｂに示す具体例においては、記録材ＰはＬＥＴＴＥＲサイズであり加熱領域Ａ_１からＡ_７を通過する。図６Ａに示す位置に記録材及び画像が存在していた場合、加熱領域Ａ_ｉの分類は図６Ｂのようになる。
　画像形成範囲と重なる場合には、その加熱領域Ａ_ｉ（ｉ＝１～７）を画像形成領域ＡＩと分類し、画像形成範囲と重ならない場合には、その加熱領域Ａ_ｉを非画像形成領域ＡＰと分類する。加熱領域Ａ_ｉの分類は、後述するように、発熱ブロックＨＢ_ｉの発熱量の制御に利用される。
　また、画像形成範囲の情報から、区間Ｔ_１において、加熱領域Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３、Ａ_４は画像範囲が通過するため画像形成領域ＡＩに分類され、加熱領域Ａ_５、Ａ_６、Ａ_７は画像範囲が通過しないため非画像形成領域ＡＰに分類される。区間Ｔ_２から区間Ｔ_５おいては、加熱領域Ａ_３、Ａ_４、Ａ_５、Ａ_６は画像範囲が通過するため画像形成領域ＡＩに分類され、加熱領域Ａ_１、Ａ_２、Ａ_７は画像範囲が通過しないため非画像形成領域ＡＰに分類される。

　本実施例のヒータ制御方法、すなわち発熱ブロック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の発熱量が大きくなり、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温度（制御目標温度）ＴＧＴ_ｉ（ｉ＝１～７）と、サーミスタの検知温度に基づき算出される。本実施例では、各サーミスタの検知温度が各発熱ブロックの制御温度ＴＧＴ_ｉと等しくなるよう、ＰＩ制御（比例積分制御）によって供給電力が算出される。

　上記構成においては、発熱ブロック毎に発熱量を変更することができるので、ヒータ３００の長手方向の発熱分布を様々な分布にすることが可能である。
　図７Ａは、ヒータ３００の長手方向の発熱分布を模式的に示した図であるが、図７Ａのように、ヒータ３００の長手方向の発熱分布を片側の発熱量が大きくなるようにすることも可能である。このように、ヒータ３００の長手方向の発熱量に左右差をつけると、発熱量が大きい側へ定着フィルム２０２を移動させようとする寄り力（定着フィルム２０２に対して長手方向に作用する力）が生じる。この寄り力が発生する原因について、図７Ａ、図７Ｂを用いて説明する。

　図７Ｂは、定着装置２００を記録材の搬送方向と平行な面に垂直な方向から見た図であり、定着フィルム２０２に寄り力が働いている状態を模式的に示している。図７Ａのようなヒータ３００の長手方向の発熱量の左右差は、加圧ローラ２０８の長手方向に温度左右差を生じさせる。この温度左右差は加圧ローラの弾性層の熱膨張の差となり、加圧ローラ外径は高温である加熱領域Ａ_５～Ａ_７の方が加熱領域Ａ_１～Ａ_３よりも大きくなる。このため、加圧ローラによる定着フィルムの送り量には、図７Ｂのブロック矢印に示されるように左右差が生じ、高温側の定着フィルムの送り量は、低温側の定着フィルムの送り量よりも大きくなる。定着フィルム２０２と定着フランジ２１３内面対向部にはクリアランスがあるので、この定着フィルムの送り量の差により、加圧ローラ２０８の母線と定着フィルム２０２の母線との間に交差角θが生じる。定着フィルム２０２は加圧ローラ２０８の回転により力Ｆを受けているため、交差角θが生じたことにより、力Ｆは、定着フィルム２０２の母線方向Ｆ_１＝Ｆ・ｓｉｎθと、それに直交する方向Ｆ_２＝Ｆ・ｃｏｓθに分解される。そして、この力Ｆ_１（寄り力）によって、定着フィルム２０２は、定着フィルムの送り量が大きい側、つまり、ヒータ３００の発熱量が大きい側へ寄り移動することになる。

　定着フィルム２０２の寄り移動により、発熱量が大きい側の定着フィルム端面が定着フランジ２１３の規制面に突き当たり、定着フィルム２０２と定着フランジ２１３とが摺擦する。この寄り力は、定着フィルム端部の削れを引き起こす可能性があり、さらに寄り力が大きい場合は折れや座屈、亀裂などの定着フィルム破損が発生する可能性がある。これらの定着フィルム破損は、定着装置の寿命を低寿命化させてしまう可能性がある。

　ここで、本発明者は定着フィルム２０２の寄り力はヒータ３００の長手方向の平均的な温度の左右差に相関があることを実験的に発見した。つまり、ヒータの平均的な温度の左右差が大きいほど、定着フィルム２０２の寄り力が大きくなることを発見した。

　以下に、定着フィルム２０２の寄り力とヒータ３００の長手方向の温度分布との関係を調べるために実施した実験の結果を記す。
　実験は、以下の手順で行った。
　定着装置の温度が室温と同じであることを確認した後、ＬＥＴＴＥＲサイズ紙１００枚を１セットとし連続プリントする。定着装置は発熱ブロック毎に設定される制御温度ＴＧＴ_ｉ（ｉ＝１～７）を様々に設定することが可能なので、ヒータ３００の長手方向の温度分布も様々に設定することが可能である。表１は本実験におけるヒータ３００の各加熱領域の制御温度の条件を示した表である。本実験では、表１に示すようにヒータ３００の長手方向の温度分布を１９通り設定して、各温度分布において１セットずつ連続プリントを行った。尚、連続プリント中は、通紙中、紙間に関わらず制御温度は一定になるように設定する。

（表１）

　また、本実験では、定着フィルム２０２の寄り力を測定するために、定着フランジ２１３の端部に圧力を検知するロードセルを装着した。定着フィルム２０２に寄り力が働き、定着フィルム２０２が定着フランジ２１３に突き当たると、ロードセルが圧力を検知する。この検知された圧力は定着フィルム２０２に働く寄り力に等しい。このロードセルにより、寄り力を測定しながら連続プリントを行なった。

　図８Ａは、本実験におけるヒータ３００の制御温度の一条件である条件４の温度分布パターンでの制御を示す図である。この温度分布パターンによる制御温度の設定により、加熱領域Ａ_７側の方が温度が高くなるように制御温度に左右差をつけている。

　図８Ｂは、図８Ａのように制御温度を設定したときの、連続プリント中の寄り力の推移を示した図である。ここで、寄り力の正の符号は、定着フィルムが加熱領域Ａ_１側へ移動し、加熱領域Ａ_１側のロードセルによって寄り力が検知されたことを表している。一方、寄り力の負の符号は、定着フィルムが加熱領域Ａ_７側へ移動し、加熱領域Ａ_７側のロードセルによって寄り力が検知されたことを表している。図８Ｂから、温度が高い加熱領域Ａ_７側へ定着フィルムの寄り力が働いていることがわかる。また、寄り力はプリント開始直後から発生し、プリント終了まで－７．５Ｎ近傍の値でほぼ一定で推移することがわかる。このような傾向は、その他の温度分布設定においても同様に見られた。

　図８Ｃは、本実験における全１９通りの連続プリントにより得られた、各連続プリントにおけるヒータの長手方向の温度左右差と定着フィルムの寄り力の関係を示した図である。ここで、温度左右差を表す指標として、ΔＴ_ＬＲを定義した。ΔＴ_ＬＲは、第一の領域としての加熱領域Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３における制御温度ＴＧＴ_ｉの平均値をＴ_Ｌ、第二の領域としての加熱領域Ａ_５、Ａ_６、Ａ_７における制御温度ＴＧＴ_ｉの平均値をＴ_Ｒとしたときに、ΔＴ_ＬＲ≡Ｔ_Ｌ－Ｔ_Ｒとして定義される。すなわち、ΔＴ_ＬＲは、左右の制御温度の平均値の差を表す。
　尚、Ｔ_ＬとＴ_Ｒは以下の数式により算出される。
　Ｔ_Ｌ＝Σ（ＴＧＴ_ｉ・Ｌ_ｉ）／ΣＬ_ｉ　（ｉ＝１，２，３）　…（式１）
　Ｔ_Ｒ＝Σ（ＴＧＴ_ｉ・Ｌ_ｉ）／ΣＬ_ｉ　（ｉ＝５，６，７）　…（式２）

　図８Ｃに示されるように、定着フィルムの寄り力とΔＴ_ＬＲは強い相関関係があることがわかる。この結果により、温度左右差を示す指標として、ヒータの左右の平均温度の差を表すΔＴ_ＬＲによって、定着フィルムの寄り力を予測できることを明らかにした。
　本実施例では上述した定着フィルムの寄り力とΔＴ_ＬＲとの関係を反映した温度制御を導入することで、フィルム破損を抑制し、可能な限り定着装置の寿命を高寿命化する制御としている。

　本実施例における各発熱ブロックの制御温度ＴＧＴ_ｉの設定方法について説明する。
　本実施例において、制御温度ＴＧＴ_ｉはヒータ３００の長手方向の温度左右差が所定値範囲内に収まるように設定する。すなわち、所定の温度範囲として、－Ｔ_ａ≦ΔＴ_ＬＲ≦Ｔ_ａとなるように設定する。ここで、閾値Ｔ_ａは温度左右差が原因で発生する定着フィルムの寄り力の許容範囲から決定される。本実施例における温度左右差が原因で発生する定着フィルムの寄り力の許容範囲は－２Ｎ～２Ｎである。この許容範囲内であれば定着フィルムが定着フランジの規制面が突き当たることで発生する定着フィルムへの負荷を抑制でき、定着装置寿命内にフィルム破損が発生することはなかった。

　図８Ｃから、定着フィルムの寄り力の許容範囲が－２Ｎ～２ＮとなるΔＴ_ＬＲの範囲を読み取ると、－１０℃≦ΔＴ_ＬＲ≦１０℃である。したがって、本実施例では、閾値としてＴ_ａ＝１０℃に設定した。尚、本実施例では、定着フィルムの寄り力の許容範囲を－２Ｎ～２Ｎとしたが、定着フィルムの寄り力の許容範囲はこの範囲に限定されるものではない。定着フィルムの外径や厚み、材質、あるいはプロセス速度などの条件によって適宜設定されるものである。

　図９のフローチャートを用いて、制御温度ＴＧＴ_ｉの設定方法について説明する。ここでは、具体例として、図６Ａのような位置に記録材および画像が存在していた場合の区間Ｔ_１～Ｔ_５における制御温度ＴＧＴ_ｉの設定方法についても合わせて説明する。各加熱領域Ａ_ｉ（ｉ＝１～７）は、図９のフローチャートに示すように、画像加熱領域としての画像形成領域ＡＩと、非画像加熱領域としての非画像形成領域ＡＰとに分類される。

　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）から送信される画像形成範囲の情報に基づいて行われ、加熱領域Ａ_ｉが画像形成範囲を通過するかによって判断される（Ｓ１００３）。画像形成範囲の場合は、加熱領域Ａ_ｉを画像形成領域ＡＩと分類し（Ｓ１００４）、画像範囲でない場合は、加熱領域Ａ_ｉを非画像形成領域ＡＰと分類する（Ｓ１００５）。

　画像形成範囲の場合は、加熱領域Ａ_ｉは画像形成領域ＡＩと分類され、仮の制御温度ＴＧＴ_ｉ´をＴＧＴ_ｉ´＝Ｔ_ＡＩと設定する（Ｓ１００６）。ここで、Ｔ_ＡＩは未定着画像を記録材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２００において普通紙を通紙する際は、予め設定された制御目標温度として、Ｔ_ＡＩ＝１９８℃としている。Ｔ_ＡＩは、厚紙・薄紙といった記録材Ｐの種類に応じて可変とすることが望ましい。また、画像の濃度や画素の密度など、画像の情報に応じてＴ_ＡＩを調整しても良い。

　加熱領域Ａ_ｉが非画像形成領域ＡＰと分類された場合は、仮の制御温度ＴＧＴ_ｉ´をＴＧＴ_ｉ´＝Ｔ_ＡＰと設定する（Ｓ１００７）。ここで、Ｔ_ＡＰはＴ_ＡＩよりも低い温度として設定することで、非画像形成領域ＡＰにおける発熱ブロックＨＢ_ｉの発熱量を画像形成領域ＡＩより下げ、画像形成装置１００の省電力化を図っている。本実施例では、予め設定された制御目標温度として、Ｔ_ＡＰ＝１５８℃としている。

　ここで、図１０Ａは、具体例における加熱領域Ａ_１～Ａ_７の仮の制御温度ＴＧＴ_ｉ´を示す図である。具体例においては、加熱領域Ａ_ｉは図６Ｂのように分類されるので、この分類に基づき、仮の制御温度は図１０Ａの細実線ように設定される。

　仮の制御温度ＴＧＴ_ｉ´が決定したら、これに基づいて実際に使用する制御温度ＴＧＴ_ｉを決定する。尚、本実施例において、加熱領域Ａ_４は全加熱領域の長手方向中央部に位置するので、加熱領域Ａ_４における制御温度ＴＧＴ_４はＴＧＴ_４＝ＴＧＴ_４´に設定する。

　まず、加熱領域Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３におけるＴＧＴ_ｉ´の平均値をＴ_Ｌ´、加熱領域Ａ_５、Ａ_６、Ａ_７におけるＴＧＴ_ｉ´の平均値をＴ_Ｒ´として、Ｔ_Ｌ´とＴ_Ｒ´を算出する（Ｓ１０１０）。尚、Ｔ_Ｌ´、Ｔ_Ｒ´はそれぞれＴ_Ｌ、Ｔ_Ｒと同様に計算される。ここで、具体例においては、Ｔ_Ｌ´＝１７１℃、Ｔ_Ｒ´＝１８５℃と算出される。

　次に、Ｔ_Ｌ´とＴ_Ｒ´との差ΔＴ_ＬＲ´＝Ｔ_Ｌ´－Ｔ_Ｒ´が、－Ｔ_ａ～Ｔ_ａの範囲内かどうかを判断する（Ｓ１０１１）。
　ΔＴ_ＬＲ´が－Ｔ_ａ～Ｔ_ａの範囲内の場合は、温度左右差が原因で発生する定着フィルムの寄り力は許容値以内と予測できるので、仮の制御温度ＴＧＴ_ｉ´をそのまま実際の制御温度ＴＧＴ_ｉに設定する（Ｓ１０１２）。そして、Ｓ１０２１へ移行して、制御温度の設定フローを終了する。
　一方、ΔＴ_ＬＲ´が－Ｔ_ａ～Ｔ_ａの範囲外である場合は、温度左右差が原因で発生する定着フィルムの寄り力は許容範囲外になると予測できる。したがって、温度左右差が解消されるように制御温度ＴＧＴ_ｉを設定するためのフローに移行し、まず、Ｓ１０１３において、Ｔ_Ｌ´とＴ_Ｒ´のどちらが大きいか判断する。

　ここで、具体例においては、Ｔ_Ｌ´とＴ_Ｒ´との差ΔＴ_ＬＲ´＝Ｔ_Ｌ´－Ｔ_Ｒ´＝－１４℃となるので、ΔＴ_ＬＲ´は－Ｔ_ａ～Ｔ_ａの範囲外であると判断され、Ｓ１０１３へ移行する。

　Ｓ１０１３において、ヒータの長手方向の中央の加熱領域よりも一端側の第一の領域の平均値Ｔ_Ｌ´の方が大きいと判断されると、第一の領域である加熱領域Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３における仮の制御温度ＴＧＴ_ｉ´を制御温度ＴＧＴ_ｉに設定する（Ｓ１０１４）。一方、ヒータの長手方向の中央の加熱領域よりも他端側の第二の領域である加熱領域Ａ_５、Ａ_６、Ａ_７における制御温度ＴＧＴ_ｉは、第二の領域の制御温度の平均値Ｔ_Ｒと第一の領域の平均値Ｔ_Ｌが等しくなるように設定する。つまり、Ｔ_Ｒ＝Ｔ_Ｌの関係を満たすように設定する。

　Ｓ１０１５では、加熱領域Ａ_５、Ａ_６、Ａ_７のうち、画像形成領域ＡＩに分類されるものを判別する。Ｓ１０１５で画像形成領域ＡＩに分類された加熱領域Ａ_ｉの制御温度ＴＧＴ_ｉはＴ_ＡＩを設定する（Ｓ１０１６）。一方、Ｓ１０１５で非画像形成領域ＡＰに分類された加熱領域Ａ_ｉの制御温度ＴＧＴ_ｉ´は、以下に示す式によって決定される（Ｓ１０１７）。

　ＴＧＴ_ｉ＝（ｍ・Ｔ_Ｌ－ｎ・Ｔ_ＡＩ）／（ｍ－ｎ）　…（式３）
　ここで、ｍは第二の領域における加熱領域の数であり、ｍ＝３である。また、ｎはＳ１０１５において画像形成領域ＡＩに分類された加熱領域の数である。

　以上の計算により、加熱領域Ａ_５、Ａ_６、Ａ_７における制御温度ＴＧＴ_ｉを、予め設定された温度から変更することで、Ｔ_Ｒ＝Ｔ_Ｌの関係を満たすように設定することができる。

　これとは別に、Ｓ１０１３において、Ｔ_Ｒ´の方が大きいと判断されると、第二の領域の加熱領域Ａ_５、Ａ_６、Ａ_７における仮の制御温度ＴＧＴ_ｉ´を制御温度ＴＧＴ_ｉに設定する（Ｓ１０１８）。一方、第一の領域である加熱領域Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３における制御温度ＴＧＴ_ｉは、Ｔ_Ｌ＝Ｔ_Ｒの関係を満たすように設定するために、Ｓ１０１９へ移行する。

　Ｓ１０１９においては、第一の領域の加熱領域Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３のうち、画像形成領域ＡＩに分類されるものを判別し、Ｓ１０２０で画像形成領域ＡＩに分類された加熱領域Ａ_ｉの制御温度ＴＧＴ_ｉをＴ_ＡＩに設定する。一方、Ｓ１０１９で非画像形成領域ＡＰに分類された加熱領域Ａ_ｉの制御温度ＴＧＴ_ｉ´は、Ｓ１０２１において、以下に示す式によって決定される。

　ＴＧＴ_ｉ＝（ｍ・Ｔ_Ｒ－ｎ・Ｔ_ＡＩ）／（ｍ－ｎ）　…（式４）
　ここで、ｍは第一の領域における加熱領域の数であり、ｍ＝３である。また、ｎはＳ１０１９において画像形成領域ＡＩに分類された加熱領域の数である。

　具体例においては、Ｔ_Ｌ´、Ｔ_Ｒ´はそれぞれＴ_Ｌ´＝１７１℃、Ｔ_Ｒ´＝１８５℃であり、図１０Ａにおいて太実線で示される。したがって、具体例ではＴ_Ｌ´＜Ｔ_Ｒ´と判断される（Ｓ１０１３）。そして、第二の領域における加熱領域Ａ_５、Ａ_６、Ａ_７の制御温度ＴＧＴ_ｉは図１０Ａの細実線で示される値に設定される（Ｓ１０１８）。

　次のステップ以降で、第一の領域の制御温度の平均値Ｔ_Ｌを第二の領域の平均値Ｔ_Ｒと等しくなるように設定する。つまり、第一の領域の制御温度の平均値Ｔ_Ｌを、図１０Ａにおいて実線枠のブロック矢印で示した温度になるように設定する。

　そこで、Ｓ１０１９では、第一の領域である加熱領域Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３の中から、画像形成領域ＡＩに分類される加熱領域とそうでない加熱領域を判別する。ここで、画像形成領域ＡＩに分類された加熱領域Ａ_３の制御温度ＴＧＴ_３は、Ｓ１０２０でＴ_ＡＩに設定される。一方、画像形成領域ＡＩに分類されなかった加熱領域Ａ_１、Ａ_２の制御温度は、式４を利用して算出される。式４に、Ｔ_Ｒ＝１８５℃、Ｔ_ＡＩ＝１９８℃、ｍ＝３、ｎ＝１を代入すると、加熱領域Ａ_１の制御温度ＴＧＴ_１は、
　ＴＧＴ_１＝（３・１８５－１・１９８）／（３－１）＝１７８
と算出される。ＴＧＴ_２についてもＴＧＴ_１と同様にＴＧＴ_２＝１７８℃と算出される。

　図１０Ｂは、具体例において最終的に決定された加熱領域Ａ_１～Ａ_７の制御温度を示す図であり、最終的な制御温度は細実線で示されている。図１０Ｂにおいて、第一の領域と第二の領域それぞれの領域における制御温度の平均値Ｔ_Ｌ、Ｔ_Ｒが太実線示されており、制御温度はＴ_ＬおよびＴ_Ｒが等しくなるように設定される。

　尚、本実施例において、第一の領域の制御温度の平均値Ｔ_Ｌと第二の領域の平均値Ｔ_Ｒが等しくなるように、つまり、Ｔ_Ｌ＝Ｔ_Ｒとなるように制御温度を設定したが、必ずしもＴ_Ｌ＝Ｔ_Ｒとなるように制御温度を設定しなければいけない訳ではない。第一の領域の制御温度の平均値Ｔ_Ｌと第二の領域の平均値Ｔ_Ｒが等しくなくても、温度左右差ΔＴ_ＬＲ＝Ｔ_Ｌ－Ｔ_Ｒが－Ｔａ～Ｔａの範囲内であれば、定着フィルムの寄り力を許容範囲内に収めることができる。例えば、第一の領域の制御温度の平均値Ｔ_Ｌを、図１０Ａにおいて点線枠のブロック矢印で示した温度、つまり、温度左右差の許容限界値になるように設定してもよい。このとき、最終的に決定された加熱領域Ａ_１～Ａ_７の制御温度は、図１０Ｃの細実線で示される値に設定される。

　以上のようなフローにしたがって制御温度ＴＧＴ_ｉが設定される。

　次に、本実施例の効果を確認するために、比較例の温度制御を用いた場合と本実施例の温度制御を用いた場合とで、定着フィルム２０２に働く寄り力と定着装置の消費電力の比較を行った結果について説明する。比較例としては、記録材上の画像の有無に応じて、各発熱ブロックを選択的に発熱制御する比較例１と長手方向の温度分布がフラットになるようにヒータを発熱させる比較例２を用いる。

　まず、比較例１の制御温度ＴＧＴ_ｉの設定方法について説明する。
　比較例１において、制御温度ＴＧＴ_ｉは、加熱領域Ａ_ｉの分類に基づいて設定される。加熱領域Ａ_ｉの分類は、本実施例と同様に画像形成範囲の情報に基づいて行われ、加熱領域Ａ_ｉが画像形成範囲を通過するかによって判断される。画像形成範囲の場合は加熱領域Ａ_ｉを画像形成領域ＡＩと分類し、画像範囲でない場合は加熱領域Ａ_ｉを非画像形成領域ＡＰと分類する。そして、加熱領域Ａ_ｉが画像形成領域ＡＩと分類された場合は、制御温度ＴＧＴ_ｉをＴＧＴ_ｉ＝Ｔ_ＡＩに設定し、加熱領域Ａ_ｉが画像形成領域ＡＰと分類された場合は、制御温度ＴＧＴ_ｉをＴＧＴ_ｉ＝Ｔ_ＡＰに設定する。

　比較例２の制御温度ＴＧＴ_ｉの設定は、全加熱領域の制御温度をＴＧＴ_ｉ＝Ｔ_ＡＰとなるように設定し、ヒータの長手方向の温度分布をフラットにさせる。

　本実施例の効果確認は、比較例、本実施例それぞれの温度制御を用いた際のプリント中の定着フィルム２０２の寄り力を測定することで行った。定着フィルム２０２の寄り力測定は、前述した実験と同様に、定着フランジ２１３の端部に圧力を検知するロードセルを装着することで行った。また、プリントする際の条件としては、比較例、本実施例とも、定着装置の寿命を１５万枚として、ＬＥＴＴＥＲサイズ紙を連続プリントした。そして、プリントする画像としては、図６Ａに示される画像を用意し、比較例および本実施例それぞれにおいて、当該画像を連続プリントした。尚、比較例における制御温度は図１０Ａの細実線で示されるように設定され、本実施例における制御温度は図１０Ｂの細実線で示されるように設定される。

　表２は効果確認の結果を示した表であり、各画像を連続プリントした時の制御温度、プリント中の寄り力の平均値、寿命到達率、省電力性を示している。ここで、寿命到達率とは定着装置の寿命に対して、定着フィルム破損を発生させることなく何枚通紙できたかを示す指標である。また、省電力性とは比較例２の消費電力を１００％としたときに、消費電力を何％削減できたかをマイナスの符号を付けて表したものである。

（表２）

　これらの結果より、比較例１は省電力性が最も優れている一方で定着装置の寿命到達率は９０％となり、定着装置を低寿命化させてしまうことがわかる。また、比較例２は定着装置の寿命到達率は１００％であるが、省電力性は劣ることがわかる。
　一方、本実施例は、省電力化を達成しつつ、定着装置の寿命到達率１００％を達成することが可能となる。

　以上で説明したように、本実施例のヒータの温度制御を導入することで、省電力化を図りつつ、フィルムの寄り移動に起因するフィルム破損の発生を抑制し、定着装置の長寿命化を図ることが可能になる。

　尚、本実施例では、第一の領域の制御温度の平均値Ｔ_Ｌと第二の領域の制御温度の平均値Ｔ_Ｒを、Ｔ_Ｌ´およびＴ_Ｒ´のうち大きい方の値に合わせるように制御温度を決定したが、これに限定されない。Ｔ_Ｌ´およびＴ_Ｒ´のうち小さい方の値に合わせるように制御温度を決定してもよい。
　この場合の制御温度の決定方法についても、上述の具体例を用いて説明する。

　図１１Ａは、具体例における加熱領域Ａ_１～Ａ_７の仮の制御温度ＴＧＴ_ｉ´を示す図であり、仮の制御温度は図１１Ａの細実線のように設定されている。具体例において、Ｔ_Ｌ´＝１７１℃、Ｔ_Ｒ´＝１８５℃であり、図１１Ａにおいて太実線で示される。ここで、Ｔ_Ｌ´はＴ_Ｒ´より小さいので、第二の領域の制御温度の平均値Ｔ_Ｒを図１１Ａにおいて実線枠のブロック矢印で示した温度Ｔ_Ｌ´と同じ温度になるように設定する。そうすると、最終的に決定された加熱領域Ａ_１～Ａ_７の制御温度は、図１１Ｂの細実線のように設定される。図１１Ｂにおいて、太実線で示される第一の領域および第二の領域の制御温度の平均値Ｔ_Ｌ、Ｔ_Ｒは互いに等しくなるように設定される。

　ここでも、第一の領域の制御温度の平均値Ｔ_Ｌと第二の領域の平均値Ｔ_Ｒが等しくなるように、つまり、Ｔ_Ｌ＝Ｔ_Ｒとなるように制御温度を設定したが、必ずしもＴ_Ｌ＝Ｔ_Ｒとなるように制御温度を設定しなければいけない訳ではない。第一の領域の制御温度の平均値Ｔ_Ｌと第二の領域の平均値Ｔ_Ｒが等しくなくても、温度左右差ΔＴ_ＬＲ＝Ｔ_Ｌ－Ｔ_Ｒが－Ｔａ～Ｔａの範囲内であれば、定着フィルムの寄り力を許容範囲内に収めることができる。第二の領域の制御温度の平均値Ｔ_Ｒを、図１１Ａにおいて点線枠のブロック矢印で示した温度、つまり、温度左右差の許容限界値になるように設定してもよい。このとき、最終的に決定された加熱領域Ａ_１～Ａ_７の制御温度は、図１１Ｃの細実線で示される値に設定される。

　このように制御温度を決定する場合は、図９のフローチャートにおいて、Ｓ１０１３以降のステップを図１２のフローチャートに置き換えたフローにしたがって制御温度を決定すればよい。

　上述した制御温度の決定方法の他にも、第一の領域の制御温度の平均値Ｔ_Ｌと第二の領域の制御温度の平均値Ｔ_Ｒを、全領域（複数の加熱領域の全体）の仮の制御温度の平均値Ｔ_ＡＬＬに合わせるように制御温度を決定してもよい。
　この場合の制御温度の決定方法についても、上述の具体例を用いて説明する。

　図１３Ａは、具体例における加熱領域Ａ_１～Ａ_７の仮の制御温度ＴＧＴ_ｉ´を示す図であり、仮の制御温度は図１３Ａの細実線のように設定されて、第一および第二領域における仮の制御温度の平均値Ｔ_Ｌ´、Ｔ_Ｒ´は太実線で示される。また、具体例において、第一の領域および第二の領域を合わせた全領域の仮の制御温度の平均値Ｔ_ＡＬＬは、図１３Ａにおいて太点線で示される。ここで、第一および第二の領域の制御温度の平均値Ｔ_Ｌ、Ｔ_Ｒを図１３Ａにおいて実線枠のブロック矢印で示した温度Ｔ_ＡＬＬになるように設定する。そうすると、最終的に決定された加熱領域Ａ_１～Ａ_７の制御温度は図１３Ｂの細実線のように設定される。

　このように制御温度を決定する場合は、図９のフローチャートにおいて、Ｓ１０１３以降のステップを図１４のフローチャートにおけるＳ１２１３以降のステップに置き換えたフローにしたがって制御温度を決定すればよい。

　上述のいずれの方法を用いても、ヒータ３００の長手方向の温度左右差の発生を抑制でき、この温度左右差に起因するフィルム破損の発生を抑制し、定着装置の長寿命化を図ることが可能になり、省電力性との両立を図ることが可能となる。

（実施例１の変形例）
　本実施例では、制御温度ＴＧＴ_ｉを図１０Ｂのように左右非対称な温度分布になるように設定したが、制御温度ＴＧＴ_ｉは左右対称になるように設定してもよい。
　例えば、図９のフローチャートのＳ１０１３以降のフローを次に説明するやり方にしても良い。すなわち、ヒータ３００の長手方向の中央を基準にして、対称に位置する加熱領域同士の仮の制御温度を比較し、大きい方の仮の制御温度を両者の制御温度に設定するという方法でもよい。以下に、この方法について具体例を用いて説明する。

　ここでも、具体例として、図６Ａのような位置に記録材および画像が存在する場合の制御温度ＴＧＴ_ｉの設定方法について説明する。
　具体例における加熱領域Ａ_１～Ａ_７の仮の制御温度は図１０Ａの細実線で示されるようになるが、対称に位置する加熱領域同士の仮の制御温度ＴＧＴ１´とＴＧＴ７´、ＴＧＴ２´とＴＧＴ６´、ＴＧＴ３´とＴＧＴ５´、をそれぞれ比較する。ＴＧＴ１´とＴＧＴ７´の比較においては、ＴＧＴ１´＝ＴＧＴ７´となるので、制御温度はＴＧＴ１＝ＴＧＴ７＝１５８℃に設定される。ＴＧＴ２´とＴＧＴ６´の比較においては、ＴＧＴ２´＜ＴＧＴ６´となるので、制御温度はＴＧＴ２＝ＴＧＴ６＝１９８℃に設定される。ＴＧＴ３´とＴＧＴ５´の比較においては、ＴＧＴ３´＝ＴＧＴ５´となるので、制御温度はＴＧＴ３＝ＴＧＴ５＝１９８℃に設定される。
　図１５は、最終的に決定された加熱領域Ａ_１～Ａ_７の制御温度を示す図であるが、上記のような方法を用いて、図１５のように左右対称な温度分布になるように制御温度が設定される。
　上記のような方法を用いても、ヒータ３００の長手方向の温度左右差の発生を抑制でき、この温度左右差に起因するフィルム破損の発生を抑制し、定着装置の長寿命化を図ることが可能になり、省電力性と両立させることができる。

［実施例２］
　本発明の実施例２について説明する。実施例２の画像形成装置および像加熱装置の基本的な構成および動作は、実施例１のものと同じである。従って、実施例１と同一、またはそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。実施例２において特に説明しない事項は、実施例１と同様である。

　図１６Ａは、本実施例において、記録材を搬送方向に画像区間と非画像区間とに区分けした具体例を示した図である。具体例においては、記録材ＰはＬＥＴＴＥＲサイズであり、先行紙と後続紙の間の区間、いわゆる紙間を区間Ｔ_ｋとしている。ここで、画像区間とは、区間Ｔ_１～区間Ｔ_５の中で、加熱領域Ａ_１～Ａ_７のうち少なくともどれか１つの加熱領域が画像形成領域ＡＩである区間のことをいい、具体例においては区間Ｔ_１、区間Ｔ_２、区間Ｔ_３が画像区間である。また、区間Ｔ_１～区間Ｔ_５の中で、加熱領域Ａ_１～Ａ_７の全ての加熱領域が非画像形成領域ＡＰである区間を非画像区間と呼び、具体例においては、区間Ｔ_４、区間Ｔ_５が非画像区間である。また、区間Ｔ_ｉおよび紙間が定着ニップＮを通過するのに要する時間をｔ_ｉ、ｔ_ｋとすると、ｔ_ｉ＝０．２４ｓであり、ｔ_ｋ＝０．５２ｓである。

　実施例１では、画像区間において、ヒータ３００の長手方向の左右の発熱量が均等になるように発熱分布を制御し、定着フィルムの破損を抑制した。

　一方、実施例２では、画像区間においては、画像形成領域ＡＩと分類された加熱領域では制御温度Ｔ_ＡＩで温度制御し、非画像形成領域ＡＰと分類された加熱領域では制御温度Ｔ_ＡＰで温度制御する。したがって、ある画像区間における画像形成領域が長手方向で非対称であれば、その画像区間におけるヒータ３００の長手方向の発熱分布が左右非対称になり得る。そのため、この左右非対称な発熱分布により、定着フィルムは発熱量が大きい側へ寄り移動する。そこで、非画像区間では、画像区間で発生した定着フィルムの寄り移動の方向とは逆の方向に定着フィルムが寄り移動するようにヒータ３００の発熱分布を制御する。本実施例では、このようにして画像区間と非画像区間における定着フィルムの寄り移動を互いにキャンセルし、寄り移動に起因する定着フィルムの破損を抑制する。

　図１６Ａに示す位置に記録材および画像が存在する場合を具体例として用いて、本実施例におけるヒータ３００の制御温度の設定方法について説明する。本実施例では、まず、画像区間における加熱領域Ａ_ｉの制御温度ＴＧＴ_ｉを設定する。画像区間における制御温度ＴＧＴ_ｉは、加熱領域Ａ_ｉの分類に基づいて設定される。加熱領域Ａ_ｉが画像形成領域ＡＩと分類された場合は、ＴＧＴ_ｉ＝Ｔ_ＡＩに設定し、加熱領域Ａ_ｉが画像形成領域ＡＰと分類された場合は、ＴＧＴ_ｉ＝Ｔ_ＡＰに設定する。

　具体例においては区間Ｔ_１～Ｔ_３が画像区間に対応する。この画像区間Ｔ_１～Ｔ_３において、加熱領域Ａ_ｉは図１６Ｂのように分類される。したがって、具体例における画像区間の制御温度は図１７Ａのように設定される。

　次に、画像区間において、各加熱領域Ａ_ｉの制御温度ＴＧＴ_ｉの区間平均値を算出する。ここで、区間平均値とは、加熱領域Ａ_ｉ毎に各区間の制御温度ＴＧＴ_ｉを平均した値のことである。図１６Ｃは、画像区間における加熱領域Ａ_ｉ毎の制御温度の区間平均値を表した図であり、制御温度の区間平均値は細実線で示されている。また、図１６Ｃにおいて、画像区間における第一の領域の制御温度の平均値Ｔ_Ｌおよび第二の領域の平均値Ｔ_Ｒは太実線で示されている。これにより、画像区間において、ヒータ３００の長手方向の温度分布に左右差が生じていることがわかる。本実施例では、この画像区間における温度分布の左右差を非画像区間でキャンセルするように非画像区間の制御温度を決定し、全区間Ｔ_１～Ｔ_５におけるＴ_ＬおよびＴ_Ｒが等しくなるようにする。尚、本実施例では、第二の領域の制御温度の平均値Ｔ_Ｒが第一の領域の平均値Ｔ_Ｌに近づくように非画像区間の制御温度を決定する。

　図１６Ｄは、具体例において、区間Ｔ_１～Ｔ_４における加熱領域Ａ_ｉ毎の制御温度の区間平均値を表した図であり、図１６Ｅは区間Ｔ_１～Ｔ_５における加熱領域Ａ_ｉ毎の制御温度の区間平均値を表した図である。図１６Ｄ、図１６Ｅそれぞれにおいて、第一の領域の制御温度の平均値Ｔ_Ｌおよび第二の領域の平均値Ｔ_Ｒは太実線で示されている。これらの図から、非画像区間Ｔ_４、Ｔ_５を経ることで、Ｔ_Ｒは徐々にＴ_Ｌに近づき、ヒータ３００の長手方向の温度分布の左右差が解消されることがわかる。
　このとき、非画像区間の制御温度は図１７Ｂのように設定されている。

　尚、本実施例において、区間Ｔ_１～Ｔ_５における第一の領域の制御温度の平均値Ｔ_Ｌと第二の領域の平均値Ｔ_Ｒが等しくなるように、つまり、Ｔ_Ｌ＝Ｔ_Ｒとなるように制御温度を設定した。しかしながら、必ずしもＴ_Ｌ＝Ｔ_Ｒとなるように制御温度を設定しなければいけない訳ではない。例えば、第一の領域の制御温度の平均値Ｔ_Ｒを、図１６Ｃにおいて太点線で示した温度、つまり、温度左右差の許容限界値になるように非画像区間の制御温度を設定してもよい。

　以上のように制御温度を設定することで、画像区間におけるヒータ３００の長手方向の温度左右差を非画像区間でキャンセルすることができる。これにより、非画像区間では、画像区間で発生した定着フィルムの寄り移動とは逆の方向へ定着フィルムを寄り移動させることができる。その結果、画像区間と非画像区間における定着フィルムの寄り移動を互いにキャンセルさせることができ、寄り移動に起因する定着フィルムの破損を抑制することが可能となる。また、実施例１と同等の省電力性を得ることが可能である。

　ところで、本実施例では、区間Ｔ_１～Ｔ_５における第二の領域の制御温度の平均値Ｔ_Ｒを画像区間における第一の領域の制御温度の平均値Ｔ_Ｌに合わせるように非画像区間の制御温度を決定したが、これに限定されるものではない。区間Ｔ_１～Ｔ_５におけるＴ_Ｌを画像区間におけるＴ_Ｒに合わせるように制御温度を決定してもよい。

　また、画像区間における第一の領域および第二の領域を合わせた全領域の制御温度の平均値をＴ_ＡＬＬとして、区間Ｔ_１～Ｔ_５における第一および第二の領域の制御温度の平均値Ｔ_Ｌ、Ｔ_ＲをＴ_ＡＬＬになるように非画像区間の制御温度を設定してもよい。

　また、本実施例では、記録材を１枚プリントする中で、画像区間と非画像区間におけるヒータの長手方向の左右の発熱量の区間平均値が均等になるように発熱分布を制御したが、これに限定されるものではない。例えば、連続プリント中の複数枚を１セットとして区切って、１セット毎にヒータ左右の発熱量の区間平均値が均等になるように発熱分布を制御してもよい。

　図１８Ａは、ＬＥＴＴＥＲサイズの記録材を連続プリント（複数の記録材にそれぞれ形成された複数の画像を連続的に加熱）した際の連続する３枚を抜き出して記載してあり、１枚毎に左右対称な画像が交互に連続プリントされる様子を示している。この場合、図１８Ａのように連続する２枚を１セットとして、１セット中の画像区間における第一の領域および第二の領域の制御温度の平均値Ｔ_Ｌ、Ｔ_Ｒを算出する。図１８Ｂは、１枚目および２枚目を１セットとしたときの画像区間における制御温度の区間平均値を示した図であり、区間平均値を細実線、第一の領域および第二の領域の平均値Ｔ_Ｌ、Ｔ_Ｒを太実線で示している。図１８Ｂに示すようにＴ_Ｌ＝Ｔ_Ｒとなり、１セット中の画像区間における温度左右差はない。したがって、この場合、非画像区間において、画像区間における温度左右差をキャンセルする必要はない。このように複数枚に渡る画像区間の温度左右差を考慮することによって、非画像区間における余分な発熱を抑制することが可能になる。

　また、本実施例では、画像区間におけるヒータの長手方向の温度左右差を非画像区間のみでキャンセルしたが、非画像区間と紙間を合わせた区間で画像区間における温度左右差をキャンセルしてもよい。

　上述のいずれの方法を用いても、画像区間におけるヒータ３００の長手方向の温度左右差を非画像区間でキャンセルすることが可能であり、寄り移動に起因する定着フィルムの破損を抑制しつつ、省電力性を得ることが可能となる。

［実施例３］
　本発明の実施例３について説明する。実施例１の画像形成装置および像加熱装置の基本的な構成および動作は、実施例１のものと同じである。従って、実施例１と同一、又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。実施例３において特に説明しない事項は、実施例１と同様である。

　図１９Ａは、本実施例における加熱領域Ａ_１～Ａ_７と、記録材Ｐの紙幅とを対比した図である。図１９Ａにおいては、記録材ＰはＡ５サイズ紙（１４８．５ｍｍ×２１０ｍｍ）であり、記録材の端部位置に該当する加熱領域Ａ_２、Ａ_６では１つの発熱ブロックの中で通紙部と非通紙部Ｓ_Ｌ、Ｓ_Ｒができる。そして、図１９Ａに示すように、加熱領域Ａ_２、Ａ_６には、温度検知手段として、それぞれ温度制御用のサーミスタＴＨ３－１、ＴＨ４－１と、非通紙部昇温検知用のサーミスタＴＨ３－２、ＴＨ４－２が配置されている。また、図１９Ａに示すように画像は非対称に形成されているが、各加熱領域の制御温度は図１９Ｂに示すように対称な発熱分布になるように設定される。

　本実施例のような像加熱装置を用いて図１９Ａに示すような記録材および画像を連続プリントすると、紙が通過しない非通紙部Ｓ_ＬおよびＳ_Ｒでは非通紙部昇温が発生する。そのため、１つの加熱領域の中でも長手方向に温度差が生じる。また、加熱領域Ａ_２と加熱領域Ａ_６とは制御目標温度は同じであるが、加熱領域Ａ_２にはトナー画像が形成されている。そのため、ヒータを制御温度に保つためにはトナーの熱容量の分だけ、加熱領域Ａ_２を加熱するための発熱ブロックへ供給する電力量を、加熱領域Ａ_６を加熱するための発熱ブロックへ供給する電力量よりも大きくする必要がある。したがって、加熱領域Ａ_２の非通紙部Ｓ_Ｌの昇温の方が加熱領域Ａ_６の非通紙部Ｓ_Ｒの昇温よりも大きくなり、非通紙部昇温に左右差が生じる。

　図２０は、上述した連続プリントにおける１００枚プリント時点のヒータの長手温度分布を示した図であり、細実線で示してある。図２０より、非通紙部Ｓ_Ｌの温度は非通紙部Ｓ_Ｒの温度よりも３０℃大きくなっていることがわかる。尚、本実施例では、非通紙部昇温の左右差は、非通紙部昇温検知用のサーミスタＴＨ３－２、ＴＨ４－２によって検知される。この温度左右差により、非通紙部昇温が大きい側へ定着フィルムの寄り移動が発生し、定着フィルムが定着フランジの規制面に突き当たり、定着フィルム端部の削れなどにより像加熱装置を低寿命化させる可能性がある。

　本実施例では、このような非通紙部昇温の左右差に起因する像加熱装置の低寿命化を抑制するために、非通紙部昇温の温度左右差とは温度の大小が逆の関係になるように、記録材の端部位置より外側に位置する加熱領域のヒータ温度を制御する。そして、第一の領域および第二の領域の制御温度の平均値が互いに同等の値になるようにして、定着フィルムの寄り移動を抑制する。

　非通紙部昇温による温度左右差をΔＴ_Ｓとすると、１００枚プリント時点のΔＴ_Ｓの値は図２０より、ΔＴ_Ｓ＝３０℃である。本実施例では、非通紙部昇温による温度左右差ΔＴ_Ｓを解消するために、加熱領域Ａ_１の制御温度ＴＧＴ_１を、図２０の太実線で示されるようにＴ_ｂだけ下げた値に設定する。ここで、Ｔ_ｂは以下の式のように、非通紙部の長さＳ_ＬまたはＳ_Ｒと加熱領域Ａ_１の長さＬ_１の比に非通紙部昇温による温度左右差ΔＴ_Ｓを掛けて算出される。

　Ｔ_ｂ＝ΔＴ_Ｓ×Ｓ_Ｌ／Ｌ_１　…（式５）

　本実施例において、ΔＴ_ｓ＝３０℃、Ｓ_Ｌ＝４．２５ｍｍ、Ｌ_１＝３１．４ｍｍなので、Ｔ_ｂ＝４℃と算出される。尚、本実施例において、Ｓ_Ｌの長さは、記録材Ｐの紙幅と加熱領域Ａ_２～Ａ_６の長さを用いて算出される。

　以上のように、記録材の端部位置より外側に位置する加熱領域Ａ_１の制御温度ＴＧＴ_１をＴ_ｂだけ下げることで、非通紙部昇温による温度左右差を解消し、第一の領域および第二の領域の制御温度の平均値が互いに同等の値にすることが可能となる。これにより、定着フィルムの寄り移動を抑制し、像加熱装置を高寿命化させることが可能となる。

　尚、本実施例では、加熱領域Ａ_１の制御温度ＴＧＴ_１をＴ_ｂだけ下げることで、非通紙部昇温による温度左右差を解消したが、その代わりに、加熱領域Ａ_７の制御温度ＴＧＴ_７を図２０の太点線で示されるようにＴ_ｂだけ上げた値に設定してもよい。このように制御温度を設定しても、第一の領域および第二の領域の制御温度の平均値が互いに同等の値にすることが可能である。

［実施例４］
　本発明の実施例４について説明する。実施例３の画像形成装置および像加熱装置の基本的な構成および動作は、実施例１のものと同じである。従って、実施例１と同一、又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。実施例４において特に説明しない事項は、実施例１と同様である。

　本実施例のような構成においては、発熱ブロック毎に発熱量を変更することができるので、ヒータ３００の長手方向の発熱分布を様々な分布にすることが可能である。図２１Ａは、ヒータ３００の長手方向の発熱分布を模式的に示した図であるが、図２１Ａのように、ヒータ３００の長手方向の発熱分布を中央部の発熱量が大きくなるような発熱分布（以下、中央高）にすることも可能である。このように、ヒータ３００の長手方向の発熱分布を中央高にすると、定着フィルムの両端部から中央へ向かう中央寄り力が発生する。

　この中央寄り力が発生する原因について、図２１Ａ、図２１Ｂを用いて説明する。図２１Ｂは、定着装置２００を記録材の搬送方向と平行な面に垂直な方向から見た図であり、定着フィルム２０２に中央寄り力が働いている状態を模式的に示している。図２１Ａのようなヒータ３００の中央高の発熱分布は、加圧ローラ２０８の長手方向に中央高の温度分布を生じさせる。この中央高の温度分布は、加圧ローラの弾性層の熱膨張差を生じさせ、加圧ローラ外径は高温である中央部の加熱領域Ａ_３～Ａ_５の方が端部の加熱領域Ａ_１、Ａ_２およびＡ_６、Ａ_７よりも大きくなる。このため、加圧ローラによる定着フィルムの送り量には、図２１Ｂのブロック矢印に示されるように中央・端部差が生じ、高温部の定着フィルムの送り量は低温部の定着フィルムの送り量よりも大きくなる。この定着フィルムの送り量の差により、定着フィルムの中央部が両端部よりも搬送方向の下流側へ押し出され、定着フィルムが弓なり形状に変形する。すなわち、定着フィルム中央からＡ_１側半分の領域においては、加圧ローラ２０８の母線と定着フィルム２０２の母線との間に交差角θ_Ｌが生じる。定着フィルム２０２は、Ａ_１側半分の領域で加圧ローラ２０８の回転により力Ｆ_Ｌを受けている。そのため、交差角θ_Ｌが生じたことにより、力Ｆ_Ｌは、定着フィルム２０２の母線方向Ｆ_Ｌ１＝Ｆ_Ｌ・ｓｉｎθ_Ｌと、それに直交する方向Ｆ_Ｌ２＝Ｆ_Ｌ・ｃｏｓθ_Ｌに分解される。そして、この力Ｆ_Ｌ１は定着フィルム２０２の中央へ向かう力なので、定着フィルム２０２には端部から中央へ向かう寄り移動が発生することになる。また、定着フィルム中央からＡ_７側半分の領域においても同様に、加圧ローラ２０８の母線と定着フィルム２０２の母線との間に交差角θ_Ｒが生じ、加圧ローラ２０８の回転により力Ｆ_Ｒを受ける。そのため、この領域においても、定着フィルムにはＦ_Ｒ１＝Ｆ_Ｒ・ｓｉｎθ_Ｒの中央への寄り力が発生する。これら、定着フィルムの両端部から中央へ向かう力Ｆ_Ｌ１およびＦ_Ｒ１を合わせた力Ｆ_Ｃ＝Ｆ_Ｌ１＋Ｆ_Ｒ１が中央寄り力であり、上述のようなメカニズムにより中央寄り力は発生する。

　定着フィルムがこのような中央寄り力による負荷を継続的に受けると、定着フィルムの中央部に皺が発生して定着フィルム破損が引き起こされ、像加熱装置の寿命を低寿命化させる可能性がある。

　ここで、本発明者はヒータ３００の長手方向の温度の中央・端部差がある温度差以上になると、定着フィルム２０２の中央寄り力が破損限界を上回り、定着フィルムの中央部に皺が発生し、定着フィルムが破損することを見出した。以下に、中央寄り力とヒータ３００の長手方向の中央・端部温度差との関係、および、定着フィルム破損を引き起こす際の中央寄り力の閾値を調べるために実施した実験の結果を記す。

　実験は、以下の手順で行った。
　定着装置の温度が室温と同じであることを確認した後、ＬＥＴＴＥＲサイズ紙１００枚を１セットとし連続プリントする。定着装置は発熱ブロック毎に設定される制御温度ＴＧＴ_ｉ（ｉ＝１～７）を様々に設定することが可能なので、ヒータ３００の長手方向の温度分布も様々に設定することが可能である。表３は本実験におけるヒータ３００の各加熱領域の制御温度の条件を示した表である。本実験では、表３に示すようにヒータ３００の長手方向の温度分布を７通り設定して、各温度分布において１セットずつ連続プリントを行った。尚、連続プリント中は、通紙中、紙間に関わらず制御温度は一定になるように設定した。

（表３）

　本実験においては、中央寄り力を算出するために、図２１Ａのように加熱領域を４領域（領域ＬＬ、領域ＬＲ、領域ＲＬ、領域ＲＲ）に分けて考える。そして、第一の領域としての領域ＬＬの制御温度の平均温度をＴ_ＬＬ、第二の領域としての領域ＲＲの平均温度をＴ_ＲＲ、第三の領域としての領域ＬＲおよび領域ＲＬの平均温度をそれぞれＴ_ＬＲ、Ｔ_ＲＬとする。

　図２１Ａのようにヒータを中央高の発熱分布にした場合、Ｔ_ＬＲ－Ｔ_ＬＬの温度差で定着フィルムに中央への寄り力Ｆ_Ｌ１が発生し、Ｔ_ＲＬ－Ｔ_ＲＲの温度差で中央への寄り力Ｆ_Ｒ１が発生する。これらの寄り力の合計が定着フィルムに発生する中央寄り力Ｆ_Ｃとなる。
　ここで、平均温度の差分としての、温度差Ｔ_ＬＲ－Ｔ_ＬＬと温度差Ｔ_ＲＬ－Ｔ_ＲＲの合計温度差を中央端部温度差と呼称し、Ｔ_Ｃで表すと、中央寄り力Ｆ_ＣはＴ_Ｃを用いて算出することができる。すなわち、図８Ｃに示される定着フィルムの寄り力とヒータの温度左右差ΔＴ_ＬＲの関係から得られる直線近似式を用いて、ΔＴ_ＬＲをＴ_Ｃに置き換えることで中央寄り力Ｆ_Ｃを算出することができる。

　図２２は、表３で示した条件で通紙した際の中央寄り力Ｆ_Ｃと中央端部温度差Ｔ_Ｃとの関係を示した図であり、定着フィルムが中央寄り力により破損した条件を×、破損しなかった条件を○でプロットした図である。
　図２２に示されるように、本実験では、定着フィルムの中央寄り力が大きくなると定着フィルムが破損し、破損限界は１５Ｎであることを明らかにした。また、中央寄り力が１５Ｎを超える時の中央端部温度差はＴ_Ｃ＝９４℃であるため、中央寄り力による定着フィルムの破損を抑制するためには、中央端部温度差Ｔ_Ｃは９４℃より小さい値にする必要があることが明らかになった。
　本実施例では上述したように中央端部温度差Ｔ_Ｃが、所定の閾値としての破損限界温度９４℃を下回るように制御温度を決定することで、省電力性を保ちつつ、中央寄りによる定着フィルム破損を抑制し、可能な限り定着装置の寿命を高寿命化させる。

　本実施例における各発熱ブロックの制御温度ＴＧＴ_ｉの設定方法について説明する。
　ここでは、図２３Ａのような位置に記録材および画像が存在していた場合の区間Ｔ_１～Ｔ_５における制御温度ＴＧＴ_ｉの設定方法を例に用いて説明する。

　本実施例では、まず、画像形成領域に該当する加熱領域Ａ_ｉの制御温度ＴＧＴ_ｉを設定する。図２３Ｂは画像情報に基づいて加熱領域Ａ_ｉを分類した結果を示した図であるが、本実施例では、画像形成領域ＡＩと分類された加熱領域Ａ_ｉの制御温度ＴＧＴ_ｉはＴＧＴ_ｉ＝Ｔ_ＡＩに設定する。

　一方、非画像形成領域ＡＰと分類された加熱領域Ａ_ｉの制御温度ＴＧＴ_ｉは、中央端部温度差を、上述の破損限界温度に対して１０℃余裕をもった値としてＴ_Ｃ＝８４℃となるように設定する。尚、非画像形成領域の制御温度を決定する際の中央端部温度差はＴ_Ｃ＝８４℃に限定されるものではない。定着フィルムの強度によって破損限界温度は異なるので、破損限界温度に応じて、中央端部温度差を適宜設定すべきである。

　図２４は、本実施例において最終的に決定された加熱領域Ａ_１～Ａ_７の制御温度を示す図であり、画像形成領域における制御温度を細実線、非画像形成領域の制御温度を太実線で示されている。図２４に示すように、領域ＬＲと領域ＬＬの温度差Ｔ_ＬＲ－Ｔ_ＬＬおよび領域ＲＬと領域ＲＲの温度差Ｔ_ＲＬ－Ｔ_ＲＲが４２℃となるように非画像領域の制御温度は設定される。尚、図２４において、非画像形成領域の制御温度を太点線以下の値に設定すると、中央端部温度差ＴＣが破損限界温度を上回り、定着フィルムの中央寄りによる破損が発生する。

　上記のように非画像形成領域における制御温度を設定することで、定着フィルムの中央端部温度差に起因する定着フィルム破損による像加熱装置の低寿命化を抑制しつつ、非画像形成領域の温度を可能な限り下げることで省電力化を図ることが可能になる。

　上記各実施例及び変形例は、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。

　本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。

　本願は、２０１８年９月１３日提出の日本国特許出願特願２０１８－１７１６９２を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てをここに援用する。

　１００…画像形成装置、１１３…制御部、１２０…ビデオコントローラ（取得部）、２００…定着装置（像加熱装置）、２０２…定着フィルム、３００…ヒータ、３０２ａ－１～３０２ａ－７、３０２ｂ－１～３０２ｂ－７…発熱体、Ａ_１～Ａ_７…加熱領域

Claims (12)

1. 　記録材の搬送方向に直交する方向に並ぶ複数の発熱体を有するヒータと、
   　前記複数の発熱体へ供給する電力を個々に制御することで、前記複数の発熱体により加熱される複数の加熱領域の温度を個々に制御可能な制御部と、
   　記録材に形成される画像の情報を取得する取得部と、
   を有し、
   　前記ヒータの熱によって記録材に形成された画像を加熱する像加熱装置において、
   　前記制御部は、
   　前記複数の加熱領域のうち、前記搬送方向に直交する方向の中央の加熱領域よりも一端側の第一の領域に含まれる加熱領域の制御目標温度の平均値である第一の平均温度と、前記中央の加熱領域よりも他端側の第二の領域に含まれる加熱領域の制御目標温度の平均値である第二の平均温度と、が所定の温度範囲に収まるように、前記複数の発熱体への電力供給を制御することを特徴とする像加熱装置。
2. 　前記制御部は、前記複数の加熱領域のうち前記画像が通過しない非画像加熱領域の制御目標温度を予め設定された温度から変更することで、前記第一の平均温度と前記第二の平均温度とを前記所定の温度範囲に収めることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
3. 　前記制御部は、前記第一の領域に含まれる前記非画像加熱領域と前記第二の領域に含まれる前記非画像加熱領域のうちのいずれか一方の制御目標温度を、前記予め設定された温度から変更することを特徴とする請求項２に記載の像加熱装置。
4. 　前記制御部は、前記第一の平均温度と前記第二の平均温度が同じ値となるように、前記複数の発熱体への電力供給を制御することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の像加熱装置。
5. 　前記第一の平均温度及び前記第二の平均温度は、前記複数の加熱領域のうち、前記画像が通過する画像加熱領域の制御目標温度を予め設定された温度とし、前記画像が通過しない非画像加熱領域の制御目標温度を予め設定された温度としたときの、前記複数の加熱領域の全体における制御目標温度の平均値と同じ値であることを特徴とする請求項４に記載の像加熱装置。
6. 　前記制御部は、
   　前記記録材を、前記搬送方向に、前記画像が形成される領域である画像区間と、前記画像が形成されない領域である非画像区間と、に区分けし、
   　前記複数の加熱領域が前記非画像区間を加熱する際の個々の加熱領域の制御目標温度を、前記画像区間を加熱する際の制御目標温度を含めた前記個々の加熱領域ごとの制御目標温度の平均値による前記第一の平均温度と前記第二の平均温度とが前記所定の温度範囲に収まるように、設定することを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の像加熱装置。
7. 　前記制御部は、
   　前記記録材を、前記搬送方向に、前記画像が形成される領域である画像区間と、前記画像が形成されない領域である非画像区間と、に区分けし、
   　複数の前記記録材にそれぞれ形成された前記画像を、連続的に加熱する場合において、
   　複数の前記記録材のうち、先行の記録材の前記画像区間を加熱する際の個々の加熱領域の制御目標温度と、後続の記録材の前記画像区間を加熱する際の個々の加熱領域の制御目標温度と、の間における、前記第一の平均温度と前記第二の平均温度とが前記所定の温度範囲に収まるように、前記複数の発熱体への電力供給を制御することを特徴とする請求項請求項１～５のいずれか１項に記載の像加熱装置。
8. 　前記複数の発熱体ごとの非通紙部の温度を検知する温度検知手段を有し、
   　前記制御部は、前記温度検知手段が検知した温度に基づいて、前記複数の発熱体への電力供給を制御することを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の像加熱装置。
9. 　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駆動される加圧部材と、
   を有し、
   　前記所定の温度範囲は、前記複数の加熱領域の前記搬送方向に直交する方向における温度差に起因して発生する、前記フィルムに対して前記搬送方向に直交する方向に作用する力を、所定の許容値に抑えるための温度範囲であることを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の像加熱装置。
10. 　記録材の搬送方向に直交する方向に並ぶ複数の発熱体を有するヒータと、
    　前記複数の発熱体へ供給する電力を個々に制御することで、前記複数の発熱体により加熱される複数の加熱領域の温度を個々に制御可能な制御部と、
    　記録材に形成される画像の情報を取得する取得部と、
    を有し、
    　前記ヒータの熱によって記録材に形成された画像を加熱する像加熱装置において、
    　前記制御部は、
    　前記複数の加熱領域のうち、
    　　前記搬送方向に直交する方向の中央の加熱領域よりも一端側の第一の領域に含まれる加熱領域の制御目標温度の平均値を第一の平均温度とし、
    　　前記中央の加熱領域よりも他端側の第二の領域に含まれる加熱領域の制御目標温度の平均値を第二の平均温度とし、
    　　少なくとも前記中央の加熱領域を含む、前記第一の領域と前記第二の領域との間の第三の領域に含まれる加熱領域の制御目標温度の平均値を第三の平均温度とし、
    　前記第三の平均温度≧前記第一の平均温度、および前記第三の平均温度≧前記第二の平均温度の関係を満たし、かつ
    　前記第一の平均温度と前記第三の平均温度の差分と、前記第二の平均温度と前記第三の平均温度の差分との合計が、所定の閾値を下回るように、前記複数の発熱体への電力供給を制御することを特徴とする像加熱装置。
11. 　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駆動される加圧部材と、
    を有し、
    　前記所定の閾値は、前記複数の加熱領域の前記搬送方向に直交する方向における温度差に起因して発生する、前記フィルムに対して前記搬送方向に直交する方向に作用する力を、所定の許容値以内に抑えるための値であることを特徴とする請求項１０に記載の像加熱装置。
12. 　記録材に画像を形成する画像形成部と、
    　記録材に形成された画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１～１１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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