(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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長手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、制御部は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。【選択図】図１０
2020042240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材の搬送方向に直交する長手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、前記長手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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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長手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長手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。
【請求項１０】
記録材の搬送方向に直交する長手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、
前記長手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。
【請求項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長手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長手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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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、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）。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−４４０７５号公報
【特許文献２】特開２０１４−５９５０８号公報
【特許文献３】特開平６−９５５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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長手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、前記長手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長手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、
前記長手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。
【発明の効果】
【００１１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】画像形成装置の断面図
【図２】実施例１の像加熱装置の断面図
【図３】実施例１のヒータ構成図
【図４】実施例１のヒータ制御回路図
【図５】実施例１の加熱領域を示す図
【図６】実施例１の加熱領域の分類に関する具体例
【図７】実施例１の寄り力発生のメカニズムを説明する図
【図８】実施例１の実験結果を示す図
【図９】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
【図１０】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
【図１１】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
【図１２】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
【図１３】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
【図１４】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
【図１５】実施例１の変形例における制御目標温度を示す図
【図１６】実施例２の加熱領域の分類に関する具体例
【図１７】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
【図１８】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
【図１９】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
【図２０】実施例３のヒータ温度を示す図
【図２１】実施例４の寄り力発生のメカニズムを説明する図
【図２２】実施例４の実験結果を示す図
【図２３】実施例４の加熱領域の分類に関する具体例
【図２４】実施例４の制御目標温度を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
［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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
図２（ａ）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。
【００２０】
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Ａ１〜Ａ７（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。
【００２１】
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。
【００２２】
図２（ｂ）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。
【００２３】
図３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３（Ａ）はヒータ３００の断面図、図３（Ｂ）はヒータ３００の各層の平面図、図３（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３（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３（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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。７つの発熱ブロック（ＨＢ１〜ＨＢ７）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。
【００２８】
本実施例の発熱範囲は、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。
【００２９】
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（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。
【００３０】
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。
【００３１】
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ＨＢ１〜ＨＢ７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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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（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。
【００３５】
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ＨＢ１〜ＨＢ７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。
【００３６】
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。
【００３７】
ＣＰＵ４２０の内部処理では、各発熱ブロックの制御目標温度ＴＧＴｉ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。
【００３８】
発熱ブロックＨＢ１〜ＨＢ４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ＨＢ５〜ＨＢ７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ＨＢ２〜ＨＢ６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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
図５は、本実施例における加熱領域Ａ１〜Ａ７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Ａ１〜Ａ７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Ａｉ（ｉ＝１〜７）がそれぞれ加熱される。加熱領域Ａｉの長手方向の長さをＬｉとすると、加熱領域Ａ１〜Ａ７の全長ΣＬｉ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（Ｌｉ＝３１．４ｍｍ）。
【００４２】
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Ａｉ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Ｔ１、２番目の区間を区間Ｔ２、３番目の区間を区間Ｔ３というように区間Ｔ５まで区間分けする。加熱領域Ａｉの分類について、図６を用いて、具体例を挙げて説明する。
【００４３】
図６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Ａ１から
Ａ７を通過する。図６（ａ）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Ａｉの分類は図６（ｂ）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Ａｉ（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Ａｉを非画像形成領域ＡＰと分類する。加熱領域Ａｉの分類は、後述するように、発熱ブロックＨＢｉ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Ｔ１において、加熱領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４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Ａ５、Ａ６、Ａ７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Ｔ２から区間Ｔ５おいては、加熱領域Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６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Ａ１、Ａ２、Ａ７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。
【００４４】
本実施例のヒータ制御方法、すなわち発熱ブロックＨＢｉ（ｉ＝１〜７）の発熱量制御方法を説明する。
発熱ブロックＨＢｉの発熱量は、発熱ブロックＨＢｉへの供給電力によって決まる。発熱ブロックＨＢｉへの供給電力を大きくすることで、発熱ブロックＨＢｉの発熱量が大きくなり、発熱ブロックＨＢｉへの供給電力を小さくすることで、発熱ブロックＨＢｉの発熱量が小さくなる。
発熱ブロックＨＢｉ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）ＴＧＴｉ（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ＴＧＴｉ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。
【００４５】
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７（ａ）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７（ａ）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７（ａ）、図７（ｂ）を用いて説明する。
【００４６】
図７（ｂ）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７（ａ）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Ａ５〜Ａ７の方が加熱領域Ａ１〜Ａ３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７（ｂ）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Ｆ１＝Ｆ・ｓｉｎθと、それに直交する方向Ｆ２＝Ｆ・ｃｏｓθに分解される。そして、この力Ｆ１（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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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ＴＧＴｉ（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。
【００５０】
（表１）
2020042240.tif 000003
【００５１】
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。
【００５２】
図８（ａ）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Ａ７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。
【００５３】
図８（ｂ）は、図８（ａ）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Ａ１側へ移動し、加熱領域Ａ１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Ａ７側へ移動し、加熱領域Ａ７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８（ｂ）から、温度が高い加熱領域Ａ７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。
【００５４】
図８（ｃ）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、ΔＴＬＲを定義した。ΔＴＬＲは、第一の領域としての加熱領域Ａ１、Ａ２、Ａ３における制御温度ＴＧＴｉの平均値をＴＬ、第二の領域としての加熱領域Ａ５、Ａ６、Ａ７における制御温度ＴＧＴｉの平均値をＴＲとしたときに、ΔＴＬＲ≡ＴＬ−ＴＲとして定義される。すなわち、ΔＴＬＲは、左右の制御温度の平均値の差を表す。
尚、ＴＬとＴＲは以下の数式により算出される。
ＴＬ＝Σ（ＴＧＴｉ・Ｌｉ）／ΣＬｉ  （ｉ＝１，２，３）  …（式１）
ＴＲ＝Σ（ＴＧＴｉ・Ｌｉ）／ΣＬｉ  （ｉ＝５，６，７）  …（式２）
【００５５】
図８（ｃ）に示されるように、定着フィルムの寄り力とΔＴＬＲ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ΔＴＬＲ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ΔＴＬＲ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。
【００５６】
本実施例における各発熱ブロックの制御温度ＴＧＴｉ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ＴＧＴｉ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、−Ｔａ≦ΔＴＬＲ≦Ｔａとなるように設定する。ここで、閾値Ｔａ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。
【００５７】
図８（ｃ）から、定着フィルムの寄り力の許容範囲が−２Ｎ〜２ＮとなるΔＴＬＲの範囲を読み取ると、−１０℃≦ΔＴＬＲ≦１０℃である。したがって、本実施例では、閾値としてＴａ＝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。
【００５８】
図９のフローチャートを用いて、制御温度ＴＧＴｉの設定方法について説明する。ここでは、具体例として、図６（ａ）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Ｔ１〜Ｔ５における制御温度ＴＧＴｉの設定方法についても合わせて説明する。各加熱領域Ａｉ（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。
【００５９】
加熱領域Ａｉ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Ａｉ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Ａｉ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Ａｉを非画像形成領域ＡＰと分類する（Ｓ１００５）。
【００６０】
画像形成範囲の場合は、加熱領域Ａｉは画像形成領域ＡＩと分類され、仮の制御温度ＴＧＴｉ´をＴＧＴｉ´＝ＴＡＩと設定する（Ｓ１００６）。ここで、ＴＡＩ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、ＴＡＩ＝１９８℃としている。ＴＡＩ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ＴＡＩを調整しても良い。
【００６１】
加熱領域Ａｉが非画像形成領域ＡＰと分類された場合は、仮の制御温度ＴＧＴｉ´をＴＧＴｉ´＝ＴＡＰと設定する（Ｓ１００７）。ここで、ＴＡＰはＴＡＩ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ＨＢｉ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、ＴＡＰ＝１５８℃としている。
【００６２】
ここで、図１０（ａ）は、具体例における加熱領域Ａ１〜Ａ７の仮の制御温度ＴＧＴｉ´を示す図である。具体例においては、加熱領域Ａｉは図６（ｂ）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１０（ａ）の細実線ように設定される。
【００６３】
仮の制御温度ＴＧＴｉ´が決定したら、これに基づいて実際に使用する制御温度ＴＧＴｉを決定する。尚、本実施例において、加熱領域Ａ４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Ａ４における制御温度ＴＧＴ４はＴＧＴ４＝ＴＧＴ４´に設定する。
【００６４】
まず、加熱領域Ａ１、Ａ２、Ａ３におけるＴＧＴｉ´の平均値をＴＬ´、加熱領域Ａ５、Ａ６、Ａ７におけるＴＧＴｉ´の平均値をＴＲ´として、ＴＬ´とＴＲ´を算出する（Ｓ１０１０）。尚、ＴＬ´、ＴＲ´はそれぞれＴＬ、ＴＲと同様に計算される。ここで、具体例においては、ＴＬ´＝１７１℃、ＴＲ´＝１８５℃と算出される。
【００６５】
次に、ＴＬ´とＴＲ´との差ΔＴＬＲ´＝ＴＬ´−ＴＲ´が、−Ｔａ〜Ｔａの範囲内かどうかを判断する（Ｓ１０１１）。
ΔＴＬＲ´が−Ｔａ〜Ｔａ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ＴＧＴｉ´をそのまま実際の制御温度ＴＧＴｉ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、ΔＴＬＲ´が−Ｔａ〜Ｔａ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ＴＧＴｉを設定するためのフローに移行し、まず、Ｓ１０１３において、ＴＬ´とＴＲ´のどちらが大きいか判断する。
【００６６】
ここで、具体例においては、ＴＬ´とＴＲ´との差ΔＴＬＲ´＝ＴＬ´−ＴＲ´＝−１４℃となるので、ΔＴＬＲ´は−Ｔａ〜Ｔａの範囲外であると判断され、Ｓ１０１３へ移行する。
【００６７】
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ＴＬ´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Ａ１、Ａ２、Ａ３における仮の制御温度ＴＧＴｉ´を制御温度ＴＧＴｉ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Ａ５、Ａ６、Ａ７における制御温度ＴＧＴｉは、第二の領域の制御温度の平均値ＴＲと第一の領域の平均値ＴＬが等しくなるように設定する。つまり、ＴＲ＝ＴＬの関係を満たすように設定する。
【００６８】
Ｓ１０１５では、加熱領域Ａ５、Ａ６、Ａ７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Ａｉの制御温度ＴＧＴｉはＴＡＩ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Ａｉの制御温度ＴＧＴｉ´は、以下に示す式によって決定される（Ｓ１０１７）。
【００６９】
ＴＧＴｉ＝（ｍ・ＴＬ−ｎ・ＴＡＩ）／（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。
【００７０】
以上の計算により、加熱領域Ａ５、Ａ６、Ａ７における制御温度ＴＧＴｉを、予め設定された温度から変更することで、ＴＲ＝ＴＬの関係を満たすように設定することができる。
【００７１】
これとは別に、Ｓ１０１３において、ＴＲ´の方が大きいと判断されると、第二の領域の加熱領域Ａ５、Ａ６、Ａ７における仮の制御温度ＴＧＴｉ´を制御温度ＴＧＴｉに設定する（Ｓ１０１８）。一方、第一の領域である加熱領域Ａ１、Ａ２、Ａ３における制御温度ＴＧＴｉは、ＴＬ＝ＴＲの関係を満たすように設定するために、Ｓ１０１９へ移行する。
【００７２】
Ｓ１０１９においては、第一の領域の加熱領域Ａ１、Ａ２、Ａ３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Ａｉの制御温度ＴＧＴｉをＴＡＩ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Ａｉの制御温度ＴＧＴｉ´は、Ｓ１０２１において、以下に示す式によって決定される。
【００７３】
ＴＧＴｉ＝（ｍ・ＴＲ−ｎ・ＴＡＩ）／（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。
【００７４】
具体例においては、ＴＬ´、ＴＲ´はそれぞれＴＬ´＝１７１℃、ＴＲ´＝１８５℃であり、図１０（ａ）において太実線で示される。したがって、具体例ではＴＬ´＜ＴＲ´と判断される（Ｓ１０１３）。そして、第二の領域における加熱領域Ａ５、Ａ６、Ａ７の制御温度ＴＧＴｉは図１０（ａ）の細実線で示される値に設定される（Ｓ１０１８）。
【００７５】
次のステップ以降で、第一の領域の制御温度の平均値ＴＬを第二の領域の平均値ＴＲ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ＴＬを、図１０（ａ）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。
【００７６】
そこで、Ｓ１０１９では、第一の領域である加熱領域Ａ１、Ａ２、Ａ３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Ａ３の制御温度ＴＧＴ３は、Ｓ１０２０でＴＡＩ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Ａ１、Ａ２の制御温度は、式４を利用して算出される。式４に、ＴＲ＝１８５℃、ＴＡＩ＝１９８℃、ｍ＝３、ｎ＝１を代入すると、加熱領域Ａ１の制御温度ＴＧＴ１は、
ＴＧＴ１＝（３・１８５−１・１９８）／（３−１）＝１７８
と算出される。ＴＧＴ２についてもＴＧＴ１と同様にＴＧＴ２＝１７８℃と算出される。
【００７７】
図１０（ｂ）は、具体例において最終的に決定された加熱領域Ａ１〜Ａ７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１０（ｂ）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ＴＬ、ＴＲが太実線示されており、制御温度はＴＬおよびＴＲが等しくなるように設定される。
【００７８】
尚、本実施例において、第一の領域の制御温度の平均値ＴＬと第二の領域の平均値ＴＲが等しくなるように、つまり、ＴＬ＝ＴＲとなるように制御温度を設定したが、必ずしもＴＬ＝ＴＲ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ＴＬと第二の領域の平均値ＴＲが等しくなくても、温度左右差ΔＴＬＲ＝ＴＬ−ＴＲ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ＴＬを、図１０（ａ）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Ａ１〜Ａ７の制御温度は、図１０（ｃ）の細実線で示される値に設定される。
【００７９】
以上のようなフローにしたがって制御温度ＴＧＴｉが設定される。
【００８０】
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。
【００８１】
まず、比較例１の制御温度ＴＧＴｉ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ＴＧＴｉは、加熱領域Ａｉの分類に基づいて設定される。加熱領域Ａｉ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Ａｉ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Ａｉ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Ａｉを非画像形成領域ＡＰと分類する。そして、加熱領域Ａｉが画像形成領域ＡＩと分類された場合は、制御温度ＴＧＴｉをＴＧＴｉ＝ＴＡＩに設定し、加熱領域Ａｉが画像形成領域ＡＰと分類された場合は、制御温度ＴＧＴｉをＴＧＴｉ＝ＴＡＰに設定する。
【００８２】
比較例２の制御温度ＴＧＴｉの設定は、全加熱領域の制御温度をＴＧＴｉ＝ＴＡＰ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。
【００８３】
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６（ａ）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１０（ａ）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１０（ｂ）の細実線で示されるように設定される。
【００８４】
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。
【００８５】
（表２）
2020042240.tif 000004
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
尚、本実施例では、第一の領域の制御温度の平均値ＴＬと第二の領域の制御温度の平均値ＴＲを、ＴＬ´およびＴＲ´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。ＴＬ´およびＴＲ´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。
【００８９】
図１１（ａ）は、具体例における加熱領域Ａ１〜Ａ７の仮の制御温度ＴＧＴｉ´を示す図であり、仮の制御温度は図１１（ａ）の細実線のように設定されている。具体例において、ＴＬ´＝１７１℃、ＴＲ´＝１８５℃であり、図１１（ａ）において太実線で示される。ここで、ＴＬ´はＴＲ´より小さいので、第二の領域の制御温度の平均値ＴＲを図１１（ａ）において実線枠のブロック矢印で示した温度ＴＬ´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Ａ１〜Ａ７の制御温度は、図１１（ｂ）の細実線のように設定される。図１１（ｂ）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ＴＬ、ＴＲは互いに等しくなるように設定される。
【００９０】
ここでも、第一の領域の制御温度の平均値ＴＬと第二の領域の平均値ＴＲが等しくなるように、つまり、ＴＬ＝ＴＲとなるように制御温度を設定したが、必ずしもＴＬ＝ＴＲ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ＴＬと第二の領域の平均値ＴＲが等しくなくても、温度左右差ΔＴＬＲ＝ＴＬ−ＴＲ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ＴＲを、図１１（ａ）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Ａ１〜Ａ７の制御温度は、図１１（ｃ）の細実線で示される値に設定される。
【００９１】
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。
【００９２】
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ＴＬと第二の領域の制御温度の平均値ＴＲ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ＴＡＬＬ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。
【００９３】
図１３（ａ）は、具体例における加熱領域Ａ１〜Ａ７の仮の制御温度ＴＧＴｉ´を示す図であり、仮の制御温度は図１３（ａ）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ＴＬ´、ＴＲ´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ＴＡＬＬは、図１３（ａ）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ＴＬ、ＴＲを図１３（ａ）において実線枠のブロック矢印で示した温度ＴＡＬＬ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Ａ１〜Ａ７の制御温度は図１３（ｂ）の細実線のように設定される。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
（実施例１の変形例）
本実施例では、制御温度ＴＧＴｉを図１０（ｂ）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ＴＧＴｉ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。
【００９７】
ここでも、具体例として、図６（ａ）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ＴＧＴｉの設定方法について説明する。
具体例における加熱領域Ａ１〜Ａ７の仮の制御温度は図１０（ａ）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Ａ１〜Ａ７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。
【００９８】
［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。
【００９９】
図１６（ａ）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Ｔｋとしている。ここで、画像区間とは、区間Ｔ１〜区間Ｔ５の中で、加熱領域Ａ１〜Ａ７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Ｔ１、区間Ｔ２、区間Ｔ３が画像区間である。また、区間Ｔ１〜区間Ｔ５の中で、加熱領域Ａ１〜Ａ７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Ｔ４、区間Ｔ５が非画像区間である。また、区間Ｔｉ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ｔｉ、ｔｋとすると、ｔｉ＝０．２４ｓであり、ｔｋ＝０．５２ｓである。
【０１００】
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。
【０１０１】
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ＴＡＩ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ＴＡＰ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。
【０１０２】
図１６（ａ）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Ａｉの制御温度ＴＧＴｉを設定する。画像区間における制御温度ＴＧＴｉは、加熱領域Ａｉの分類に基づいて設定される。加熱領域Ａｉが画像形成領域ＡＩと分類された場合は、ＴＧＴｉ＝ＴＡＩに設定し、加熱領域Ａｉが画像形成領域ＡＰと分類された場合は、ＴＧＴｉ＝ＴＡＰに設定する。
【０１０３】
具体例においては区間Ｔ１〜Ｔ３が画像区間に対応する。この画像区間Ｔ１〜Ｔ３において、加熱領域Ａｉは図１６（ｂ）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１７（ａ）のように設定される。
【０１０４】
次に、画像区間において、各加熱領域Ａｉの制御温度ＴＧＴｉ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Ａｉ毎に各区間の制御温度ＴＧＴｉを平均した値のことである。図１６（ｃ）は、画像区間における加熱領域Ａｉ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１６（ｃ）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ＴＬおよび第二の領域の平均値ＴＲ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Ｔ１〜Ｔ５におけるＴＬおよびＴＲ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ＴＲが第一の領域の平均値ＴＬに近づくように非画像区間の制御温度を決定する。
【０１０５】
図１６（ｄ）は、具体例において、区間Ｔ１〜Ｔ４における加熱領域Ａｉ毎の制御温度の区間平均値を表した図であり、図１６（ｅ）は区間Ｔ１〜Ｔ５における加熱領域Ａｉ毎の制御温度の区間平均値を表した図である。図１６（ｄ）、図１６（ｅ）それぞれにおいて、第一の領域の制御温度の平均値ＴＬおよび第二の領域の平均値ＴＲは太実線で示されている。これらの図から、非画像区間Ｔ４、Ｔ５を経ることで、ＴＲは徐々にＴＬ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１７（ｂ）のように設定されている。
【０１０６】
尚、本実施例において、区間Ｔ１〜Ｔ５における第一の領域の制御温度の平均値ＴＬと第二の領域の平均値ＴＲが等しくなるように、つまり、ＴＬ＝ＴＲ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ＴＬ＝ＴＲ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ＴＲを、図１６（ｃ）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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
ところで、本実施例では、区間Ｔ１〜Ｔ５における第二の領域の制御温度の平均値ＴＲを画像区間における第一の領域の制御温度の平均値ＴＬ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Ｔ１〜Ｔ５におけるＴＬを画像区間におけるＴＲに合わせるように制御温度を決定してもよい。
【０１０９】
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ＴＡＬＬとして、区間Ｔ１〜Ｔ５における第一および第二の領域の制御温度の平均値ＴＬ、ＴＲをＴＡＬＬになるように非画像区間の制御温度を設定してもよい。
【０１１０】
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。
【０１１１】
図１８（ａ）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１８（ａ）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ＴＬ、ＴＲを算出する。図１８（ｂ）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ＴＬ、ＴＲを太実線で示している。図１８（ｂ）に示すようにＴＬ＝ＴＲ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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
［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。
【０１１５】
図１９（ａ）は、本実施例における加熱領域Ａ１〜Ａ７と、記録材Ｐの紙幅とを対比した図である。図１９（ａ）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Ａ２、Ａ６では１つの発熱ブロックの中で通紙部と非通紙部ＳＬ、ＳＲができる。そして、図１９（ａ）に示すように、加熱領域Ａ２、Ａ６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１９（ａ）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１９（ｂ）に示すように対称な発熱分布になるように設定される。
【０１１６】
本実施例のような像加熱装置を用いて図１９（ａ）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ＳＬおよびＳＲ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Ａ２と加熱領域Ａ６とは制御目標温度は同じであるが、加熱領域Ａ２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Ａ２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Ａ６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Ａ２の非通紙部ＳＬの昇温の方が加熱領域Ａ６の非通紙部ＳＲ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。
【０１１７】
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ＳＬの温度は非通紙部ＳＲ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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
非通紙部昇温による温度左右差をΔＴＳとすると、１００枚プリント時点のΔＴＳの値は図２０より、ΔＴＳ＝３０℃である。本実施例では、非通紙部昇温による温度左右差ΔＴＳを解消するために、加熱領域Ａ１の制御温度ＴＧＴ１を、図２０の太実線で示されるようにＴｂだけ下げた値に設定する。ここで、Ｔｂは以下の式のように、非通紙部の長さＳＬまたはＳＲと加熱領域Ａ１の長さＬ１の比に非通紙部昇温による温度左右差ΔＴＳを掛けて算出される。
【０１２０】
Ｔｂ＝ΔＴＳ×ＳＬ／Ｌ１  …（式５）
【０１２１】
本実施例において、ΔＴｓ＝３０℃、ＳＬ＝４．２５ｍｍ、Ｌ１＝３１．４ｍｍなので、Ｔｂ＝４℃と算出される。尚、本実施例において、ＳＬの長さは、記録材Ｐの紙幅と加熱領域Ａ２〜Ａ６の長さを用いて算出される。
【０１２２】
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Ａ１の制御温度ＴＧＴ１をＴｂ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。
【０１２３】
尚、本実施例では、加熱領域Ａ１の制御温度ＴＧＴ１をＴｂ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Ａ７の制御温度ＴＧＴ７を図２０の太点線で示されるようにＴｂ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。
【０１２４】
［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。
【０１２５】
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２１（ａ）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２１（ａ）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。
【０１２６】
この中央寄り力が発生する原因について、図２１（ａ）、図２１（ｂ）を用いて説明する。図２１（ｂ）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２１（ａ）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Ａ３〜Ａ５の方が端部の加熱領域Ａ１、Ａ２およびＡ６、Ａ７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２１（ｂ）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Ａ１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θＬが生じる。定着フィルム２０２は、Ａ１側半分の領域で加圧ローラ２０８の回転により力ＦＬを受けている。そのため、交差角θＬが生じたことにより、力ＦＬは、定着フィルム２０２の母線方向ＦＬ１＝ＦＬ・ｓｉｎθＬと、それに直交する方向ＦＬ２＝ＦＬ・ｃｏｓθＬに分解される。そして、この力ＦＬ１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Ａ７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θＲが生じ、加圧ローラ２０８の回転により力ＦＲ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ＦＲ１＝ＦＲ・ｓｉｎθＲ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ＦＬ１およびＦＲ１を合わせた力ＦＣ＝ＦＬ１＋ＦＲ１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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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ＴＧＴｉ（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。
【０１３０】
（表３）
2020042240.tif 000005
【０１３１】
本実験においては、中央寄り力を算出するために、図２１（ａ）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ＴＬＬ、第二の領域としての領域ＲＲの平均温度をＴＲＲ、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ＴＬＲ、ＴＲＬとする。
【０１３２】
図２１（ａ）のようにヒータを中央高の発熱分布にした場合、ＴＬＲ−ＴＬＬの温度差で定着フィルムに中央への寄り力ＦＬ１が発生し、ＴＲＬ−ＴＲＲの温度差で中央への寄り力ＦＲ１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ＦＣとなる。
ここで、平均温度の差分としての、温度差ＴＬＲ−ＴＬＬと温度差ＴＲＬ−ＴＲＲの合計温度差を中央端部温度差と呼称し、ＴＣで表すと、中央寄り力ＦＣはＴＣを用いて算出することができる。すなわち、図８（ｃ）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ΔＴＬＲの関係から得られる直線近似式を用いて、ΔＴＬＲをＴＣに置き換えることで中央寄り力ＦＣを算出することができる。
【０１３３】
図２２は、表３で示した条件で通紙した際の中央寄り力ＦＣと中央端部温度差ＴＣ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ＴＣ＝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ＴＣ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ＴＣ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。
【０１３４】
本実施例における各発熱ブロックの制御温度ＴＧＴｉの設定方法について説明する。
ここでは、図２３（ａ）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Ｔ１〜Ｔ５における制御温度ＴＧＴｉの設定方法を例に用いて説明する。
【０１３５】
本実施例では、まず、画像形成領域に該当する加熱領域Ａｉの制御温度ＴＧＴｉを設定する。図２３（ｂ）は画像情報に基づいて加熱領域Ａｉ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Ａｉの制御温度ＴＧＴｉはＴＧＴｉ＝ＴＡＩに設定する。
【０１３６】
一方、非画像形成領域ＡＰと分類された加熱領域Ａｉの制御温度ＴＧＴｉ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ＴＣ＝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ＴＣ＝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。
【０１３７】
図２４は、本実施例において最終的に決定された加熱領域Ａ１〜Ａ７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ＴＬＲ−ＴＬＬおよび領域ＲＬと領域ＲＲの温度差ＴＲＬ−ＴＲＲ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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【符号の説明】
【０１４０】
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、Ａ１〜Ａ７…加熱領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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