(57)【要約】【課題】  記録材の種類を考慮して定着性を確保し、省エネを図る定着装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】  定着部材と、定着部材との間で定着ニップ部を形成する加圧部材と、定着部材を加熱する加熱手段と、加熱手段を制御する加熱制御手段と、を有し、未定着画像を担持した記録材を定着ニップ部に通して定着を行う定着装置において、定着部材は、予備加熱される予備加熱領域を有し、予備加熱領域は、記録材搬送方向において、画像領域より下流側に対応し、加熱制御手段は、記録材の種類に応じて、定着部材の回転方向における予備加熱領域の幅を変化させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着部材と、
前記定着部材との間で定着ニップ部を形成する加圧部材と、
前記定着部材を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段を制御する加熱制御手段と、を有し、
未定着画像を担持した記録材を前記定着ニップ部に通して定着を行う定着装置において、
前記定着部材は、予備加熱される予備加熱領域を有し、
前記予備加熱領域は、記録材搬送方向において、画像領域より下流側に対応し、
前記加熱制御手段は、記録材の種類に応じて、前記定着部材の回転方向における前記予備加熱領域の幅を変化させることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記加熱手段は、前記定着部材の長手方向に分割された加熱領域を有し、
前記加熱制御手段は、記録材の種類に応じて、各加熱領域の設定温度を独立して制御することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記記録材の種類は、記録材の表面粗さにより決定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記記録材の表面粗さは、接触式の計測手段で計測されることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記記録材の表面粗さは、非接触式の計測手段で計測されることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項６】
前記加熱制御手段は、画像領域以外に対応する前記定着部材の加熱温度を、画像領域に対応する前記定着部材の加熱温度より低く制御することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の定着装置。
【請求項７】
前記加熱手段は、ＩＨ方式であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の定着装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の定着装置を備え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、複写機、プリンタ、ファクシミリ又はそれらの複合機等の画像形成装置に設置される定着装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の主に電子写真方式の画像形成装置は、画像情報に基づいてトナー像を像担持体上に形成し、このトナー像を紙やＯＨＰシート等の記録材上に転写し、トナー像が担持された記録材を定着装置に通し、熱と圧力によりこのトナー像を記録材上に固定する構成が知られている。
【０００３】
そして、定着方式としては、熱ローラ方式が知られている。この熱ローラ方式は、ハロゲンヒータや誘導加熱のコイル等の加熱源により加熱される定着ローラと、加圧ローラとでニップ部を形成し、トナー像を担持した記録材がこのニップ部に通され、熱と圧力が与えられることによりトナー像を溶融させて定着させる。そして、この熱ローラ方式は、安全性や高速機への対応性等の観点から広く用いられている。
【０００４】
しかしながら、この熱ローラ方式は、定着ローラの芯金が金属製であり熱容量が大きい。そのため、所定の定着温度に達するまでに多くの時間がかかる問題があった。
【０００５】
このような問題を解決するために、定着装置の不使用時でも定着ローラをある程度の温度に維持するように、待機時に余熱する方法が知られている。しかしながら、この待機時に予熱する方法は、消費エネルギーが多いという問題があった。
【０００６】
一方、このような消費エネルギーの問題を解決し得る定着装置として、ベルト及びフィルム方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、このような方式では、断熱ローラを外部から加熱する方式や画像情報を基に画像領域のみを選択的に加熱する技術が提案されている。
【０００７】
特許文献１に記載のフィルム方式の定着装置は、薄肉の耐熱性フィルムに接触する板状加熱体を有し、加圧ローラで記録材を耐熱性フィルムに密着させるように挟み込み、熱エネルギーを記録材に与える構成である。そして、このフィルムは、１００μｍ程度と薄い。そのため、立ち上げ時間は、実質的に熱容量の小さい板状加熱体の温度を上昇させるだけの時間で済む。その結果、立ち上げ時間を短縮でき、予熱電力を削減できる。
【０００８】
また、記録材上に形成されたトナー像に合わせ、加熱体の設定温度や加熱領域を変化させ、非画像領域（画像形成領域におけるトナー像が存在しない領域）へのエネルギー供給を削減することで、消費エネルギーの問題を解決する定着装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
特許文献２に記載の定着装置は、サーマルヘッドの発熱体の素子毎の温度を測定して、周囲温度の影響を考慮し、適正な熱を紙面上のトナー像に供給する。そのため、紙面上のトナー部分にのみ熱を加えることができ、省エネを図ることができる。
【００１０】
また、定着ローラを外部から加熱することで、消費エネルギーの問題を解決する定着装置も知られている（例えば、特許文献３参照）。
【００１１】
特許文献３に記載の定着装置は、定着ローラを外部から加熱する構成であり、定着ローラ表層近傍に蓄熱した熱でトナー溶融を行う。そのため、定着ローラ全体を加熱する内部加熱方式に比べて、立ち上げ時間を短くでき、エネルギーロスを少なくできる。
【００１２】
更に、画像領域だけを選択的に加熱し、定着設定温度よりも低い第２の設定温度を有する定着装置も知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【００１３】
しかしながら、上述の特許文献１〜３に記載の定着装置は、記録材の種類（記録材の平滑性、記録材の材質、記録材の厚み等）によって変化する定着に必要な定着温度に対応できない。そのため、定着性が悪くなるという問題がある。
【００１４】
ここでは、特に記録材の平滑性について以下に具体的に説明する。温度や圧力等の定着条件が等しい場合は、記録材の平滑性が低いほど定着性が悪くなる。即ち、記録材の平滑性が低いほど、記録材の表面は、凹凸形状を顕著に有することになる。そのため、この平滑性の低い記録材にトナー像が転写されると、この転写されたトナー像は、厚い部分と薄い部分を有することになる。そうすると、上述の特許文献１〜３に記載の定着装置では、定着条件が等しい場合、加熱や加圧が不十分だったり、必要以上だったりして、定着性が悪くなる。
【００１５】
また、画像域を選択的に加熱する特許文献１〜３に記載の定着装置は、紙の搬送方向と垂直な方向に複数の加熱領域を有することで、非画像部に対応する加熱領域を画像部に対応する加熱領域の設定温度よりも低くできる。そのため、省エネを達成できる。しかしながら、温度や圧力等の定着条件が等しい場合は、記録材の平滑性が低いほど定着性が悪くなる。
【００１６】
また、記録材搬送方向で画像領域より上流側で非画像部部分を予備加熱する制御を行う場合、この予備加熱領域が等しければ記録材の平滑性が低いほど定着性が悪くなる。具体的には、記録材の平滑性が低いほど、記録材の表面は凹凸形状を顕著に有することになる。そのため、この平滑性の低い記録材にトナー像が転写されると、この転写されたトナー像は、厚い部分と薄い部分を有することになる。そうすると、上述の特許文献１〜３に記載の定着装置では、予備加熱領域が等しい場合、予備加熱が不十分だったり、必要以上だったりして、定着性が悪くなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、記録材の種類を考慮して定着性を確保し、省エネを図る定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述した課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の定着装置は、
定着部材と、
前記定着部材との間で定着ニップ部を形成する加圧部材と、
前記定着部材を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段を制御する加熱制御手段と、を有し、
未定着画像を担持した記録材を前記定着ニップ部に通して定着を行う定着装置において、
前記定着部材は、予備加熱される予備加熱領域を有し、
前記予備加熱領域は、記録材搬送方向において、画像領域より下流側に対応し、
前記加熱制御手段は、記録材の種類に応じて、前記定着部材の回転方向における前記予備加熱領域の幅を変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、記録材の種類を考慮して定着性を確保し、省エネを図る定着装置及び画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置を概略的に示す構成図である。
【図２】図１に示した画像形成装置の定着装置を概略的に示す断面図である。
【図３】図１に示した画像形成装置の定着装置を概略的に示す斜視図である。
【図４】図１に示した画像形成装置の定着ローラの加熱を制御する第１〜４の加熱制御方法を説明する説明図である。
【図５】図１に示した画像形成装置の定着ローラの加熱を制御する第１及び第２の加熱制御方法を説明する説明図である。
【図６】図１に示した画像形成装置の定着ローラの加熱を制御する第３の加熱制御方法を説明する説明図である。
【図７】図１に示した画像形成装置の定着ローラの加熱を制御する第４の加熱制御方法を説明する説明図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る画像形成装の定着装置を概略的に示す断面図である。
【図９】図８に示した画像形成装置の他の態様の定着装置を概略的に示す断面図である。
【図１０】図８に示した画像形成装置の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して以下に説明する。本実施形態に係る画像形成装置は、図１に示すように、一例であるプリンタ１として説明する。このプリンタ１は、給紙手段４と、レジストローラ対（位置合わせローラ対）６と、像担持体としての感光体ドラム８と、転写手段１０と、定着装置１２等を有している。
【００２２】
給紙手段４は、記録材としての用紙Ｐが積載状態で収容される給紙トレイ１４と、給紙トレイ１４に収容された用紙Ｐを最上のものから順に１枚ずつ分離して送り出す給紙コロ１６等を有している。給紙コロ１６によって送り出された用紙Ｐは、レジストローラ対６で一旦停止され、姿勢ずれを矯正される。そして、感光体ドラム８の回転に同期するタイミング、即ち、感光体ドラム８上に形成されたトナー像の先端と用紙Ｐの搬送方向先端部の所定位置とが一致するタイミングでレジストローラ対６により転写部位Ｎへ送られる。
【００２３】
感光体ドラム８は、図１中矢印で示す方向に回転する。そして、その周りには、回転方向の順に、帯電手段としての帯電ローラ１８と、図示しない露光手段の一部を構成するミラー２０と、現像ローラ２２ａを備えた現像手段２２と、転写手段１０と、クリーニングブレード２４ａを備えたクリーニング手段２４等が配置されている。
【００２４】
帯電ローラ１８と現像手段２２の間において、ミラー２０を介して感光体ドラム８上の露光部２６に露光光Ｌｂが照射され、走査されるようになっている。
【００２５】
次に、上記プリンタ１の動作を説明する。プリンタ１における画像形成動作は、従来と同様に行われる。即ち、感光体ドラム８が回転を始めると、感光体ドラム８の表面が帯電ローラ１８により均一に帯電され、画像情報に基づいて露光光Ｌｂが露光部２６に照射、走査されて作成すべき画像に対応した静電潜像が形成される。
【００２６】
この静電潜像は、感光体ドラム８の回転により現像手段２２へ移動し、ここでトナーが供給されて可視像化され、トナー像が形成される。感光体ドラム８上に形成されたトナー像は、所定のタイミングで転写部位Ｎに進入してきた用紙Ｐ上に転写手段１０による転写バイアス印加により転写される。
【００２７】
トナー像を担持した用紙Ｐは、定着装置１２へ向けて搬送され、定着装置１２で定着された後、図示しない排紙トレイへ排出・スタックされる。転写部位Ｎで転写されずに感光体ドラム８上に残った残留トナーは、感光体ドラム８の回転に伴ってクリーニング手段２４に至り、このクリーニング手段２４を通過する間にクリーニングブレード２４ａにより掻き落とされて清掃される。その後、感光体ドラム８上の残留電位が図示しない除電手段により除去され、次の作像工程に備えられる。
【００２８】
次に、定着装置１２の構成・動作について以下に説明する。定着装置１２は、外部加熱方式であり、図２及び図３に示すように、定着ローラ２８と、この定着ローラ２８との間で定着ニップ部ＳＮを形成する加圧部材としての加圧ローラ３０と、加熱手段としてのサーマルヘッド（サーマルヒータ）５６を有している。そして、このサーマルヘッド５６と電源４０とにより外部加熱手段が構成されている。
【００２９】
サーマルヘッド５６は、図３に示すように、定着ローラ２８の長手方向に配置された加熱領域としての７つのヒータを有している。そして、各ヒータは、定着ローラ２８を独立に加熱可能となっている。また、サーマルヘッド５６は、図示しない付勢手段により定着ローラ２８の表面に押し当てられていても良い。なお、ヒータの数は、この７つに限定されないことは言うまでもない。
【００３０】
定着ローラ２８の表面温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタ３４は、図２に示すように、定着ローラ２８の回転方向で、加熱手段５６の上流側に備わる。また、サーマルヘッド５６の温度を検知する加熱温度検知手段としてのサーミスタ３６と、サーマルヘッド５６に電力を供給する電源４０と、サーミスタ３４，３６の検知情報に基づいて電源４０を制御する外部加熱制御手段４２とは、ここでは詳細に図示していないが、定着装置１２に備わる。外部加熱制御手段４２は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏインターフェース等を包含するマイクロコンピュータを意味する。
【００３１】
定着ローラ２８は、外径が４０ｍｍで厚みが１ｍｍのアルミニウム製の芯金２８ａと、この芯金２８ａの表面に被覆された断熱層２８ｂを有している。
断熱層２８ｂは、厚みは３ｍｍのシリコーンゴムで形成されている。なお、断熱層２８ｂは、断熱機能をより高めるために、シリコーンゴムに代えて発泡シリコーンゴムで形成されても良い。
【００３２】
定着ローラ２８の断熱層２８ｂの表面には、ニッケルからなる良熱伝導層２８ｃが形成されている。定着ローラ２８に良熱伝導層２８ｃを形成することで、サーマルヘッド５６の発熱むらによる定着ローラ２８の表面温度の局部的な温度むらが低減される。なお、この良熱伝導層２８ｃは、ニッケルに限らず、ステンレスなどの鉄系合金、アルミニウムや銅などの金属系、グラファイトシート等、熱伝導性が少なくとも断熱層２８ｂより高ければ良い。
【００３３】
また、定着ローラ２８が良熱伝導層２８ｃを有することで、サーマルヘッド５６が定着ローラ２８を加熱する加熱範囲よりも広い領域で定着ローラ２８の温度を上昇させることができる。そのため、加熱範囲と画像とのずれを填補することができる。即ち、サーマルヘッド５６を構成する各ヒータの大きさや間隔等の設定において、設計の自由度が増し、柔軟な設計に対応できる。
【００３４】
また、定着ローラ２８の耐久性を高め、離型性を確保するために、良熱伝導層２８ｃの表面にＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂による厚みが５〜３０μｍの離型層２８ｄを形成しても良い。なお、良熱伝導層２８ｃを設けないで、弾性層２８ｂの表面にこの離型層２８ｄを形成しても良い。
【００３５】
加圧ローラ３０は、外径が４０ｍｍで厚みが２ｍｍの鉄製の芯金３０ａと、この芯金３０ａの表面に被覆された弾性層３０ｂを有している。そして、加圧ローラ３０は、図示しない付勢手段により定着ローラ２８に圧接されている。弾性層３０ｂは、厚み５ｍｍのシリコーンゴムで形成されている。そして、弾性層３０ｂの表面には、離型性の向上を図るために厚み４０μｍ程度のフッ素樹脂層（図示せず）を形成する。
【００３６】
そして、トナー像Ｔが転写された用紙Ｐが定着ニップ部ＳＮに通され、トナー像Ｔは加圧及び加熱され用紙Ｐに定着される。
【００３７】
本実施形態では、加熱手段５６を定着ローラ２８の表面に接触させて加熱する構成としたが、この態様に限定されず、外部加熱手段をコイルとインバータで構成し、ＩＨ方式による非接触加熱方式としても良い。なお、ＩＨ方式では、加熱用のコイルを多数配置する構成でも、磁束をキャンセルする部材を多数配置して加熱領域や加熱量を制御する構成でも構わない。
【００３８】
次に、本実施形態の画像形成装置に備わった定着ローラの様々な加熱制御方法について以下に説明する。なお、また、画像領域又は非画像領域に対応する定着ローラ２８の部位とは、画像領域又は非画像領域が定着ローラ２８に密着する定着ローラ２８の位置を意味する。また、図４における斜線部は、用紙Ｐの画像領域が定着ニップ部ＳＮを通過する前、即ち用紙搬送方向において、画像領域より下流側の領域である。そして、この下流側の領域に対応する定着ローラ２８の部位は、予備的に加熱される予備加熱領域となる。また、画像領域以外の領域を便宜的に非画像領域とし、紙間等の領域を含む概念とする。また、平滑性（表面粗さ）が悪い用紙とは、表面の凹凸が大きい用紙であり、例えば再生紙や新聞紙のようなな用紙が相当する。一方、平滑性の良い用紙は、表面の凹凸が小さい用紙であり、例えば上質紙やコート紙のような用紙が相当する。
【００３９】
最初に、本実施形態の画像形成装置に備わった定着ローラの第１の加熱制御方法について以下に説明する。図４（ａ）は、用紙Ｐ上に用紙搬送方向の下流側から順に、画像領域ａ、非画像領域ｂ、画像領域ａ’が存在する画像形成パターンを示したものである。画像領域ａと画像領域ａ’には、定着対象のトナー像が存在するため定着が必要である。一方、非画像領域ｂには、定着対象のトナー像が存在しないため定着が必要でない。
【００４０】
ここで、用紙Ｐ上にトナー像が転写されると、公知の画像検知手段（図示せず）によって用紙Ｐ上の画像情報が検知され、その画像情報が画像処理装置（図示せず）から外部加熱制御手段４２へ入力される。そうすると、外部加熱制御手段４２は、非画像領域ｂに対応する定着ローラ２８の部位の温度（温度Ａ）が画像領域ａ，ａ’に対応する定着ローラ２８の部位の温度（温度Ｂ）よりも低くなるように、電源４０を介してサーマルヘッド５６を制御する。
【００４１】
画像領域ａに対応する定着ローラ２８の部位では、サーマルヘッド５６の全域のヒータに定着温度が得られる電力を供給する。一方、非画像領域ｂに対応する定着ローラ２８の部位では、サーマルヘッド５６の全域のヒータに定着温度が得られる電力より低い電力を供給する。そして、用紙Ｐの後端の画像領域ａ’に対応する定着ローラ２８の部位では、再びサーマルヘッド５６の全域のヒータに定着温度が得られる電力を供給する。
【００４２】
この際、電力は、定着ローラ２８の予備加熱領域を加熱するように供給される。そして、この予備加熱領域は、主にサーマルヘッド自体の昇温に必要となる定着ローラ２８の領域である。そのため、予備加熱領域は、省エネの観点からできるだけ小さい事が望ましい。
【００４３】
ここで、予備加熱領域は、図５に示すように、平滑性の良い用紙の場合はイの領域で済むが、平滑性の悪い用紙の場合はイの領域に比べて長いロの領域を必要とする。これは、平滑性の悪い用紙の場合の画像領域ａ、ａ’に対応する定着ローラ２８の部位の温度（温度Ｂ’）と、平滑性の良い用紙の場合の画像領域ａ、ａ’に対応する定着ローラ２８の部位の温度（温度Ｂ）は、温度Ｂ’＞温度Ｂとなっているからである。即ち、用紙の平滑性が悪い場合は、この予備加熱領域を長く取って定着性を確保する必要がある。
【００４４】
また、平滑性の悪い用紙の場合の非画像領域ｂに対応する定着ローラ２８の部位の温度（温度Ａ’）と、平滑性の良い用紙の場合の非画像領域ｂに対応する温度（温度Ａ）は、温度Ａ’＝温度Ａとなっている。なお、これらの温度は、この態様に限定されず、Ａ’＞Ａであっても良い。
【００４５】
上記のように、定着ローラ２８の温度制御をすることで、定着性を確保しつつ余分な電力供給を抑制し、省エネを図ることができる。
【００４６】
次に、本実施形態の画像形成装置に備わった定着ローラの第２の加熱制御方法について以下に説明する。図４（ｂ）は、用紙Ｐ上に用紙搬送方向の下流側から順に、画像領域ａ、非画像領域ｂが存在する画像形成パターンを示したものである。画像領域ａには、定着対象のトナー像が存在するため定着が必要である。一方、非画像領域ｂには、定着対象のトナー像が存在しないため定着が必要でない。
【００４７】
ここで、用紙Ｐ上にトナー像が転写されると、公知の画像検知手段（図示せず）によって用紙Ｐ上の画像情報が検知され、その画像情報が画像処理装置（図示せず）から外部加熱制御手段４２へ入力される。そうすると、外部加熱制御手段４２は、非画像領域ｂに対応する定着ローラ２８の部位の温度（温度Ａ）が画像領域ａに対応する定着ローラ２８の部位の温度（温度Ｂ）よりも低くなるように、電源４０を介してサーマルヘッド５６を制御する。
【００４８】
画像領域ａに対応する定着ローラ２８の部位では、サーマルヘッド５６の全域のヒータに定着温度が得られる電力を供給する。一方、非画像領域ｂに対応する定着ローラ２８の部位では、サーマルヘッド５６の全域のヒータに定着温度が得られる電力より低い電力を供給する。
【００４９】
この際、電力は、定着ローラ２８の予備加熱領域を加熱するように供給される。そして、この予備加熱領域は、主にサーマルヘッド自体の昇温に必要となる定着ローラ２８の領域である。そのため、予備加熱領域は、省エネの観点からできるだけ小さい事が望ましい。そして、この予備加熱領域は、主にサーマルヘッド自体の昇温に必要となる定着ローラ２８の領域である。そのため、予備加熱領域は、省エネの観点からできるだけ小さい事が望ましい。
【００５０】
ここで、予備加熱領域は、図５に示すように、平滑性の良い用紙の場合はイの領域で済むが、平滑性の悪い用紙の場合はイの領域に比べて長いロの領域を必要とする。これは、平滑性の悪い用紙の場合の画像領域ａに対応する定着ローラ２８の部位の温度（温度Ｂ’）と、平滑性の良い用紙の場合の画像領域ａに対応する定着ローラ２８の部位の温度（温度Ｂ）は、温度Ｂ’＞温度Ｂとなっているからである。即ち、用紙の平滑性が悪い場合は、この予備加熱領域を長く取って定着性を確保する必要がある。
【００５１】
更に、平滑性の悪い用紙の場合の非画像領域ｂに対応する定着ローラ２８の部位の温度（温度Ａ’）と、平滑性の良い用紙の場合の非画像領域ｂに対応する温度（温度Ａ）は、温度Ａ’＝温度Ａとなっている。なお、これらの温度は、この態様に限定されず、Ａ’＞Ａであっても良い。
【００５２】
上記のように、定着ローラ２８の温度制御をすることで、定着性を確保しつつ余分な電力供給を抑制し、省エネを図ることができる。
【００５３】
次に、本実施形態の画像形成装置に備わった定着ローラの第３の加熱制御方法について以下に説明する。図４（ｃ）は、用紙Ｐ上に、搬送方向と垂直方向であり、定着ローラ２８の長手方向に、画像領域ｃ、非画像領域ｄが存在する画像形成パターンを示したものである。画像領域ｃには、定着対象のトナー像が存在するため定着が必要である。一方、非画像領域ｄには、定着対象のトナー像が存在しないため定着が必要でない。
【００５４】
ここで、用紙Ｐ上にトナー像が転写されると、公知の画像検知手段（図示せず）によって用紙Ｐ上の画像情報が検知され、その画像情報が画像処理装置（図示せず）から外部加熱制御手段４２へ入力される。そうすると、外部加熱制御手段４２は、図３に示すように、非画像領域ｄに対応する定着ローラ２８の部位の温度（温度Ｄ）が画像領域ｃに対応する定着ローラ２８の部位の温度（温度Ｃ）よりも低くなるように、電源４０を介してサーマルヘッド５６を制御する。
【００５５】
画像領域ｃに対応する定着ローラ２８の部位では、図６（ａ）に示すように、定着温度が得られる電力をサーマルヘッド５６に供給する。一方、非画像領域ｄに対応する定着ローラ２８の部位では、図６（ｂ）に示すように、サーマルヘッド５６に供給する電力を低減する。
【００５６】
ここで、用紙の平滑性が良い場合、画像領域ｃに対応する定着ローラ２８の温度（温度Ｃ）と、非画像部領域ｄに対応する定着ローラ２８の温度（温度Ｄ）の差をΔＣＤ１、即ちΔＣＤ１＝Ｃ−Ｄとする。一方、用紙の平滑性が悪い場合、画像領域ｃに対応する定着ローラ２８の温度（温度Ｃ’）と、非画像部領域ｄに対応する定着ローラ２８の温度（温度Ｄ’）の差をΔＣＤ２、即ちΔＣＤ２＝Ｃ’−Ｄ’とする。そして、ΔＣＤ２＞ΔＣＤ１となるように制御することで、平滑性の異なる用紙でも定着性を確保できる。なお、これらの温度は、この態様に限定されず、Ｄ’＞Ｄであっても良い。
【００５７】
また、この際、電力は、定着ローラ２８の予備加熱領域を加熱するように供給される。そして、この予備加熱領域は、主にサーマルヘッド自体の昇温に必要となる定着ローラ２８の領域である。そのため、予備加熱領域は、省エネの観点からできるだけ小さい事が望ましい。
【００５８】
ここで、予備加熱領域は、図６（ａ）に示すように、平滑性の良い用紙の場合はハの領域で済むが、平滑性の悪い用紙の場合はハの領域に比べて長いニの領域を必要とする。これは、平滑性の悪い用紙の場合の画像領域ｃ×ｉに対応する定着ローラ２８の部位の温度（温度Ｃ’）と、平滑性の良い用紙の場合の画像領域ｃ×ｉに対応する定着ローラ２８の部位の温度（温度Ｃ）は、温度Ｃ’＞温度Ｃとなっているからである。即ち、用紙の平滑性が悪い場合は、この予備加熱領域を長く取って定着性を確保する必要がある。
【００５９】
更に、平滑性の悪い用紙の場合の非画像領域ｄ×ｉに対応する定着ローラ２８の部位の温度（温度Ｄ’）と、平滑性の良い用紙の場合の非画像領域ｄ×ｉに対応する温度（温度Ｄ）は、温度Ｄ’＝温度Ｄとなっている。なお、これらの温度は、この態様に限定されず、Ｄ’＞Ｄであっても良い。
【００６０】
次に、本実施形態の画像形成装置に備わった定着ローラの第４の加熱制御方法について以下に説明する。図４（ｄ）は、用紙Ｐ上に、定着ローラ２８の長手方向に画像領域ｅ、一部画像領域ｆが存在し、搬送方向に画像領域ｇ、一部画像領域ｈが存在する画像形成パターンを示したものである。画像領域ｅ×ｇ，ｆ×ｇ，ｅ×ｈには、定着対象のトナー像が存在するため定着が必要である。一方、非画像領域ｆ×ｈには、定着対象のトナー像が存在しないため定着が必要でない。
【００６１】
ここで、用紙Ｐ上にトナー像が転写されると、公知の画像検知手段（図示せず）によって用紙Ｐ上の画像情報が検知され、その画像情報が画像処理装置（図示せず）から外部加熱制御手段４２へ入力される。そうすると、外部加熱制御手段４２は、図３に示すように、非画像領域ｆ×ｈに対応する定着ローラ２８の部位の温度（温度Ｆ）が画像領域ｅ×ｇ，ｆ×ｇ，ｅ×ｈに対応する定着ローラ２８の部位の温度（温度Ｅ）よりも低くなるように、電源４０を介してサーマルヘッド５６を制御する。
【００６２】
画像領域ｅ×ｇ，ｆ×ｇ，ｅ×ｈに対応する定着ローラ２８の部位では、図７（ａ）（ｂ）に示すように、定着温度が得られる電力をサーマルヘッド５６に供給する。一方、非画像領域ｆ×ｈに対応する定着ローラ２８の部位では、図７（ｂ）に示すように、サーマルヘッド５６に供給する電力を低減する。
【００６３】
ここで、用紙の平滑性が良い場合、画像領域ｅ×ｇ，ｆ×ｇ，ｅ×ｈに対応する定着ローラ２８の温度（温度Ｅ）と、非画像部領域ｆ×ｈに対応する定着ローラ２８の温度（温度Ｆ）の差をΔＥＦ１、即ちΔＥＦ１＝Ｅ−Ｆとする。一方、用紙の平滑性が悪い場合、画像領域ｅ×ｇ，ｆ×ｇ，ｅ×ｈに対応する定着ローラ２８の温度（温度Ｅ’）と、非画像部領域ｆ×ｈに対応する定着ローラ２８の温度（温度Ｆ’）の差をΔＥＦ２、即ちΔＥＦ２＝Ｅ’−Ｆ’とする。そして、ΔＥＦ２＞ΔＥＦ１となるように制御すると、平滑性の異なる用紙でも定着性を確保できる。
【００６４】
この際、電力は、定着ローラ２８の予備加熱領域を加熱するように供給される。そして、この予備加熱領域は、主にサーマルヘッド自体の昇温に必要となる定着ローラ２８の領域である。そのため、予備加熱領域は、省エネの観点からできるだけ小さい事が望ましい。
【００６５】
ここで、予備加熱領域は、図７（ａ）（ｂ）に示すように、平滑性の良い用紙の場合はホの領域で済むが、平滑性の悪い用紙の場合はホの領域に比べて長いヘの領域を必要とする。これは、平滑性の悪い用紙の場合の画像領域ｅ×ｇ，ｆ×ｇ，ｅ×ｈに対応する定着ローラ２８の部位の温度（温度Ｃ’）と、平滑性の良い用紙の場合の画像領域ｅ×ｇ，ｆ×ｇ，ｅ×ｈに対応する定着ローラ２８の部位の温度（温度Ｃ）は、温度Ｃ’＞温度Ｃとなっているからである。即ち、用紙の平滑性が悪い場合は、この予備加熱領域を長く取って定着性を確保する必要がある。
【００６６】
更に、平滑性の悪い用紙の場合の非画像領域ｆ×ｈに対応する定着ローラ２８の部位の温度（温度Ｆ’）と、平滑性の良い用紙の場合の非画像領域ｆ×ｈに対応する温度（温度Ｆ）は、温度Ｆ’＝温度Ｆとなっている。なお、これらの温度は、この態様に限定されず、Ｆ’＞Ｆであっても良い。
【００６７】
なお、上述の定着ローラの様々な加熱制御方法は、用紙の平滑性のテーブル値を公知の記憶手段（図示せず）に記憶させておき、ユーザが指定した用紙に従って、加熱を変化させる加熱制御方法としても良い。
【００６８】
また、画像形成装置内部に用紙の平滑性を計測する計測センサを備え、その測定値に応じて加熱を変化させる加熱制御方法としても良い。なお、用紙の平滑性の測定方法は、針のようなもので接触して測定する方法であっても良いし、記録材に光を当てて反射した光の角度分布から非接触で測定する方法であっても良い。
【００６９】
なお、上述の実施形態においては、一例として用紙の平滑性について説明したが、用紙の材質、用紙の重さその他用紙の種類によって本願発明を適用できることは言うまでもない。
【００７０】
次に、本実施形態に係る画像形成装置の作用について説明する。加熱制御手段４２が用紙Ｐの種類に応じて予備加熱領域を変化させることができるため、用紙の種類によらず安定した適正な定着性を確保できる。また、余分な電力供給を抑制し、省エネを図ることができる。
【００７１】
また、加熱制御手段４２が用紙Ｐの種類に応じて定着ローラ２８の長手方向に分割されて複数設置されたヒータの設定温度を個別に変化させることができるため、用紙Ｐのサイズによらず安定した適正な定着性を確保できる。また、余分な電力供給を抑制し、省エネを図ることができる。
【００７２】
また、加熱制御手段４２が用紙Ｐの平滑性（表面粗さ）に応じて予備加熱領域を変化させることができるため、用紙の平滑性によらず安定した適正な定着性を確保できる。また、余分な電力供給を抑制し、省エネを図ることができる。
また、加熱制御手段４２が用紙Ｐの平滑性に応じて定着ローラ２８の長手方向に分割されて複数設置されたヒータの設定温度を個別に変化させることができるため、用紙Ｐの平滑性によらず安定した適正な定着性を確保できる。また、余分な電力供給を抑制し、省エネを図ることができる。
【００７３】
また、用紙Ｐの平滑性を用紙Ｐに接触して計測する計測センサを備えることで、用紙Ｐの平滑性を確実に計測することができる。そして、加熱制御手段４２がその計測値に応じて予備加熱領域を変化させることができるため、用紙の平滑性によらず安定した適正な定着性を確保できる。また、余分な電力供給を抑制し、省エネを図ることができる。
【００７４】
また、用紙Ｐの平滑性を用紙Ｐに非接触で計測する計測センサを備えることで、用紙Ｐを傷つけることなく用紙Ｐの平滑性を計測することができる。そして、加熱制御手段４２がその計測値に応じて予備加熱領域を変化させることができるため、用紙の平滑性によらず安定した適正な定着性を確保できる。また、余分な電力供給を抑制し、省エネを図ることができる。
【００７５】
また、加熱手段がＩＨ方式であることで、加熱効率が向上する。そのため、安定した適正な定着性を確保できる。また、余分な電力供給を抑制し、省エネを図ることができる。
【００７６】
また、用紙Ｐの種類を考慮して定着性を確保し、省エネを図る画像形成装置を提供することができる。
【００７７】
続いて、第２実施形態の画像形成装置について説明する。なお、上述した第１実施形態と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。
【００７８】
本実施形態の画像形成装置は、図８に示すように、定着ベルト３８をその内側から加熱する構成である。本実施形態における定着装置１２’では、加熱手段が板状基体に抵抗発熱体を形成したサーマルヘッド（サーマルヒータ）５６である。
【００７９】
サーマルヘッド５６は、紙搬送方向と直角方向であり、定着ローラ２８の長手方向に複数分割された加熱領域を有しており、各加熱領域の設定温度を独立に制御が可能である。そのため、画像情報に応じて加熱制御できる。そして、定着ベルト３８の内側に配置され、定着ベルト３８の温度を上昇させる。そして、温度上昇をした定着ベルト３８は、定着ニップ部ＳＮに搬送される未定着画像を加熱して定着させる。なお、加熱手段は、この態様に限定されずセラミックヒータ等であっても良い。
【００８０】
定着ベルト３８は、外径が４０ｍｍで厚みが４０μｍのＳＵＳ製の基体３８ａと、この基体３８ａの表面に被覆された弾性層３８ｂを有している。弾性層３８ｂは、厚み１００μｍのシリコーンゴムで形成されている。なお、定着ベルトの基体はポリイミドとしても良い。
【００８１】
離型層３８ｃは、厚みが５〜５０μｍのＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂により、耐久性を高めて離型性を確保するために、定着ベルト３８の表面に形成されている。
【００８２】
定着ベルトの内側には、支持部材６１と、ニップ部ＳＮ近傍の押圧部材６０と加熱手段５６が設置され、図示しない外部部材と接続されて定着ベルト３８を支持している。
【００８３】
外部加熱制御手段４２は、用紙Ｐの画像情報に基づいて、加熱手段５６の加熱割合を変化させる。
【００８４】
なお、加熱手段５６は、図１０に示すように、押圧部材として機能するためニップ部ＳＮの箇所に配置されている構成でも良く、また、加熱効率を考慮し、定着ニップ部の上流側に設けても良い。また、定着ベルトを介して加熱手段５６を押圧する押圧ローラ（図示せず）を設け、加熱効率を高めても良い。また、図示はしないが、図６のベルトやフィルム構成を、図２の外部加熱手段で加熱する構成であっても良い。
【００８５】
本実施形式においても、第１の実施形式と同様に用紙Ｐの種類を考慮して定着性を確保し、省エネを図る定着装置及び画像形成装置を提供することができる。
【００８６】
次に、本実施形態の画像形成装置の変形例について説明する。なお、上述した実施形態と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。
【００８７】
図１０は、本実施形態の変形例に係る定着装置の基本構成例を示す断面図である。
定着装置１２は、図１０に示すように、定着回転体としての定着ベルト３８と、定着ベルト３８に当接してニップ部Ｎを形成する対向部材（又は対向回転体）としての加圧ローラ３０と、定着ベルト３８を加熱する加熱手段としてのヒータ５６とを備える。ヒータ５６は定着ベルト３８と略平面で接触している。
【００８８】
定着ベルト３８は、薄肉で可撓性を有する無端状のベルト部材（フィルムも含む）で構成されている。具体的に、定着ベルト３８は、外径４０ｍｍで厚さ４０μｍのＳＵＳ製の基材３８ａと、この基材３８ａの外周面を被覆する厚さ１００μｍのシリコーンゴム製の弾性層３８ｂと、この弾性層３８ｂの外周面を被覆する厚さ５〜５０μｍのＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂製の離型層３８ｃとで構成されている。なお、定着ベルト３８の基材３８ａを、ポリイミド等の樹脂材料で構成してもよい。
【００８９】
加圧ローラ３０は、外径４０ｍｍで厚さ２ｍｍの鉄製の芯金３０ａと、この芯金３０ａの外周面を被覆する弾性層３０ｂとで構成されている。加圧ローラ３０の弾性層３０ｂは、シリコーンゴムで構成されており、その厚さは５ｍｍである。また、離型性を高めるため、弾性層３０ｂの外周面に厚さ４０μｍ程度のフッ素系樹脂から成る離型層を配設してもよい。
【００９０】
定着ベルト３８の内周側の加圧ローラ３０と対向する位置には、ニップ形成部材７０が配設されている。ニップ形成部材７０は、その両端部において、定着装置１２の図示しない側板に支持されている。このニップ形成部材７０に対し、加圧ローラ３０が加圧レバー等の加圧手段によって圧接せしめられることで、定着ベルト３８と加圧ローラ３０との圧接部において所定幅のニップ部Ｎが形成されている。なお、定着回転体と対向部材とを加圧を行わず単に当接させるだけの構成としてもよい。
【００９１】
また、加圧ローラ３０は、図示しないモータ等の駆動源によって図の矢印Ｂ方向に回転駆動するように構成されている。そして、加圧ローラ３０が回転駆動すると、その駆動力がニップ部Ｎで定着ベルト３８に伝達され、定着ベルト３８が図の矢印Ｃ方向に従動回転するようになっている。また、定着ベルト３８の内周側には、定着ベルト３８を支持するベルト支持部材６１が配設されている。
【００９２】
ヒータ５６は、サーマルヘッドやセラミックヒータ等の面状又は板状の発熱体で構成されている。定着ベルト３８の内周側には、支持部材としてのステー６１が配設されており、このステー６１によって、ヒータ５６が、ニップ部Ｎよりも用紙搬送方向Ａの上流側で、定着ベルト３８の内周面に対向するように支持されている。また、ヒータ５６には電源７５が接続されており、電源７５からヒータ５６に電力が供給されるようになっている。この電源７５の出力は、加熱制御手段４２によって制御される。加熱制御手段４２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェース等を包含するマイクロコンピュータで構成されている。
【００９３】
また、定着装置１２は、ヒータ５６の温度を検知するヒータ温度検知手段としての第１のサーミスタ３６と、定着ベルト３８の温度を検知するベルト温度検知手段としての第２のサーミスタ３４とを備える。第１のサーミスタ３６は、ヒータ５６に直接接触するように配設され、第２のサーミスタ３４は、定着ベルト３８の外周面に対し、ヒータ５６よりもベルト回転方向Ｃの上流側で対向するように配設されている。各サーミスタ３４，３６で検知された温度情報は、加熱制御手段４２に入力されるようになっており、この入力情報に基づいて、加熱制御手段４２は電源７５の出力を制御するように構成されている。
【００９４】
また、定着ベルト３８の外周側でヒータ５６と対向する位置には、定着ベルト３８を加圧する押さえ部材としての押圧ローラ８０が配設されている。この押圧ローラ８０によって、定着ベルト３８が外周側からヒータ５６に向けて加圧されることで、定着ベルト３８がヒータ５６に接触するようになっている。押圧ローラ８０は、外径が１５ｍｍ乃至３０ｍｍであり、外径が８ｍｍの鉄製の芯金８０ａと、この芯金８０ａの外周面を被覆する厚さ３．５ｍｍ乃至１１ｍｍのシリコーンゴム製の弾性層３０ｂとで構成されている。そして、押圧ローラ８０の押圧力によるヒータ５６の変形を防止するために、ヒータを固定する固定部材７１が備わっている。また、離型性を高めるために、弾性層８０ｂの外周面に厚さ４０μｍ程度のフッ素系樹脂から成る離型層を配設してもよい。ここでは、押圧ローラ８０が図示しない加圧手段によって定着ベルト３８に圧接されているが、加圧手段による加圧を行わず、単に当接させるだけの構成としてもよい。
【００９５】
次に、定着装置の基本動作について説明する。
画像形成装置本体の電源スイッチが投入されると、電源７５からヒータ５６に電力が供給されると共に、加圧ローラ３０が図の矢印Ｂ方向に回転駆動を開始する。これにより、定着ベルト３８は、加圧ローラ３０との間の摩擦力によって、図の矢印Ｃ方向に従動回転する。
【００９６】
その後、上述の画像形成工程を経て未定着のトナー画像Ｇが担持された用紙Ｐが、定着ベルト３８と加圧ローラ３０との間のニップ部Ｎに搬送されると、用紙Ｐが加熱及び加圧され、用紙Ｐ上のトナー画像Ｇが定着される。そして、用紙Ｐはニップ部Ｎから搬出された後、機外に排出される。
【００９７】
本実施形式においても、第１の実施形式と同様に用紙の種類を考慮して定着性を確保し、省エネを図ることができる。
【００９８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９９】
なお、上述の実施形態で紹介した各構成の材質、寸法はあくまで一例であり、本発明の作用を発揮し得る範囲内で様々な材質や寸法を選択可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１００】
１      プリンタ（画像形成装置の一例）
１２      定着装置
２８      定着ローラ（定着部材の一例）
２９      予備加熱領域
３０      加圧ローラ（加圧部材の一例）
４２      加熱制御手段
５６      サーマルヘッド（加熱手段の一例）
Ｐ      用紙（記録材の一例）
Ｔ      未定着画像
ＳＮ      定着ニップ部
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０１】
【特許文献１】特開２００５−１８１９４６号公報
【特許文献２】特開２００１−３４３８６０号公報
【特許文献３】特開平６−９５５４０号公報
【図１】
2014178427.tif 000003
【図２】
2014178427.tif 000004
【図３】
2014178427.tif 000005
【図４】
2014178427.tif 000006
【図５】
2014178427.tif 000007
【図６】
2014178427.tif 000008
【図７】
2014178427.tif 000009
【図８】
2014178427.tif 000010
【図９】
2014178427.tif 000011
【図１０】
2014178427.tif 000012