(57)【要約】【課題】加圧部材温度およびその他関連する定着装置情報や記録媒体情報に基づいて定着部材設定温度を予測制御することで、印刷条件や記録媒体によらずに定着後記録媒体の画像領域を所望の温度になるように制御する。【解決手段】記録媒体２０の未定着画像面側から記録媒体を加熱する定着部材１、非画像面から記録媒体を加圧する加圧部材２、定着部材の長手方向に分割された複数の加熱源５および加圧部材温度を検知する温度検知部材７を有する定着装置の温度制御方法であって、加圧部材温度に基づいて定着部材設定温度をフィードバック制御しつつ、記録媒体の画像領域に応じて加熱源５を選択的に通電することにより、定着後記録媒体の画像領域のみを所望の温度に制御することにより達成される。【選択図】図２ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体の未定着画像面側から該記録媒体を加熱する定着部材、非画像面から該記録媒体を加圧する加圧部材、該定着部材の長手方向に分割された複数の加熱源および加圧部材温度を検知する温度検知部材を有する定着装置の温度制御方法であって、
該加圧部材温度に基づいて定着部材設定温度をフィードバック制御しつつ、該記録媒体の画像領域に応じて該加熱源を選択的に通電することにより、定着後記録媒体の画像領域のみを所望の温度に制御することを特徴とする温度制御方法。
【請求項２】
連続印刷時に定着後記録媒体の画像領域の温度が略一定になるように前記加熱源を通電することを特徴とする請求項１に記載の温度制御方法。
【請求項３】
連続印刷時の前記加圧部材の蓄熱状態を反映して定着部材設定温度を制御し、定着後記録媒体の画像領域の温度制御幅を５℃以内にすることを特徴とする請求項１または２に記載の温度制御方法。
【請求項４】
前記フィードバック制御の際、前記記録媒体のニップ時間、坪量、熱伝導率、比熱および含水率のいずれか１つの因子を用いて、定着部材設定温度を補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の温度制御方法。
【請求項５】
前記フィードバック制御の際、前記記録媒体のニップ時間、坪量、熱伝導率、比熱および含水率のいずれか２つの因子を用いて、定着部材設定温度を補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の温度制御方法。
【請求項６】
画像領域に対向する前記加熱源毎に定着部材設定温度の補正演算を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の温度制御方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の温度制御方法を使用することを特徴とする定着装置。
【請求項８】
請求項７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、ファクシミリまたはそれらの複合機などの画像形成装置などに備えられた定着装置の温度制御方法、定着装置および画像形成装置に関する。
【０００２】
従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置にあっては、用紙等の記録材に形成されたトナー像を加熱溶融することにより、画像を定着させる定着装置を用いることが知られている。一般的に、トナー像として形成された電子写真画像を記録材に定着する定着装置は、定着熱源であるヒータに電力を供給して定着ローラ、定着ベルト等の定着部材を発熱させ、この熱でトナー像を加熱溶融して記録材に定着する処理を行う。
【０００３】
上記のような画像形成装置に用いられる定着装置では、熱容量の少ないものから多いもの、または塗工紙や非塗工紙など様々な記録媒体（以下では適宜、用紙ともいう）が使われる。また画像形成装置の使用態様も多様であり、印刷速度の遅い画像形成装置は少ない枚数を印刷して装置をオフされることが多く、印刷速度の速い画像形成装置は多くの枚数を連続的に印刷することが多い。
【０００４】
特許文献１に記載の定着装置においては、上記の課題に対する対策手段として、ユーザが入力などを行った記録媒体の情報に応じて、画像形成を行うための制御情報を変更する方法が記載されている。
【０００５】
また、特許文献２に記載の定着装置においては、上記の課題に対する対策手段として、記録媒体の表面性・厚さ・水分含有量という記録媒体情報を使用して、定着条件を変更する方法が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年は省エネルギーを目的として、定着装置は、低熱容量かつ加圧部材温度の温度制御を行わない構成をとるようになってきた。
このような装置は省エネルギーである反面、印刷中に温度制御を行わない加圧部材温度の影響により定着品質が左右されやすい。また、加圧部材の温度が低い場合でも定着品質が満足するように加熱部材温度が制御されているため、加圧部材温度が高くなり、その温度により記録媒体が十分に加熱される状態となると、必要以上の熱量を記録媒体に与えてしまう不具合がある。
【０００７】
このため、特許文献１および特許文献２に示されるような、記録媒体情報を用いるのみで加圧部材温度を同時に考慮しない方法では、記録媒体温度を所望の値に制御することは困難であり、必ずしも定着品質を一定にできず、また過剰なエネルギーを消費するという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、加圧部材温度およびその他関連する定着装置情報や記録媒体情報に基づいて定着部材設定温度を予測制御することで、印刷条件や記録媒体によらずに定着後記録媒体の画像領域を所望の温度になるように制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、本発明によれば、記録媒体の未定着画像面側から該記録媒体を加熱する定着部材、非画像面から該記録媒体を加圧する加圧部材、該定着部材の長手方向に分割された複数の加熱源および加圧部材温度を検知する温度検知部材を有する定着装置の温度制御方法であって、該加圧部材温度に基づいて定着部材設定温度をフィードバック制御しつつ、該記録媒体の画像領域に応じて該加熱源を選択的に通電することにより、定着後記録媒体の画像領域のみを所望の温度に制御することにより達成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、定着後記録媒体の画像領域を所望の温度に制御することができ、従って定着品質を略一定にすることができる。また、トナーや記録媒体を過剰に加熱しなくなるため、定着装置で消費されるエネルギーを低減することができる。また、複数の加熱源を選択的に通電して記録媒体の画像領域のみ加熱するため、非画像域を無駄に加熱することもない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】定着装置を備える画像形成装置における内部機構の全体概略構成図である。
【図２ａ】本発明に従う定着装置の概略構成図である。
【図２ｂ】本発明に従うヒータの概略構成図である。
【図２ｃ】本発明に従う別なヒータの概略構成図である。
【図３】定着後記録媒体の温度測定方法を示す図である。
【図４】定着後記録媒体の幅方向での温度測定センサの設置位置を示す図である。
【図５】測定位置におけるニップ後の経過時間と記録媒体温度の関係を示す図である。
【図６】測定した記録媒体温度の処理方法を示す図である。
【図７】定着強度の評価手順であって、記録媒体の折り曲げによる定着強度ランク測定方法を示す図である。
【図８】重りによる記録媒体の折り曲げ方法を示す図である。
【図９】定着強度ランク見本を示す図である。
【図１０】定着後記録媒体温度と定着強度ランクとの関係を示す図である。
【図１１】定着後記録媒体温度と光沢度との関係を示す図である。
【図１２】加圧ローラ温度がヒータにより制御されている場合の記録媒体温度を示す図である。
【図１３】加圧ローラ温度がヒータにより制御されていない場合の記録媒体温度を示す図である。
【図１４】本発明に従うシミュレーション領域の位置の推移を示す図であって、定着後記録媒体温度の計算方法を説明する図である。
【図１５】従来の加圧ローラ温度変化に伴う定着後記録媒体温度を示す図である。
【図１６】本発明による加圧ローラ温度に基づいて行う定着ローラ温度の制御について示す図である。
【図１７ａ】従来発明による連続印刷時の記録媒体温度を示す図である。
【図１７ｂ】本発明による連続印刷時の記録媒体温度を示す図である。
【図１８】本発明による１００枚の連続印刷時の記録媒体温度の推移を示す図である。
【図１９】画像サンプル間の光沢度差についての評価実験の結果を示す図である。
【図２０】略一定の定着後記録媒体温度を実現するためのニップ時間と定着ローラ温度と加圧ローラ温度の関係を示す図である。
【図２１ａ】ニップ時間と、加圧ローラ温度に対する定着ローラ設定温度の傾きの関係を示す図である。
【図２１ｂ】ニップ時間と、加圧ローラ温度に対する定着ローラ設定温度の切片の関係を示す図である。
【図２２】略一定の定着後記録媒体温度を実現するための坪量と定着ローラ温度と加圧ローラ温度の関係を示す図である。
【図２３】略一定の定着後記録媒体温度を実現するための熱伝導率と定着ローラ温度と加圧ローラ温度の関係を示す図である。
【図２４】略一定の定着後記録媒体温度を実現するための比熱と定着ローラ温度と加圧ローラ温度の関係を示す図である。
【図２５】略一定の定着後記録媒体温度を実現するための含水率と定着ローラ温度と加圧ローラ温度の関係を示す図である。
【図２６ａ】組み合わせの特性値と加圧ローラ温度に対する定着ローラ設定温度の傾きの関係を示す図である。
【図２６ｂ】組み合わせの特性値と加圧ローラ温度に対する定着ローラ設定温度の切片の関係を示す図である。
【図２７ａ】（熱伝導率／坪量）の値と加圧ローラ温度に対する定着ローラ設定温度の傾きの関係を示す図である。
【図２７ｂ】（熱伝導率／坪量）の値と加圧ローラ温度に対する定着ローラ設定温度の切片の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に従う、定着装置を備える画像形成装置における内部機構の全体概略構成図である。図示画像形成装置は、電子写真方式を採用するものであり、画像形成装置本体１００の上に画像読取装置２００を設置し、右側面に両面ユニット３００を取り付けてなる。画像形成装置本体１００内には、中間転写装置１０を備える。中間転写装置１０は、複数のローラに掛けまわしてエンドレスの中間転写ベルト１１をほぼ水平に張り渡し、反時計まわりに走行するように設ける。
【００１３】
中間転写装置１０の下には、シアン、マゼンタ、イエロ、ブラックの作像装置１２ｃ、１２ｍ、１２ｙ、１２ｋを、中間転写ベルト１１の張り渡し方向に沿って四連タンデム式に並べて設ける。各作像装置１２ｃ、１２ｍ、１２ｙ、１２ｋでは、図中時計まわりに回転するドラム状の像担持体のまわりに帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニング装置などを設置して構成する。作像装置１２ｃ、１２ｍ、１２ｙ、１２ｋの下には、露光装置１３を備える。
【００１４】
露光装置１３の下には、給紙装置１４を設ける。給紙装置１４には、記録媒体２０を収納する給紙カセット１５を、この例では二段に備えてなる。そして、各給紙カセット１５の右上には、各給紙カセット１５内の記録媒体２０を一枚ずつ繰り出して記録媒体搬送路１６に入れる給紙コロ１７を設けてなる。
【００１５】
記録媒体搬送路１６は、画像形成装置本体１００内の右側に下方から上方に向けて形成し、画像形成装置本体１００上に画像読取装置２００との間に形成する胴内排紙部１８へと通ずるように設ける。記録媒体搬送路１６には、搬送ローラ１９、中間転写ベルト１１と対向して二次転写装置２１、定着装置２２、一対の排紙ローラよりなる排紙装置２３などを順に設けてなる。搬送ローラ１９の上流には、両面ユニット３００から再給紙し、または両面ユニット３００を横切って手差し給紙装置３６から手差し給紙する記録媒体２０を記録媒体搬送路１６に合流する給紙路３７を設ける。また、定着装置２２の下流には、両面ユニット３００への再給紙搬送路２４を分岐して設けてなる。
【００１６】
そして、コピーを取るときは、画像読取装置２００で原稿画像を読み取って露光装置１３で書き込みを行い、各作像装置１２ｃ、１２ｍ、１２ｙ、１２ｋのそれぞれの像担持体上に各色トナー画像を形成し、そのトナー像を一次転写装置２５ｃ、２５ｍ、２５ｙ、２５ｋで順次転写して中間転写ベルト１１上にカラー画像を形成する。
【００１７】
一方、給紙コロ１７の１つを選択的に回転して対応する給紙カセット１５から記録媒体２０を繰り出して記録媒体搬送路１６に入れ、または手差し給紙装置３６から手差し記録媒体を給紙路３７に入れる。そして、記録媒体搬送路１６を通して搬送ローラ１９で搬送してタイミングを取って二次転写位置へと送り込み、上述したごとく中間転写ベルト１１上に形成したカラー画像を二次転写装置２１で記録媒体２０に転写する。画像転写後の記録媒体２０は、定着装置２２で画像定着後、排紙装置２３で排出して胴内排紙部１８上にスタックする。
【００１８】
記録媒体２０の裏面にも画像を形成するときには、再給紙搬送路２４に入れて両面ユニット３００で反転してから給紙路３７を通して再給紙し、別途中間転写ベルト１１上に形成したカラー画像を記録媒体２０に二次転写した後、再び定着装置２２で定着して排紙装置２３で胴内排紙部１８に排出する。
【００１９】
図２ａは、本発明に従う定着装置２２の概略構成図である。
この発明による定着装置２２は、ローラ形状の定着部材である定着ローラ１と、ローラ形状の加圧部材である加圧ローラ２と、内部に加熱源を備えた加熱ローラ４と、定着ローラ１と加熱ローラ４に架け回された定着ベルト３で構成される。定着ローラ１、加圧ローラ２のうちの一方のローラの回転軸は固定され、他方のローラの回転軸は移動自在として他方のローラが一方のローラに対して接離可能に支持され、かつ他方のローラが一方のローラに向けてばねで付勢されている。これにより、定着ローラ１と加圧ローラ２との間で定着ベルト３を介して定着幅ｗを有する定着ニップｎが形成される。記録媒体２０が定着ニップｎを通過する際、定着ローラ１は記録媒体２０の未定着画像面側から記録媒体２０を加熱し、加圧ローラ２は非画像面から記録媒体を加圧し、未定着画像は加熱・加圧されて記録媒体に定着される。
【００２０】
加圧ローラ２には熱源を設けず、低熱容量のスポンジローラを用いている。ただし、加圧ローラ２に熱源を設けてもよい。また、加圧ローラ２には温度検知部材としての温度センサ７を設け、加圧ローラ２の温度を監視できるようになっている。
【００２１】
次に加熱源について説明する。
加熱ローラ４の内側には加熱源としてのハロゲンヒータ５が配置されており、定着ベルト３を加熱することができる。記録媒体サイズ等に応じて加熱領域を選択することができるように、ハロゲンヒータ５は複数の加熱領域に対応する複数のヒータ部分に分割されている。図２ｂに示すように、ハロゲンヒータ５は、加熱ローラ４の長手方向中央部の加熱領域ａのためのハロゲンヒータ５ａ、加熱領域ａより広い加熱領域ｂのためのハロゲンヒータ５ｂ、加熱領域ｂより広い加熱領域ｃのためのハロゲンヒータ５ｃに長手方向に分割されている。
【００２２】
次に、定着装置２２の温度制御方式について説明する。
図示の定着装置２２には、定着ベルト３に近接して定着ベルト３の温度を測定可能なように非接触式温度センサ６を設置する。この場合、ハロゲンヒータ５の加熱領域に対向して非接触式温度センサ６を配置する。本実施例では、定着装置２２には、記録媒体サイズに応じたハロゲンヒータ５ａ、５ｂ、５ｃを配置し、これらに対向する位置に非接触式温度センサ６ａ、６ｂ、６ｃを配置している。この非接触式温度センサ６ａ、６ｂ、６ｃにより、定着ベルト３の温度を加熱領域ａ、ｂ、ｃ毎に検知する。
【００２３】
また、指定された定着ベルト３の目標制御温度と検知された定着ベルト３の温度との間の温度偏差の情報を基にＰＷＭ駆動回路９２ｂを通してハロゲンヒータ５への印加電力を単位時間当たりの通電時間（＝ＤＵＴＹ）で制御する定着温度コントローラ９２ａが設けられている。記録媒体サイズだけでなく記録媒体上のトナーが付着した画像領域（画像情報）にも応じてハロゲンヒータ５ａ、５ｂ、５ｃを選択的に通電することで、画像領域に対応する定着ローラおよび定着ベルト領域のみを加熱し、定着後記録媒体の画像領域を所望の温度に制御することができる。
以上のような構成で、定着ニップｎを通過する記録媒体２０およびトナーへ与える熱量が所定の状態になるようにハロゲンヒータ５の電力を制御する。
【００２４】
なお、ここではハロゲンヒータの例を示したが、定着ベルト３を加熱する手段は、加熱領域を分割可能にする抵抗発熱体、セラミックヒータ、誘導加熱（ＩＨ）コイルなどの他の加熱手段でもよい。
【００２５】
加熱領域は、省エネルギーの観点からより細分化するのが望ましい。図２ｃは、抵抗発熱体を加熱ローラ４の長手方向に８個に分割して配置した例を示す図である。
抵抗発熱体５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ、５ｇ、５ｈと、これらに対向して非接触式温度センサ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ、６ｇ、６ｈを配置し、定着ベルト３の温度を加熱領域毎に検知する。記録媒体サイズだけでなく記録媒体上の画像情報にも応じて、抵抗発熱体５ａ〜５ｈを選択的に通電加熱し、記録媒体上の画像領域のみをより正確に加熱し、定着後記録媒体の画像領域を所望の温度に制御することができる。本実施例でも、定着ベルト３の所望の領域が目標制御温度になるように同様な温度制御を行っている。
【００２６】
ここで、以下の説明で用いる「ニップ時間」とは、（定着ニップ幅ｗ）／（記録媒体の搬送速度）で定義される時間を意味する。記録媒体上の一点を考えるとき、この一点にある記録媒体とトナーは定着ニップを通過する際ニップ時間だけ加熱され、定着される。
【００２７】
次に、定着後の記録媒体温度測定方法について説明する。
なお、記録媒体温度測定センサは、量産される装置には設置されない場合もあるが、本発明の検証のために以下に示す位置に設置した。
図３は、定着後記録媒体の温度測定方法を示す図である。定着ニップｎの出口付近に、図のような非接触式の温度測定器４０を設置し、定着直後の記録媒体温度４１を測定した。温度測定器４０としては、例えばキーエンス社製のＦＴ−Ｈ２０を用いると好ましい。
【００２８】
図４は、定着後記録媒体の幅方向での温度測定センサの設置位置を示す図である。
図４は、定着部材側から観測した記録媒体を示しており、測定に使用する記録媒体としてはＡ４用紙を使用し、長辺が先になるように定着装置に通紙する。温度測定センサの幅方向の設置位置は、記録媒体の送り方向の中央付近（点線）の位置を測定可能な位置としている。
【００２９】
図５は、測定位置における定着ニップ通過後の経過時間と記録媒体温度の関係を示す図である。
記録媒体温度は定着ニップｎで加熱された後、ニップ通過後に外気によって冷却されるため、図のような温度推移を示す。定着時の記録媒体温度を正確に知る上では、温度センサ測定位置は出来る限り定着ニップｎに近づけることが望ましいが、レイアウトの制約などを考慮して、具体的には定着ニップｎを出てから５０〜３００ｍｓ後、あるいは１０〜３０ｍｍの位置の記録媒体温度を測定できるように温度測定センサを配置するとよい。
【００３０】
図６は、測定した記録媒体温度の処理方法を示す図である。
測定のサンプリング周期は１０ｍｓとして定着後記録媒体の温度測定を行う。測定の結果、Ｘのように温度波形が得られる。次に、この波形から、実際に温度測定センサが記録媒体温度を測定している部分のみを抽出する。温度センサにはスポット径があるので、記録媒体先端と後端でスポットが全て記録媒体上に載るＡからＢの範囲を抽出する。抽出を行った範囲の温度の平均値であるＹを得て、これを定着後記録媒体温度とする。
【００３１】
次に、上記の方法で測定された定着後記録媒体温度と、記録媒体とトナーとの定着性の関連について説明する。
先ず、定着後記録媒体温度と定着強度の関係について説明する。定着強度は、用紙を折り曲げた際にトナーがどの程度用紙から剥離したかによって評価し、剥離状態をランク付けする方法を用いる。
【００３２】
図７は、定着強度の評価手順であって、記録媒体の折り曲げによる定着強度ランク測定方法を示す。
図示のように、先ず定着後の記録媒体２０をトナー像の付着面が内側になるように軽く折り曲げ（図中破線部）、所定の重りを用いて折り目をつけた。ここでは、図８に示すように、幅５０ｍｍ、重量１ｋｇの円筒形の重りを回転させ、折り曲げ部を一往復することで折り目をつけた。次に用紙を広げ、折り曲げ部における評価位置をウェスで軽く擦り、剥離したトナーを除去した。そして、評価位置でのトナーの剥離程度を調べ、それを定着強度ランク見本と比較することで定着強度ランクを決定した。
【００３３】
図９は、定着強度ランク見本を示す図である。
ここでは、評価位置のトナー剥離状態をランク１からランク５までの５段階に分けたランク見本を用意した。図示のように、評価位置の全域にわたってトナーが剥離しているランク１、それよりもトナー剥離の少ないランク２、さらにトナー剥離の少ないランク３、トナー剥離の殆どないランク４、トナー剥離の全く無いランク５を判定した。
【００３４】
図１０は、上記の方法で評価した定着強度ランクと定着後記録媒体温度の関係を示す。
図示のように、定着後記録媒体温度と定着強度ランクは非常に強い相関を有しており、定着後記録媒体温度が高くなると定着強度ランクも高くなる。ここで、温度は２３℃、湿度は５０％、定着ローラ設定温度は１８０℃、記録媒体の坪量は９０ｇ／ｍ２だった。Ｒ２は相関係数であって、１に近い値を有しているため、定着後記録媒体温度と定着強度ランクの間に強い相関があることが分かる。
【００３５】
次に、定着画像品質の重要な評価指標の１つである画像の光沢度と定着後記録媒体温度の関係について説明する。光沢度は定着後画像の光沢性を表す指標であり、光沢度計という計測器により値が算出される。
【００３６】
図１１は、実際に図３〜６に関連して説明した実験方法を用いて得られた定着後記録媒体温度とその時の定着後画像の光沢度の関係を示す。図示のように、定着後記録媒体温度と光沢度は強い相関を有しており、定着後記録媒体温度が高くなると光沢度も高くなる。また、この結果から得られた近似直線の傾きは、定着後記録媒体温度１０℃当たり光沢度１５％だった。
【００３７】
以上から、定着強度や光沢度などの定着品質を所望に管理するためには、定着後記録媒体の温度を狙いの温度に制御することが重要となる。さらに、定着後記録媒体の温度が高いときには低い場合と比べてより多くの熱エネルギーが記録媒体２０のためにハロゲンヒータ５で消費されてしまうため、定着後記録媒体温度を一定に維持し、定着強度や光沢度を一定に保つことは省エネルギーの観点からも好ましい。
【００３８】
次に、従来発明における加圧ローラ温度による定着後記録媒体温度の変動について説明する。加圧ローラは、定着装置から記録媒体へ供給される熱量の一部を担っており、定着後記録媒体温度に対する影響が大きいが、従来発明においては加圧ローラ温度の定着ローラ温度への影響度が制御に反映されず、定着後記録媒体温度を変動させる要因となっていた。
【００３９】
図１２は、加圧ローラにヒータが設置されている定着装置の温度制御による定着後記録媒体温度を示している。
加圧ローラにヒータが設置されている定着装置においては、印刷条件によらず加圧ローラ温度が一定に制御可能な為、定着後記録媒体温度も一定になり、定着品質が一定に保たれる。
【００４０】
一方、図１３は、加圧ローラにヒータが設置されていない定着装置の温度制御による定着後記録媒体温度を示す図である。
近年の定着装置においては、省エネルギーの観点から画像面側のみを温め、非画像面側の加圧ローラに熱を溜め込まないようにするため、加圧ローラにはヒータを設置しない、また設置された場合でも、印刷中には点灯しないといった手法が取られている。また、このような定着装置では加圧ローラの熱容量が小さく、使用状態によって加圧ローラ温度は変化し易くなっている。このような定着装置では、スリープモードに入ったり連続通紙を行ったりして加圧部材は容易に経時的に温度変化するため、記録媒体温度も容易に変化し、定着品質が落ちたり、必要以上のエネルギーを使用したりする原因になっている。
【００４１】
定着後記録媒体温度を加圧ローラ温度によらず一定に保つための最も単純な方法としては、図３で示したような温度センサ４０を設置し、記録媒体温度を直接検知したうえでフィードバック制御を行うことである。しかし、この方法では高額な温度センサを追加することになり、画像形成装置のコストアップが避けられない。
【００４２】
次に、本発明において定着後記録媒体の画像領域の温度（適宜、定着後記録媒体温度ともいう）を一定に制御する方法について述べる。本発明では、センシングした定着後記録媒体温度をフィードバック制御に用いずに、加圧ローラ温度に応じた補正計算を用いて定着ローラ設定温度をフィードバック制御することで定着後記録媒体の画像領域の温度を略一定にする。そのため、上記のような定着後記録媒体温度をセンシングするための温度センサを追加せずに済み、コストアップは生じない。
【００４３】
図１４は、本発明に従うシミュレーション領域の位置の推移を示す図であって、定着後記録媒体温度の計算方法を説明する図である。
定着装置に記録媒体を通した際の現象は熱伝導が支配的な伝熱現象であり、この伝熱現象を模擬したシミュレーションを用いる必要がある。このシミュレーションは、図示のように定着ニップ部を記録媒体が通過し、定着ローラから熱を受けて温度が上昇する様子を模擬する。
【００４４】
このシミュレーションでは、図１４において破線で囲まれた領域の温度分布４０，４１，４２の温度推移を計算する。先ず、定着ニップ入口部における定着前の定着ローラ、記録媒体および加圧ローラ中の温度分布４０を初期値として用いる。この初期値を基に、温度分布４１における定着中の熱量計算を行い、定着ニップ出口部における定着後の温度分布４２を計算する。定着中の熱量計算は各部材間の熱伝導を熱伝導方程式に基づいて計算することで行う。定着ニップ部における熱伝導は、次の熱伝導方程式を基礎式として求めることができる。
【００４５】
【数１】
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【００４６】
ここで、θは温度、ρは部材の密度、ｃは部材の比熱、λは部材の熱伝導率、ｔは時間である。
熱伝導方程式は非線形方程式であるため、容易に解を求めることができない。そこで、本発明では、差分法により近似して数値解を求めることで定着後記録媒体温度のシミュレーションを行った。ここでは、この解法については詳述しない。
【００４７】
次に、検知した加圧ローラ温度により定着後記録媒体の画像領域の温度を制御する方法について説明する。
図１５は、従来の加圧ローラ温度変化に伴う定着後記録媒体温度を示す図であり、従来発明において定着ローラ設定温度が一定の場合における、加圧ローラ温度と定着後記録媒体温度の関係を示している。図示のように、従来の制御では加圧ローラ温度が高くなると、定着ローラ設定温度が一定でも、定着後記録媒体温度も高くなり、略一定の望ましい定着後記録媒体温度を維持することはできない。従って、加圧ローラ温度の定着後記録媒体温度への影響度を考慮しなければ、定着後記録媒体温度を常に望ましい値に保つことはできない。
【００４８】
この課題に対する対策としては、定着ローラ温度の制御を加圧ローラ温度に応じて制御する、ニップ時間を加圧ローラ温度に応じて制御するといった方法が考えられるが、本発明では記録媒体温度に対して最も感度がありかつ制御性の良い定着ローラ温度の制御によって、定着後記録媒体温度を常に望ましい値に保つ。具体的には、加圧ローラ温度に応じて、定着ローラの設定温度を変更することでこれを行えばよい。つまり、加圧ローラ温度が比較的高い場合には定着ローラ設定温度を下げ、加圧ローラ温度が比較的低いときには定着ローラ設定温度を上げることで、定着後記録媒体温度を望ましい温度に一定に制御することができる。
【００４９】
図１６は、本発明による加圧ローラ温度に基づいて行う定着ローラ温度の制御について示す図であり、定着ローラ設定温度を加圧ローラ温度に応じて補正制御した場合の定着後記録媒体温度が示されている。図示のように、加圧ローラ温度が高いときには定着ローラ設定温度を低く制御し、加圧ローラ温度が低いときには定着ローラ設定温度を高く制御するなどして、定着後記録媒体温度を一定に維持することができる。
【００５０】
次に、本発明の適用により得られる効果を説明する。
図１７ａは従来発明による連続印刷時の記録媒体温度、図１７ｂは本発明による連続印刷時の記録媒体温度を示す図である。
例えば、３０枚／分〜６０枚／分でＡ４用紙の連続印刷を行う中速機では、連続印刷時における加圧ローラ温度の時間的変化が問題となる。図１７ａに示すように、従来発明において連続印刷を行うとき、通紙初期では加圧ローラの蓄熱量は少なく、加圧ローラ温度は低い。そのため、通紙初期では定着後記録媒体温度も低いが、連続印刷の終盤では加圧ローラ温度が上昇するため、定着後記録媒体温度も上昇し、定着品質がばらついてしまう。
【００５１】
一方、図１７ｂに示すように、本発明では連続印刷時に加圧ローラ温度が徐々に上昇しても、定着ローラ温度が下げられる。従って、記録媒体温度は一定に保たれ、定着品質も略一定に保たれるとともに、余計な熱量を発生させないで済む。連続印刷時に定着後記録媒体の画像領域の温度が略一定になるように制御することで、連続印刷時の前半と後半で略一定の定着品質を得ることができ、連続印刷時の後半で定着装置の消費エネルギーを低減することができる。
【００５２】
図１８は、本発明による１００枚の連続印刷時の記録媒体温度の推移を示す図である。
一般的なオフィス環境では、数千枚もの記録媒体の印刷結果を評価することは重要でなく、通常使用される枚数の印刷結果を評価するのが適切である。またこのとき、定着後記録媒体温度を５℃以内の幅に制御することが重要である。非塗工紙を使用して１００枚の連続印刷を行ったとき、加圧ローラの蓄熱状態を反映して定着ローラ温度を制御し、定着後記録媒体の画像領域の温度制御幅を５℃以内に収めることで、連続印刷時の前半と後半で略一定の定着品質を得ることができ、連続印刷時の後半で熱定着装置の消費エネルギーを低減することができる。
【００５３】
ここで、温度幅を５℃以内とする理由について説明する。
先ず、光沢度がどの程度変動すると、人はそれを光沢度変動と感じるかを検証する実験を行った。評価に用いる画像サンプルとしては以下の表１に示す実験条件で印刷を行ったものを使用した。なお、ＰＦＡは、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂を表す。
【００５４】
【表１】
2014098783.tif 000004
【００５５】
先ず、上記の実験条件で光沢度の異なる画像サンプルを作成した。画像サンプルの作成方法としては定着ローラ１の温度を設定し、約１５分間放置させて定着装置全体を十分に蓄熱させておき、定着装置を通紙させて画像を記録媒体上に定着させた後、光沢度計により光沢度を求めた。光沢度計では、画像の光沢度測定のために画像上に入射光を照射し、反射光を測定している。今回は記録媒体に対する入射光の入射角を６０°にした。一般的なオフィスで使用される画像形成装置による画像の評価では６０°の入射角が広く使用されるためである。光沢度計として、ＭＩＮＯＬＴＡ社のＵｎｉ Ｇｒｏｓｓ ６０ を使用した。また、定着ローラ１の設定温度を徐々に変えていき、光沢度の異なる画像サンプルを作成した。次に、作成した画像サンプル２枚を複数の評価者に比べてもらい、その差が気になるかどうか調査した。
【００５６】
図１９は、画像サンプル間の光沢度差についての評価実験の結果を示す。
光沢度差のサンプルとしては、５％、７．５％、１０％の３種類を用意し、評価実験を行った。図示のように、気になると答えた人数の割合は、光沢度差が７．５％のときに１８％であったのに対して、光沢度差が１０．０％のときには６５％になっており、７．５％から１０．０％にかけて大きく変動している。よって、光沢度差の閾値としては７．５％とするのが適切であり、この閾値を下回る光沢度変動量を維持することが、光沢度の違いが気にならない良好な定着品質のために重要である。一方、定着後記録媒体温度と光沢度の関係を示す図１１の結果から、光沢度変動量を閾値の７．５％以下とするには、定着後記録媒体温度の幅・変動量は５℃以内とする必要があることが分かる。
【００５７】
図１８に示すように、本発明では１００枚連続通紙の際に定着後記録媒体温度が略一定となるように最適化を行った結果、１００枚連続通紙に対して、定着後記録媒体温度の制御幅を５℃以内にすることができた。
【００５８】
次に、本発明による加圧ローラ温度の定着後記録媒体温度への影響度を補正する方法について説明する。
加圧ローラ温度の定着後記録媒体温度への影響度は、記録媒体のニップ時間、坪量、熱伝導率、比熱または含水率によって変化する。そのため、図１６に示した、定着後記録媒体温度を一定にするための加圧ローラ温度に対する定着ローラ設定温度の傾きを、これら因子に応じて補正することが望ましい。
【００５９】
図２０，２１を用いて、記録媒体２０のニップ時間を用いて加圧ローラ温度の定着後記録媒体温度への影響度を補正する方法について説明する。なお、定着ローラ１は、蓄熱していくに連れて熱膨張を起こして定着ニップ幅が変化するため、ニップ時間は使用状態などに応じても変化する。
【００６０】
先ず、加圧ローラ温度の定着後記録媒体温度への影響がニップ時間によりどのように変化するかを実験およびシミュレーションによって検証した。
図２０は、略一定の定着後記録媒体温度を実現するためのニップ時間と定着ローラ温度と加圧ローラ温度の関係を示している。ここでは、３０ｍｓ、５０ｍｓ、１００ｍｓのニップ時間について検証した。また、坪量の用紙を７０ｇ／ｍ２、熱伝導率を０．１６Ｗ／（ｍ・Ｋ）、比熱を１０１２ｋＪ／（ｍ３・Ｋ）、定着前記録媒体温度を２３℃、含水率を４％とした。図示のように、５０ｍｓのニップ時間の直線の傾きは３０ｍｓのニップ時間のそれよりも大きく、１００ｍｓのニップ時間の直線の傾きは５０ｍｓのニップ時間のそれよりも大きく、ニップ時間が長いほど直線の傾きが大きいことが分かる。すなわち、直線の傾きの大きさは加圧ローラ２の温度が定着後記録媒体温度に与える影響度を示しており、ニップ時間が長いほど加圧ローラ２の温度が定着後記録媒体温度に与える影響が大きいことを示している。これは、ニップ時間が長くなれば、加圧ローラ２から記録媒体２０に伝わる熱量も増えるためであると考えられる。
【００６１】
次に、図２１ａは、この結果から得た、図２０におけるニップ時間と加圧ローラ温度に対する定着ローラ設定温度の傾きの関係を示し、図２１ｂは、図２０におけるニップ時間と加圧ローラ温度に対する定着ローラ設定温度の切片の関係を示す。このように、ニップ時間は傾きおよび切片に対して強い相関を有しており、回帰分析により近似直線を描くことができる。
【００６２】
次に、これら２つの近似直線の係数を求め、メモリに記憶する。図２１ａ，２１ｂより、加圧ローラ温度に対する定着ローラ設定温度の直線の傾きおよび切片は下記の数式として得られたため、この２式の係数値をメモリに記憶しておく。
傾き：ｙ１ ＝ −０．００２７ｘ−０．１８１２
切片：ｙ２ ＝ ０．１２８２ｘ＋１７６．７
ここで、ｘはニップ時間、ｙ１は加圧ローラ温度に対する定着ローラ設定温度の直線の傾き、ｙ２は加圧ローラ温度に対する定着ローラ設定温度の直線の切片を表す。
【００６３】
ニップ時間ｘが得られると、傾きｙ１と切片ｙ２が求まるため、加圧ローラ温度に対する定着ローラ設定温度の直線が下記数式として得られる。
Ｙ = ｙ１ Ｘ ＋ ｙ２
【００６４】
記録媒体２０のニップ時間は不図示のセンサで得てもよいし、蓄熱状態に応じた予測値を使用しても良い。
上記手順により、図２０に示すような異なるニップ時間の場合における加圧ローラ温度に対する定着ローラ設定温度の直線が得られる。また、温度センサ７などによって加圧ローラ温度が分かると、この直線から定着ローラ設定温度を決めることができる。そして、温度センサ７などによって検知した加圧ローラ温度に応じて、定着温度コントローラ９２ａによるハロゲンヒータ５ａ〜５ｈへの通電時間の調節によって定着ローラ設定温度をフィードバック制御することにより、記録媒体温度を狙いの温度により近づけることができる。従って、略一定の定着後記録媒体温度を実現し、ひいては略一定で高品質な定着が実現されることになる。これによれば、加圧ローラ温度に基づいて行う定着ローラ温度の制御において、ニップ時間を考慮することで加圧ローラ温度の定着後記録媒体温度への影響度を補正することができる。なお、定着温度コントローラ９２ａとしては、例えばフィードバックコントローラ、フィードフォワードコントローラが考えられる。
【００６５】
加圧ローラ温度の定着後記録媒体温度への影響度を補正するためのニップ時間以外の因子に対しても、同様の方法を用いて異なる大きさの各因子を考慮した場合における加圧ローラ温度に対する定着ローラ設定温度の直線が得られる。そして、これらの各因子を考慮して加圧ローラ温度の定着後記録媒体温度への影響度を補正することができる。以下では、これらの因子として記録媒体２０の坪量、熱伝導率、比熱および含水率について説明する。
【００６６】
図２２を用いて、記録媒体２０の坪量を用いて加圧ローラ温度の定着後記録媒体温度への影響度を補正する方法について説明する。加圧ローラ温度の定着後記録媒体温度への影響が記録媒体２０の坪量によりどのように変化するかを実験およびシミュレーションで検証した。
【００６７】
図２２は、略一定の定着後記録媒体温度を実現するための坪量と定着ローラ温度と加圧ローラ温度の関係を示している。ここでは、５４ｇ／ｍ２、１００ｇ／ｍ２、１５０ｇ／ｍ２の坪量について検証した。また、ニップ時間を５０ｍｓ、熱伝導率を０．１６Ｗ／（ｍ・Ｋ）、比熱を１０１２ｋＪ／（ｍ３・Ｋ）、定着前記録媒体温度を２３℃、含水率を４％とした。図示のように、１００ｇ／ｍ２の坪量の直線の傾きは１５０ｇ／ｍ２の坪量のそれよりも大きく、５４ｇ／ｍ２の坪量の直線の傾きは１００ｇ／ｍ２の坪量のそれよりも大きく、坪量が小さいほど直線の傾きが大きいことが分かる。つまり、坪量が小さいほど加圧ローラ２の温度が定着後記録媒体温度に与える影響は大きい。これは、坪量が小さければ加圧ローラ２からの熱は記録媒体２０に速く伝わるためであると考えられる。
【００６８】
このように、図２２に示すように、異なる坪量に応じた加圧ローラ温度の定着後記録媒体温度への影響度のデータを実験またはシミュレーションによって予め取得しておき、これらデータに基づいて、温度センサ７などによって検知した加圧ローラ温度に応じて、定着温度コントローラ９２ａによるハロゲンヒータ５ａ〜５ｈへの通電時間の調節によって定着ローラ設定温度をフィードバック制御することにより、記録媒体温度を狙いの温度により近づけることができる。従って、略一定の定着後記録媒体温度を実現し、ひいては略一定で高品質な定着が実現されることになる。これによれば、加圧ローラ温度に基づいて行う定着ローラ温度の制御において、坪量を考慮することで加圧ローラ温度の定着後記録媒体温度への影響度を補正することができる。
【００６９】
次に、図２３を用いて、記録媒体２０の熱伝導率を用いて加圧ローラ温度の定着後記録媒体温度への影響度を補正する方法について説明する。加圧ローラ温度の定着後記録媒体温度への影響が記録媒体２０の熱伝導率によりどのように変化するかを実験およびシミュレーションで検証した。
【００７０】
図２３は、略一定の定着後記録媒体温度を実現するための熱伝導率と定着ローラ温度と加圧ローラ温度の関係を示している。ここでは、０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）、０．１６Ｗ／（ｍ・Ｋ）、０．２５Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率について検証した。また、ニップ時間を５０ｍｓ、坪量を７０ｇ／ｍ２、比熱を１０１２ｋＪ／（ｍ３・Ｋ）、定着前記録媒体温度を２３℃、含水率を４％とした。図示のように、０．１６Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率の直線の傾きは０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率のそれよりも大きく、０．２５Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率の直線の傾きは０．１６Ｗ／（ｍ・Ｋ）の熱伝導率のそれよりも大きく、熱伝導率が大きいほど直線の傾きが大きいことが分かる。つまり、熱伝導率が大きいほど加圧ローラ２の温度が定着後記録媒体温度に与える影響は大きい。これは、熱伝導率が大きいほど加圧ローラ２からの熱は記録媒体２０に速く伝わるためであると考えられる。
【００７１】
このように、図２３に示すように、異なる熱伝導率に応じた加圧ローラ温度の定着後記録媒体温度への影響度のデータを実験やシミュレーションで予め取得しておき、これらデータに基づいて、温度センサ７などによって検知した加圧ローラ温度に応じて、定着温度コントローラ９２ａによるハロゲンヒータ５ａ〜５ｈへの通電時間の調節によって定着ローラ設定温度をフィードバック制御することにより、定着後記録媒体温度を狙いの温度により近づけることができる。従って、略一定の定着後記録媒体温度を実現し、ひいては略一定で高品質な定着が実現されることになる。これによれば、加圧ローラ温度に基づいて行う定着ローラ温度の制御において、熱伝導率を考慮することで加圧ローラ温度の定着後記録媒体温度への影響度を補正することができる。
【００７２】
次に図２４を用いて、記録媒体２０の比熱を用いて加圧ローラ温度の定着後記録媒体温度への影響度を補正する方法について説明する。加圧ローラ温度の定着後記録媒体温度への影響が記録媒体２０の比熱によりどのように変化するかを実験およびシミュレーションで検証した。
【００７３】
図２４は、略一定の定着後記録媒体温度を実現するための比熱と定着ローラ温度と加圧ローラ温度の関係を示している。ここでは、７６０ｋＪ／（ｍ３・Ｋ）、１０１２ｋＪ／（ｍ３・Ｋ）、１４４０ｋＪ／（ｍ３・Ｋ）の比熱について検証した。また、ニップ時間を５０ｍｓ、坪量を７０ｇ／ｍ２、熱伝導率を０．１６Ｗ／（ｍ・Ｋ）、定着前記録媒体温度を２３℃、含水率を４％とした。図示のように、１０１２ｋＪ／（ｍ３・Ｋ）の比熱の直線の傾きは１４４０ｋＪ／（ｍ３・Ｋ）の比熱のそれよりも大きく、７６０ｋＪ／（ｍ３・Ｋ）の比熱の直線の傾きは１０１２ｋＪ／（ｍ３・Ｋ）の比熱のそれよりも大きく、僅かではあるが、比熱が小さいほど直線の傾きが大きいことが分かる。つまり、比熱が小さいほど加圧ローラ２の温度が定着後記録媒体温度に与える影響は大きい。これは、比熱が小さいほど加圧ローラ２からの熱は記録媒体２０に速く伝わるためであると考えられる。
【００７４】
このように、図２４に示すように、異なる比熱に応じた加圧ローラ温度の定着後記録媒体温度への影響度のデータを実験やシミュレーションで予め取得しておき、これらデータに基づいて、温度センサ７などによって検知した加圧ローラ温度に応じて、定着温度コントローラ９２ａによるハロゲンヒータ５ａ〜５ｈへの通電時間の調節によって定着ローラ設定温度をフィードバック制御することにより、定着後記録媒体温度を狙いの温度により近づけることができる。従って、略一定の定着後記録媒体温度を実現し、ひいては略一定で高品質な定着が実現されることになる。これによれば、加圧ローラ温度に基づいて行う定着ローラ温度の制御において、比熱を考慮することで加圧ローラ温度の定着後記録媒体温度への影響度を補正することができる。
【００７５】
次に、図２５を用いて、定着前の記録媒体２０の含水率を用いて加圧ローラ温度の定着後記録媒体温度への影響度を補正する方法について説明する。加圧ローラ温度の定着後記録媒体温度への影響が記録媒体２０の含水率によりどのように変化するかを実験およびシミュレーションで検証した。
【００７６】
図２５は、略一定の定着後記録媒体温度を実現するための含水率と定着ローラ温度と加圧ローラ温度の関係を示している。ここでは、３％、６％、９％の含水率について検証した。また、ニップ時間を５０ｍｓ、坪量を８０ｇ／ｍ２、熱伝導率を０．１６Ｗ／（ｍ・Ｋ）、比熱を１０１２ｋＪ／（ｍ３・Ｋ）、定着前記録媒体温度を２３℃とした。図示のように、６％の含水率の直線の傾きは９％の含水率のそれよりも大きく、３％の含水率の直線の傾きは６％の含水率のそれよりも大きく、僅かではあるが、含水率が小さいほど直線の傾きが大きいことが分かる。つまり、含水率が小さいほど加圧ローラ２の温度が定着後記録媒体温度に与える影響は大きい。これは、含水率が小さいほど記録媒体２０の見かけ上の熱伝導率が上がるためであると考えられる。
【００７７】
このように、図２５に示すように、異なる含水率に応じた加圧ローラ温度の定着後記録媒体温度への影響度のデータを実験やシミュレーションで予め取得しておき、これらデータに基づいて、温度センサ７などによって検知した加圧ローラ温度に応じて、定着温度コントローラ９２ａによるハロゲンヒータ５ａ〜５ｈへの通電時間の調節によって定着ローラ設定温度をフィードバック制御することにより、定着後記録媒体温度を狙いの温度により近づけることができる。従って、略一定の定着後記録媒体温度を実現し、ひいては略一定で高品質な定着が実現されることになる。これによれば、加圧ローラ温度に基づいて行う定着ローラ温度の制御において、含水率を考慮することで加圧ローラ温度の定着後記録媒体温度への影響度を補正することができる。
【００７８】
以上のように、加圧ローラ温度から得られた定着後記録媒体温度の補正演算に、記録媒体２０のニップ時間、坪量、熱伝導率、比熱および含水率のいずれか１つの記録媒体情報としての因子を用いることで、ハロゲンヒータ５ａ〜５ｈのより正確な点灯量を算出できるため、略一定の定着品質を得ることができるとともに、定着装置２２の消費エネルギーを低減することができる。
【００７９】
先の例では、記録媒体２０のニップ時間、坪量、熱伝導率、比熱および含水率のそれぞれ１因子に対して、加圧ローラ温度による記録媒体温度への影響を計算し、定着ローラ設定温度を決定する方法を示した。だが、これらの因子を組み合わせて利用することで、より高精度に定着後記録媒体温度を計算し、それによって定着後記録媒体温度の制御幅を小さくすることができる。
【００８０】
図２６を用いて、２つ以上の因子を用いて加圧ローラ温度による記録媒体温度への影響度を補正するための方法を説明する。この場合、これらの２つ以上の因子を組み合わせた或る特性値を考える。この特性値は、加圧ローラ温度の影響度を変える因子の性質を考慮した上で、重回帰分析などにより得られる。つまり、加圧ローラ温度に対する定着ローラ設定温度の近似直線の傾きと切片を良好に表現できるような組み合わせの特性値を選択すればよい。図２６ａは、組み合わせの特性値と加圧ローラ温度に対する定着ローラ設定温度の傾きの関係を示し、図２６ｂは、組み合わせの特性値と加圧ローラ温度に対する定着ローラ設定温度の切片の関係を示す。
【００８１】
具体的には、熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］と坪量［ｇ／ｍ２］により、特性値として（熱伝導率／坪量）［ｋｇ２／（ｍ・ｓ３・Ｋ）］を設定し、次の値を得た。
熱伝導率：０．１、坪量：１００のとき、（熱伝導率／坪量）：０．００１００
熱伝導率：０．１、坪量：８０のとき、（熱伝導率／坪量）：０．００１２５
熱伝導率：０．１６、坪量：１００のとき、（熱伝導率／坪量）：０．００１６０
熱伝導率：０．１６、坪量：８０のとき、（熱伝導率／坪量）：０．００２００
熱伝導率：０．２５、坪量：１００のとき、（熱伝導率／坪量）：０．００２５０
熱伝導率：０．２５、坪量：８０のとき、（熱伝導率／坪量）：０．００３１３
【００８２】
図２７ａは、この（熱伝導率／坪量）の値と加圧ローラ温度に対する定着ローラ設定温度の傾きの関係を示し、図２７ｂは、（熱伝導率／坪量）の値と加圧ローラ温度に対する定着ローラ設定温度の切片の関係を示す。ここでは、ニップ時間は５０ｍｓ、比熱は１０１２ｋＪ／（ｍ３・Ｋ）、含水率は４％として検証した。
【００８３】
図示のように、（熱伝導率／坪量）が大きいほど、加圧ローラ温度に対する定着ローラ設定温度の傾きが小さくなる。つまり、（熱伝導率／坪量）の値が大きいほど加圧ローラ２の温度が定着後記録媒体温度に与える影響は小さくなる。この関係は、熱伝導率（図２３）と坪量（図２２）の結果から明らかである。このような特性値を用いて加圧ローラ温度の定着後記録媒体温度への影響度を補正することができるため、図２７のように（熱伝導率／坪量）に応じて、加圧ローラ温度に対する定着ローラ設定温度の傾きを実験やシミュレーションで予め取得しておき、これらに基づいて直線の傾きを求め、さらにその直線の傾きによって求まる加圧ローラ温度に応じた定着ローラ設定温度を求め、その定着ローラ設定温度になるように定着温度コントローラ９２ａをフィードバック制御することにより、定着後記録媒体温度を狙いの温度により近づけることができる。
【００８４】
他の２つの因子の組み合わせについても、同様の方法を用いて定着ローラ設定温度を制御することで、定着後記録媒体温度を狙いの温度により近づけることができる。
以上のように、加圧ローラ温度から得られた定着後記録媒体温度の補正演算に、記録媒体２０のニップ時間、坪量、熱伝導率、比熱および含水率の少なくとも２つの記録媒体情報としての因子を用いることで、１つの因子を用いた場合よりもハロゲンヒータ５ａ〜５ｈのより正確な点灯量を算出できるため、略一定の定着品質を得ることができるとともに、定着装置２２の消費エネルギーを低減することができる。
【００８５】
さらに、同様にして３つ以上の因子を組み合わせた特性値を作り出すことによっても、定着ローラ設定温度を制御することができる。
【００８６】
以上のような定着部材設定温度の補正演算は定着ローラのある断面で行うだけでなく、ヒータを定着ローラの長手方向に分割した場合には、記録媒体の画像情報に応じてヒータ毎に独立した補正演算を行うことで、記録媒体の領域毎に緻密な温度制御をすることができる。定着後記録媒体温度のための補正演算を画像領域に対向するヒータ毎に行うことで、トナーの付着量や画像の有無などの情報に応じて、より緻密な温度制御ができる。よって、更なる定着品質の向上を図ることができ、同時に定着装置の消費エネルギーを低減することができる。
【００８７】
以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ハロゲンヒータの数、配置などは適宜変更することができる。また、定着装置も適宜変更可能であり、ヒータをローラ内に配置するものに限らず、外部から加熱するものでもよい。また、誘導加熱方式も採用可能である。また、ベルト定着方式に限らず、定着部材である定着ローラを備えたヒートロール方式の定着装置でも構わない。
【００８８】
また、画像形成装置の各部構成も任意であり、例えばタンデム式に限らず、リボルバ方式などの任意の作像方式を採用可能である。また、３色のトナーを用いるフルカラー機や、２色のトナーによる多色機、あるいはモノクロ装置にも本発明を適用することができる。もちろん、画像形成装置としては複写機に限らず、プリンタやファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。
【符号の説明】
【００８９】
１  定着ローラ（定着部材）
２  加圧ローラ（加圧部材）
３  定着ベルト
４  加熱ローラ
５、ｃ  ハロゲンヒータ（加熱源）
６、６ａ〜６ｈ  非接触式温度センサ
７  温度センサ（温度検知部材）
２０  記録媒体、用紙
２２  定着装置
９２ａ  定着温度コントローラ
９２ｂ  ＰＷＭ駆動回路
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９０】
【特許文献１】特開平０８−１３７３４１号公報
【特許文献２】特開２００６−１９５４２２号公報
【図１】
2014098783.tif 000005
【図２ａ】
2014098783.tif 000006
【図２ｂ】
2014098783.tif 000007
【図２ｃ】
2014098783.tif 000008
【図３】
2014098783.tif 000009
【図４】
2014098783.tif 000010
【図５】
2014098783.tif 000011
【図６】
2014098783.tif 000012
【図１０】
2014098783.tif 000013
【図１１】
2014098783.tif 000014
【図１２】
2014098783.tif 000015
【図１３】
2014098783.tif 000016
【図１４】
2014098783.tif 000017
【図１５】
2014098783.tif 000018
【図１６】
2014098783.tif 000019
【図１７ａ】
2014098783.tif 000020
【図１７ｂ】
2014098783.tif 000021
【図１８】
2014098783.tif 000022
【図１９】
2014098783.tif 000023
【図２０】
2014098783.tif 000024
【図２１ａ】
2014098783.tif 000025
【図２１ｂ】
2014098783.tif 000026
【図２２】
2014098783.tif 000027
【図２３】
2014098783.tif 000028
【図２４】
2014098783.tif 000029
【図２５】
2014098783.tif 000030
【図２６ａ】
2014098783.tif 000031
【図２６ｂ】
2014098783.tif 000032
【図２７ａ】
2014098783.tif 000033
【図２７ｂ】
2014098783.tif 000034
【図７】
2014098783.tif 000035
【図８】
2014098783.tif 000036
【図９】
2014098783.tif 000037