(57)【要約】【課題】無駄なエネルギーの消費を抑制し、定着ニップ部で画像を定着させるために必要な最適な電力を算出する。【解決手段】未定着トナー画像を記録材に定着する前に画像情報をあらかじめ取得する画像情報取得手段と、該取得した画像情報に基づいて発熱手段３３への投入電力を算定する電力算定手段と、発熱手段３３へ供給する電力を制御する制御手段４０とを有し、定着ベルト３１の移動方向における発熱手段３３の上流側で定着ベルト３１の温度を検出する温度検出手段３８を設け、制御手段４０は、電力算定手段が算定した電力を、温度検出手段３８の検出結果に基づいて調整する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により発熱する発熱体を有する発熱手段と、該発熱手段との接触により加熱される被加熱部材である定着部材と、該定着部材に圧接されてニップ部を形成する加圧部材とを備え、前記ニップ部に未定着トナー画像を担持する記録材を通過させて未定着トナー画像を記録材に定着する定着装置において、
未定着トナー画像を記録材に定着する前に画像情報をあらかじめ取得する画像情報取得手段と、該画像情報取得手段で取得した画像情報に基づいて前記発熱手段への投入電力を算定する電力算定手段と、前記発熱手段へ供給する電力を制御する制御手段とを有し、
前記定着部材移動方向における前記発熱手段の上流側で前記定着部材の温度を検出する温度検出手段を設け、
前記制御手段は、前記電力算定手段が算定した電力を、前記温度検出手段の検出結果に基づいて調整することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記定着部材が前記ニップ部で記録材と接触するか否かに応じて、前記電力算定手段が算定した電力を変更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】
前記加圧部材の温度を検出する加圧部材温度検出手段を設け、
前記制御手段は、前記加圧部材温度検出手段の検出結果に基づいて前記電力算定手段で算定した電力を調整す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】
前記定着部材の移動方向における前記発熱手段の下流側で前記定着部材の温度を検出する下流側温度検出手段を設け、
前記制御手段は、前記下流側温度検出手段の検出結果に基づいて前記電力算定手段で算定した電力を調整することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記発熱手段の温度を検出する発熱手段温度検出手段を設け、
前記制御手段は、前記発熱手段温度検出手段の検出結果に基づいて前記電力算定手段で算定した電力を調整することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項６】
記録材を搬送方向および搬送方向と直交する方向に分割して領域を定め、前記画像情報取得手段は、前記領域毎に画像情報を取得することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１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、未定着画像を記録媒体上に定着させる定着装置および定着装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置においては、近年、省エネルギー化及び高速化の市場要求が強くなってきている。
上記画像形成装置では、電子写真記録・静電記録・磁気記録等の画像形成プロセスにより形成したトナー画像（未定着トナー像）を、直接もしくは中間転写体を介して記録材シート・印刷紙・感光紙・静電記録紙などの記録媒体に転写し、このトナー像を担持した記録媒体を定着装置に通してトナー像を記録媒体上に定着している。
【０００３】
未定着トナー画像を定着させる定着装置としては、熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方式等の接触加熱方式の定着装置が広く採用されている。このような定着装置の一例として、ベルト方式の定着装置（例えば特許文献１）やセラミックヒータを用いたサーフ定着（フィルム定着）の定着装置（例えば特許文献２）が知られている。
【０００４】
ベルト方式の定着装置では、近年、さらなるウォームアップ時間（電源投入時など、常温状態から印刷可能な所定の温度（リロード温度）までに要する時間）やファーストプリント時間（印刷要求を受けた後、印刷準備を経て印字動作を行い排紙が完了するまでの時間）の短縮化が望まれている。
【０００５】
そこで、セラミックヒータを用いたサーフ定着が提案されており、この方式により、ベルト方式の定着装置に比べ、低熱容量化，小型化が可能となり、立ち上がり時間を短縮でき，予熱電力を削減できる。
【０００６】
特許文献３には、立ち上がり時間を短縮し予熱電力を削減する目的で、薄肉円筒状の耐熱性フィルムに接触する板状加熱体と加圧ローラでフィルムと記録材を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を備え、厚さ約１００μｍ程度の低熱容量フィルムによる急速立ち上げを実現する構成が開示されている。
【０００７】
また特許文献４には、加熱領域を分けて熱効率を高める目的で、サーマルヘッドを用いる構成が開示されている。
また特許文献５には、サーミスタの定着ベルト温度検知情報に基づいて電源を制御することが記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の定着装置では、記録媒体上の各領域の画像がそれぞれ異なっていても、同一の画像として各加熱領域の制御温度を決めていた。そのため加熱領域の制御温度は、最も定着エネルギを要する記録材上領域で十分な定着が可能なように決められる。このため、比較的定着エネルギを要しない記録材上領域では、記録材とトナーに過剰に熱量を与えており、無駄なエネルギを消費するという問題があった。
【０００９】
その対策として、画像に応じて各記録材上領域に適切な熱量を供給できる接触式の分割ヒータを用いることが提案されている。無端ベルトを分割ヒータで直接加熱する構成なので、省エネ性が高く、加熱待機時からのファーストプリントタイムを更に短縮することが可能となった。しかし、分割ヒータに投入する電力を画像情報に基づいて算出するだけでは、定着ベルトに過剰に熱量を与えてしまう場合があるという問題があった。
【００１０】
そこで本発明は、分割ヒータを用いた定着装置における上述の問題を解決し、無駄なエネルギーの消費を抑制し、定着ニップ部で画像を定着させるために必要な最適な電力を算出することのできる定着装置および画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題を解決するため、本発明は、通電により発熱する発熱体を有する発熱手段と、該発熱手段との接触により加熱される被加熱部材である定着部材と、該定着部材に圧接されてニップ部を形成する加圧部材とを備え、前記ニップ部に未定着トナー画像を担持する記録材を通過させて未定着トナー画像を記録材に定着する定着装置において、未定着トナー画像を記録材に定着する前に画像情報をあらかじめ取得する画像情報取得手段と、該画像情報取得手段で取得した画像情報に基づいて前記発熱手段への投入電力を算定する電力算定手段と、前記発熱手段へ供給する電力を制御する制御手段とを有し、前記定着部材移動方向における前記発熱手段の上流側で前記定着部材の温度を検出する温度検出手段を設け、前記制御手段は、前記電力算定手段が算定した電力を、前記温度検出手段の検出結果に基づいて調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、発熱手段の上流側に配置した温度検出手段で検出した定着部材の温度に基づいて、発熱手段に供給すべき電力を調整するので、無駄なエネルギーの消費を抑制し、定着ニップ部で画像を定着させるために必要な最適な電力を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る定着装置を搭載する画像形成装置の一例であるプリンタの概略を示す構成図である。
【図２】サーフ定着方式による定着装置の基本構成について説明する図である。
【図３】定着装置の実施形態を示す図である。
【図４】発熱領域に対応する温度センサの配置を示す斜視図である。
【図５】用紙上に画像領域と非画像領域とが存在する画像形成パターンと、それに対応する予備加熱領域を示す模式図である。
【図６】用紙上に画像領域と非画像領域とが存在する画像形成パターンと、それに対応する予備加熱領域を示す模式図である。
【図７】定着制御における基本動作時の供給電力算出について説明するフローチャートである。
【図８】基本動作時のフィードバック制御における供給電力を算出する処理を示すフローチャートである。
【図９】基本動作時のフィードバック制御における記録材がニップ部を通過するときの供給電力算出処理を示すフローチャートである。
【図１０】「紙ＦＦ電力」を加算する処理を示すフローチャートである。
【図１１】「トナーＦＦ電力」を加算する処理を示すフローチャートである。
【図１２】定着ベルトが記録材と接触する場合としない場合における電力算出タイミングの違いを説明するための模式図である。
【図１３】加圧ローラの温度を検出する温度センサを備える構成を示す図である。
【図１４】発熱側と加圧側それぞれの温度センサの配置を示す斜視図である。
【図１５】発熱手段上流側の温度センサと下流側の温度センサを備える構成を示す図である。
【図１６】発熱手段の温度を検出する温度センサを備える構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る定着装置を搭載する画像形成装置の一例であるプリンタの概略を示す構成図である。このプリンタは、直接転写方式によるモノクロプリンタとして構成されたものであるが、画像形成装置としては図示例に限らず、中間転写方式や、フルカラーあるいは多色画像の形成が可能な構成であってもよい。
【００１５】
図１に示すプリンタは、像担持体である感光体ドラム８の周囲に、図に矢印で示す回転方向順に、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。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。
【００１６】
感光体ドラム８を中心とする作像部の下方には、給紙手段４が配置されている。給紙手段４は、記録材としてのシート状用紙Ｓ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Ｓ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Ｓ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た後、感光体ドラム８の回転に同期するタイミングで、すなわち、感光体ドラム８上に形成されたトナー像の先端と用紙Ｓ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。
【００１７】
本プリンタにおける画像形成動作は、従来周知の電子写真方式によるものと同様に行われる。すなわち、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感光体上に形成される。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。そして、感光体ドラム８上のトナー像は、所定のタイミングで転写部位Ｎに進入してきた用紙Ｓ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。
【００１８】
トナー像を担持した用紙Ｓは定着装置３０へ向けて搬送され、定着装置３０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。
【００１９】
ここで、サーフ定着（フィルム定着）方式による定着装置の基本構成について図２を参照して説明する。
図２に示す定着装置１３０は、被加熱部材としての定着ベルト（定着フィルム）１３１と、加圧部材としての加圧ローラ１３２とを有しており、例えばセラミックヒータやサーマルヘッド等の発熱手段１３３により、定着ベルト１３１が内周側から直接加熱される。
【００２０】
定着ベルト１３１はニッケルやＳＵＳなどの金属ベルトやポリイミドなどの樹脂材料を用いた無端ベルト（もしくはフィルム）とする。ベルトの表層はＰＦＡまたはＰＴＦＥ層などの離型層を有し、トナーが付着しないように離型性を持たせている。ベルトの基材とＰＦＡまたはＰＴＦＥ層の間にはシリコーンゴムの層などで形成する弾性層があっても良い。シリコーンゴム層がない場合は熱容量が小さくなり、定着性が向上するが、未定着画像を押し潰して定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部にユズ肌状の光沢ムラ（ユズ肌画像）が残るという不具合が生じる。これを改善するにはシリコーンゴム層を１００［μｍ］以上設ける必要がある。シリコーンゴム層の変形により、微小な凹凸が吸収されユズ肌画像が改善する。定着ベルト１３１の内部にはニップ部を支持するための支持部材（ステー）１３５を発熱手段１３３に設け、加圧ローラ１３２により圧力を受けるニップ形成部材の撓みを防止し、軸方向で均一なニップ幅を得られるようにしている。
【００２１】
加圧ローラ１３２は芯金１３２ａ上に弾性ゴム層１３２ｂが積層され、離型性を得るために表面に離型層（ＰＦＡまたはＰＴＦＥ層）１３２ｃが設けてある。加圧ローラ１３２は画像形成装置に設けられたモータなどの駆動源からギヤを介して駆動力が伝達され回転する。また、加圧ローラ１３２は図示しないスプリングなどにより定着ベルト１３１側に押し付けられており、弾性ゴム層が押し潰されて変形することにより、所定のニップ幅を形成する。加圧ローラは中空のローラであっても良く、加圧ローラにハロゲンヒータなどの加熱源を有していても良い。加圧ローラの弾性ゴム層はソリッドゴムでも良いが、加圧ローラ内部にヒータが無い場合は、スポンジゴムを用いても良い。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルトの熱が奪われにくくなるので、より望ましい。
【００２２】
定着ベルト１３１は加圧ローラ１３２により連れ回り回転する。図２の場合は加圧ローラ１３２が図示しない駆動源により回転し、ニップ部Ｎで定着ベルトに駆動力が伝達されることにより定着ベルト１３１が回転する。定着ベルト１３１はニップ部Ｎで挟み込まれて回転し、ニップ部以外では長手方向両端部で図示しない保持部材（フランジ）にガイドされ、走行する。このような構成により、安価でウォームアップが速い定着装置を実現することができる。
【００２３】
図３は、本発明による定着装置の実施形態を示す図である。
図３に示す定着装置３０は、図２で説明した定着装置１３０と基本的な構成は同様である。発熱手段３３は、板状基体に抵抗発熱体を形成したサーマルヘッドやセラミックヒータなどである。その発熱手段３３を定着ベルト（定着フィルム）３１のループ内部に配置し、その熱でベルト（又はフィルム）の温度を上昇させることで、ニップ部を通過する未定着画像を担持した記録材（以下、用紙とも記す）を加熱して、未定着画像を用紙上に定着させる。定着制御手段４０は、発熱手段３３へ供給する電力を制御する。
【００２４】
本実施形態における発熱手段３３は、長手方向（用紙搬送方向に直交する方向）に複数分割された加熱領域を有しており、各加熱領域は独立して加熱制御可能となっている。図４（ａ）に示す例は、発熱手段３３が長手方向において多数に分割された（図示例では７つの発熱領域を有する）構成である。また、図４（ｂ）に示す例は、発熱手段３３が長手方向において２分割された（２つの発熱領域を有する）構成である。なお、発熱手段３３が有する発熱領域の数は図示例に限定されるものではない。
【００２５】
定着ベルト３１は、外径が３０ｍｍで厚みが２０〜４０μｍのＳＵＳ製の基体と、この基体の表面に被覆された弾性層を有している。弾性層は、シリコンゴムで形成されており厚みは５０〜１００μｍ程度である。定着ベルト３１の表面には、耐久性を高めて離型性を確保するために、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂による厚みが５〜３０μｍの離型層が形成されている。また、定着ベルトの基体はポリイミドとしてもよい。
【００２６】
定着ベルト３１の内部には、支持部材３５があり、ニップ部にはニップ形成部材３６と加圧部材３７が設置され、図示しない外部部材と接続されて上記定着部材（定着ベルト３１）を支持している。
【００２７】
さらに本実施形態では、発熱手段３３と被加熱部材である定着ベルト３１の接触状態を良好に保つため、定着ベルト３１を挟んで発熱手段３３に圧接するように押圧部材３４を設置している。ローラ状の押圧部材３４は、芯金３４ａと、この芯金の表面に被覆された弾性層３４ｂを有している。
【００２８】
加圧部材である加圧ローラ３２の構成は、図２の加圧ローラ１３２と同様である。
なお、本実施形態では、発熱手段３３をニップ部以外の場所に配置しているが、板状加熱手段（発熱手段３３）は加圧部材に対する押圧部材として機能することができるため、発熱手段３３をニップ部に配置する構成（すなわち図２の定着装置）でもかまわない。また、図示はしないが、定着部材（ベルトやフィルム）を、定着部材の外部に配置した外部加熱手段で加熱する構成であっても良い。
【００２９】
また、発熱手段３３の上流側（ベルト回動方向の上流側）には、定着ベルト３１に接触ないし近接して、ベルト温度を検出する温度検出手段としての温度センサ３８が配置されている。温度センサ３８としては、例えばサーミスタやサーモパイルを使用することができる。定着ベルト回動方向は、図３において反時計回りである。
【００３０】
上述したように、本実施形態では、発熱手段３３は複数の加熱領域を有している。そして、その発熱手段が有する複数の加熱領域に対応して、温度センサ３８も複数個が備えられる。図４（ａ）に示す例では、発熱手段３３の７つの加熱領域に対応して、温度センサ３８も７つが配置されている。図４（ｂ）に示す例では、発熱手段３３の２つの加熱領域に対応して、温度センサ３８も２つが配置されている。各温度センサ３８は、発熱手段３３の分割位置（加熱領域）に応じたベルト位置の温度を検知している。
【００３１】
次に、画像情報に基づいた発熱手段（加熱手段）の発熱制御（加熱制御）について説明する。
図５及び図６は、用紙上に画像領域と非画像領域とが存在する画像形成パターンと、それに対応する予備加熱領域を示す模式図である。
【００３２】
図５は、用紙幅方向の全域（画像形成範囲の全域）にわたる画像領域と非画像領域が用紙搬送方向に並んだ場合を示している。図５（ａ）は、用紙Ｓ上に、その搬送方向の先端側から順に画像領域ａ，非画像領域ｂ，画像領域ａ’が並んだ画像形成パターンである。また、図５（ｂ）は、用紙Ｓ上に、その搬送方向の先端側から順に画像領域ａと非画像領域ｂが並んだ画像形成パターンである。
【００３３】
図５（ａ），（ｂ）の画像形成パターンでは、画像領域は用紙幅方向の全域（画像形成範囲の全域）にわたっているため、発熱手段３３は長手方向の全域を発熱させる。なお、図５のような画像形成パターンの場合には、分割された加熱領域を有していない発熱手段であっても対応可能である。
【００３４】
さて、図５（ａ），（ｂ）の画像形成パターンにおいて、画像領域ａ及び画像領域ａ’には定着すべきトナー（未定着トナー像）が存在するので定着が必要であるが、非画像領域ｂでは定着対象のトナーが存在しないので定着の必要はない。
【００３５】
図示しない画像処理装置から上記パターンの画像情報が定着制御手段４０へ入力されると、定着制御手段４０は、非画像領域ｂに対応する定着ベルト３１の部位（定着ニップにおいて非画像領域ｂと重なるベルト部分）の温度が、画像領域ａ，ａ’に対応する定着ベルト３１の部位（定着ニップにおいて画像領域ａ，ａ’と重なるベルト部分）の温度よりも低くなるように、発熱手段３３を制御する。
【００３６】
ここで、画像領域又は非画像領域に対応する部位とは、定着ベルト３１が密着する位置という意味であり、以下、適宜密着とも表現する。
すなわち、画像領域ａに対応する部位では発熱手段３３の全域で定着温度が得られるように電力を供給し、非画像領域ｂに対応する部位では発熱手段３３への供給電力を低減する。図５（ａ）のパターンでは用紙後端に画像領域ａ’が有るので、その画像領域ａ’に対応する部位では再び定着温度が得られる電力を供給する。 
【００３７】
この際，実際の電力供給は、図中の斜線部で示す様に、用紙上の画像領域がニップ部に入るよりも前のタイミングで予備的に加熱するように投入されており、斜線部を「予備加熱領域」と称する。この予備加熱領域は、主に発熱手段３３の周方向の発熱長さや、発熱手段自身にも昇温時間が必要となることから必要とされる領域である。予備加熱領域は省エネの観点からはできるだけ小さい（予備加熱する時間ができるだけ短い）ことが望ましい。
【００３８】
予備加熱に引き続き、画像形成パターンの情報に基づいて、上記したように、画像領域ａ，ａ’あるいは非画像領域ｂに対応するベルト温度（定着ベルト３１の温度）となるように発熱手段３３が制御され、定着動作が行なわれる。
【００３９】
図６は、用紙上に、用紙搬送方向と直交する方向に、画像領域と非画像領域が存在する画像形成パターンを示したものである。 
この場合にも図５の場合と同様に、定着制御手段４０は、非画像領域に対応する定着ベルト３１の部位の温度が、画像領域に対応する定着ベルト３１の部位の温度よりも低くなるように発熱手段３３を制御する。すなわち、画像領域に対応する部位では発熱手段３３に定着温度が得られる電力を供給し、非画像領域に対応する部位では供給電力を低減する。こちらも，図５の場合と同様に斜線部の予備加熱領域が必要となる。
【００４０】
図６（ａ）のパターンでは、用紙幅方向の一方側のみに画像領域ｃが有り、幅方向の反対側は非画像領域ｃとなっている。このパターンの場合、予備加熱領域も用紙幅方向の一方側（画像領域ｃがある側）のみに設定される。
【００４１】
また、図６（ｂ）のパターンは、用紙先端側の“ｇ”の部分では用紙幅方向の全域（画像形成範囲の全域）に画像領域（ｅ＋ｆ）が有り、“ｇ”に引き続いた部分である“ｈ”の部分では用紙幅方向の一方側のみに画像領域ｅが有り、幅方向の反対側は非画像領域となっている。このパターンの場合、予備加熱領域は用紙幅方向の全域に設定される。
【００４２】
本発明においては、画像情報にもとづいて発熱手段３３へ供給する電力を算定するため、省エネルギ化が可能となる。すなわち、図５及び図６で説明したように、非画像領域ｂに対応する部位では発熱手段３３への供給電力を低減するため、省エネルギ化が実現できる。
【００４３】
図７は、定着制御における基本動作時の供給電力算出について説明するフローチャートである。
供給電力算出処理は、まず、温度センサ３８で検知したベルト部位がニップ部で記録材（用紙）と接触するかどうかを判定する（Ｓ１）。ここで「Ｙｅｓ」、すなわち温度検知したベルト部位がニップ部で用紙と接触すると判定された場合は、図９に示す「処理Ｅ」を実施し（Ｓ２）、さらに図１０に示す「処理Ｂ」を実施する（Ｓ３）。「処理Ｅ」は基本動作時のフィードバック制御における記録材がニップ部を通過するときの供給電力算出処理である。また、「処理Ｂ」は後述する「紙ＦＦ電力」を加算する処理である。
【００４４】
そして次に、温度センサ３８で検知したベルト部位がニップ部でトナー（トナー画像）と接触するかどうかを判定する（Ｓ４）。ここで「Ｙｅｓ」、すなわち温度検知したベルト部位がニップ部でトナーと接触すると判定された場合は、図１１に示す「処理Ｃ」を実施する（Ｓ５）。「処理Ｃ」は後述する「トナーＦＦ電力」を加算する処理である。
【００４５】
一方、Ｓ１での判定が「Ｎｏ」の場合、すなわち、温度検知したベルト部位がニップ部で用紙と接触しないと判定された場合はＳ６に進み、図８に示す「処理Ａ」を実施して終了する。「処理Ａ」は基本動作時のフィードバック制御における供給電力を算出する処理である。
【００４６】
また、Ｓ４での判定が「Ｎｏ」の場合、すなわち、温度検知したベルト部位がニップ部でトナーと接触しないと判定された場合は、上記の「処理Ｃ」を実施せずに終了する。
【００４７】
基本動作時のフィードバック制御は、定着ベルト３１が記録材とニップ部で接触する場合とそうでない場合とで、供給電力の算出方法が変わる。すなわち、ベルトが記録材と接触する場合は「処理Ｅ」が、接触しない場合は「処理Ａ」が実施される。
【００４８】
上記した「処理Ａ」は、図８のフローチャートに示すように、発熱手段３３により加熱された定着ベルト３１の温度を温度センサ３８で検知し（ａ１）、検知した温度と目標温度との差をフィードバックして、定着ベルト３１を所定の温度に保つための電力Ｗ（ｔ）を算出する（ａ２）。
【００４９】
上記した「処理Ｅ」は、図９のフローチャートに示すように、発熱手段３３により加熱された定着ベルト３１の温度を温度センサ３８で検知して「Ｔ（ｔ）」とし（ｅ１）、記録材先端と接触したベルト部位の温度を検知してその最小値Ｔ（ｘ）をベルトの代表温度とし（ｅ２）、上記Ｔ（ｔ）とＴ（ｘ）との差をフィードバックして定着ベルト３１を所定の温度に保つための電力Ｗ（ｔ）を算出する（ｅ３）。
【００５０】
図１２は、上記の「処理Ａ」と「処理Ｅ」の電力算出タイミングの違いを説明するための模式図である。
定着ベルトが記録材と接触しない場合は、図１２の両側部分に示すように、所定の制御周期ごとにベルト温度を検知して発熱手段３３への供給電力を算出する。
【００５１】
一方、定着ベルトが記録材と接触する場合は、図１２の中央部分に示すように、記録材先端と接したベルト部位の温度を温度センサ３８で検知し、その最小値をベルトの代表温度として発熱手段３３への供給電力を算出する。
【００５２】
図１０は、上記「処理Ｂ」を示すフローチャートである。これは、記録材に奪われる熱量を補う必要電力を計算して「紙ＦＦ電力」と定める処理である。
また、図１１は、上記「処理Ｃ」を示すフローチャートである。これは、トナーに奪われる熱量を補う必要電力を計算して「トナーＦＦ電力」と定める処理である。
【００５３】
このように、本実施形態における定着制御の基本動作は、定着ベルトを所定の温度に保つように制御し、定着ベルトが記録材やトナー画像と密着する部位の場合は、記録材やトナー画像に必要な電力を加算する。記録材に必要な電力（紙ＦＦ電力）は記録材情報（用紙情報）から得られる坪量や平滑度から算出し、トナー画像に必要な電力（トナーＦＦ電力）は画像面積率や諧調（画像濃度）から算出する。
【００５４】
定着ベルトが記録材と非接触の場合は定着ベルト温度を目標温度一定に保つ制御をし、与えた電力に対する結果をフィードバックすることが出来る。しかし、定着ベルトが記録材と接触する場合は与える電力（発熱手段に供給する電力）が画像有無によってランダムなため、与えた電力に対する結果を次の供給電力算出にフィードバックすることが難しい。そのため、定着ベルトが記録材と接触する場合にフィードバック制御で与える電力は、定着ベルトが記録材先端と接触する近傍（記録材と非接触の定着ベルトを含む）の検知温度の最小値を、定着ベルトの代表温度とし、該代表温度に基づいて算出した供給電力を定着ベルトにフィードバックすることで、定着ベルトが記録材と接触・非接触に関わらず定着ベルトがある温度を維持できるのに必要な電力を発熱手段に供給し続けることが出来る。
【００５５】
ところで、非画像領域（例えば、図５の領域ｂや図６の領域ｄなど）に対応するベルト部位に対しては、電力供給を完全に停止（オフ）してもよいが、定着ベルトの温度が極端に下がり過ぎると次の画像領域での定着温度への立ち上がりが間に合わなくなる可能性がある。このため、非画像領域に対応するベルト部位を、室温よりも高い所定温度に保つように、発熱手段への電力供給を制御することが望ましい。
【００５６】
本実施形態では、非画像領域に対応するベルト部位に対しても（非画像領域に対応するベルト部位を室温よりも高い所定温度に保つように発熱手段に対して）電力供給を行なうが、その供給電力は、画像領域に対するよりも供給電力は削減される。これにより、定着制御における省エネルギー化が可能となる。
【００５７】
次に、複数の温度検知手段を備える定着装置について説明する。
図１３に示すように、定着部材側の温度センサ３８ａに加えて、加圧ローラ３２の温度を検出する温度センサ３８ｂを設けると好適である。トナー画像を記録材に定着させるには、定着ベルトからの熱量だけでなく加圧部材からの熱量も影響がある。加圧部材温度がある温度よりも高い場合は記録材に余分に熱量が与えられ、加圧部材温度がある温度よりも低い場合は定着ベルトから画像を記録材に定着させるために与えた熱量が一部加圧側で使用される。そのため、加圧部材の蓄熱状態を検知することで、加圧部材温度が高い場合は定着ベルトに供給する電力を低減し、加圧部材温度が低い場合は定着ベルトに供給する電力を増加させると好適である。
【００５８】
なお、加圧部材の温度を検知する検知手段は加圧部材の蓄熱状態を検知する目的で設置するため、定着部材（定着ベルト３１）を加熱する発熱手段３３が複数の発熱領域を有している分割ヒータとして構成されている場合でも、分割ヒータ数（発熱領域の数）と同じだけ設置しなくてもよい。図１４に示す例では、発熱手段３３が複数の発熱領域を有しており、定着部材側の温度センサ３８ａを複数個備えているが、加圧側の温度センサ３８ｂは１個のみ備えている。
【００５９】
図１５に示すものは、発熱手段３３の上流側温度センサ３８ａ１に加えて、発熱手段下流側（定着ベルト回動方向下流側）の温度センサ３８ａ２を設けると好適である。なお、図示例では加圧ローラ３２の温度センサ３８ｂも備えている。
【００６０】
発熱手段上流側の温度センサ３８ａ１から得た定着ベルと温度と画像情報と加圧側の温度センサ３８ｂから得た加圧ローラ温度より算定した供給電力を発熱手段３３に供給して加熱した後の定着ベルト３１の温度を、発熱手段下流側の温度センサ３８ａ２により検知することで、発熱手段３３に供給した電力が最適であったかどうかの判断ができる。これにより供給電力を制御（調整）することが可能となる。
【００６１】
また、図１６に示すように、発熱手段３３の温度を検出する温度センサ３８ｃを設けると好適である。図示例では、発熱手段３３の上流側温度センサ３８ａ１、発熱手段下流側の温度センサ３８ａ２、加圧ローラ３２の温度センサ３８ｂも備えている。
【００６２】
発熱手段３３から定着ベルト３１へ熱量を供給する際に、発熱部材自身の温度がある温度より低いと供給電力が全て定着ベルトへ移行せず、発熱部材をある温度まで昇温させるために一部電力が使用される。そこで、温度センサ３８ｃによって発熱手段３３の温度を検知することで、発熱手段３３（の昇温）に必要な電力を算出でき、画像領域の定着に必要な電力とともに供給電力を算出することができる。また、発熱手段３３がある温度より高い場合はその余分な電力を定着ベルトの加熱へまわすことができ、画像情報に基づいて電力算定手段で算出した画像領域のために必要な電力を減らすことができる。
【００６３】
上記説明したように、本発明においては、未定着トナー画像を記録材に定着する前に画像情報をあらかじめ取得する画像情報取得手段と、その取得した画像情報に基づいて発熱手段への投入電力を算定する電力算定手段とを有し、定着部材である定着ベルト（又はフィルム）の移動方向における発熱手段の上流側で発熱手段の温度を検出する温度検出手段を設け、この温度検出手段の検出結果に基づいて電力算定手段で算定した電力を調整するので、無駄なエネルギーの消費を抑制し、定着ニップ部で画像を定着させるために必要な最適な電力を算出することができる。
【００６４】
また、定着部材が定着ニップ部で記録材と接触するか否かに応じて電力算定手段で算定した電力を変更することにより、エネルギーを節約しつつ、定着性を維持することが可能となる。
【００６５】
また、加圧部材温度検出手段を設け、その検出結果に基づいて電力算定手段で算定した電力を調整することにより、加熱部材の蓄熱状態に応じた電力供給が可能となり、省エネルギーと定着性向上とを図ることができる。
【００６６】
また、発熱手段の下流側に温度検出手段を設けることで、発熱手段に供給した電力が最適であったかどうかを判断することができ、エネルギー節約と確実な定着を行なうことができる。
【００６７】
また、発熱手段の温度を検出する発熱手段温度検出手段を設けて供給電力を調整することで、電力算定手段で算定した電力が適正に投入されているかを判断し、過不足がある場合にはその電力を算定して、発熱手段への電力を制御することが可能となり、エネルギー節約と確実な定着を行なうことができる。
【００６８】
以上、本発明を図示例に基づき説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の範囲内で適宜変更可能である。
また、定着装置及び画像形成装置としては、本発明を適用可能であれば任意な構成を採用可能である。画像形成装置としてはプリンタに限らず、複写機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】
【００６９】
８              感光体ドラム（像担持体）
３０            定着装置
３１            定着ベルト（定着部材）
３２            加圧ローラ（加圧部材）
３３            発熱手段
３４            押圧部材
３５            支持部材
３８            温度センサ
３８ａ１        上流側温度センサ
３８ａ２        下流側温度センサ
３８ｂ          加圧ローラ温度センサ
３８ｃ          発熱手段温度センサ
４０            定着制御手段
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７０】
【特許文献１】特開２００４−２８６９２２号公報
【特許文献２】特許第２８６１２８０号公報
【特許文献３】特開平６−９５５４０号公報
【特許文献４】特開２００５−１８１９４６号公報
【特許文献５】特開２００１−３４３８６０号公報
【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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