(57)【要約】【課題】定着装置の加熱手段における加熱性能のバラツキに起因する画像品質の低下を抑制することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】板状発熱体２３は記録材搬送方向と直交する方向に複数分割された加熱領域Ｒを有し、加熱制御部２６は板状発熱体２３の各加熱領域Ｒ毎に独立して定着部材の温度を制御可能な定着装置において、板状発熱体２３の加熱領域Ｒ毎の加熱性能を予め把握して保持する加熱性能情報保持部４０を設け、加熱制御部２６は、非画像領域の加熱温度を画像領域より低い温度に維持し、かつ未定着画像が用紙Ｐ上に形成される位置情報に応じて加熱領域毎に基準となる電力値を算出するとともに、該加熱性能情報保持部４０の情報に基づいて各加熱領域Ｒ毎に算出した基準となる電力値を補正する。【選択図】図１３
2015072443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
未定着画像に接触して回転する定着部材と、
該定着部材との間で定着ニップ部を形成する加圧部材と、
電力を供給することにより前記定着部材を加熱する加熱手段と、
該加熱手段へ入力する電力を制御する加熱制御手段とを具備し、
未定着画像を担持したシート状の記録材を上記定着ニップ部に通して定着を行う定着装置であって、
前記加熱手段は記録材搬送方向と直交する方向に複数分割された加熱領域を有し、
前記加熱制御手段は前記加熱手段の各加熱領域毎に独立して定着部材の温度を制御可能な定着装置において、
前記加熱手段の加熱領域毎の加熱性能を把握して保持する加熱性能情報保持手段を設け、
前記加熱制御手段は、非画像領域の加熱温度を画像領域より低い温度に維持し、かつ前記未定着画像が前記記録材上に形成される位置情報に応じて加熱領域毎に基準となる電力値を算出するとともに、該加熱性能情報保持手段の情報に基づいて各加熱領域毎に算出した基準となる電力値を補正することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置において、前記加熱制御手段は、前記加熱手段の加熱性能が高い加熱領域において基準となる電力値を小さい電力値に補正することを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１に記載の定着装置において、前記加熱制御手段は、前記加熱手段の加熱性能が低い加熱領域において基準となる電力値を大きい電力値に補正することを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１に記載の定着装置において、前記加熱性能情報保持手段は前記加熱手段の各加熱領域の発熱性能にバラツキがある場合、予めその特性を記憶するとともに、前記加熱制御手段はバラツキがある加熱領域に隣接する加熱領域を点灯率に対してバラツキを補正する加熱制御を行うことを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項４に記載の定着装置において、前記加熱制御手段は、前記加熱手段の加熱性能が高い加熱領域に隣接する加熱領域に対して基準となる電力値を小さい電力値に補正することを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項４に記載の定着装置において、前記加熱制御手段は、前記加熱手段の加熱性能が低い加熱領域に隣接する加熱領域に対して基準となる電力値を大きい電力値に補正することを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項１に記載の定着装置において、加熱性能が低い情報を持つ加熱領域では画像領域の前の領域を加熱するための電力を基準となる電力値よりも大きくする制御を行う加熱制御手段を有することを特徴とする定着装置。
【請求項８】
請求項１ないし７の何れかに記載の定着装置において、前記加熱制御手段は前記画像形成装置の立上げで定着装置が昇温動作を行う際に、前記複数の加熱領域毎の所定温度まで到達する昇温時間を検出し、該昇温時間が所定の時間よりも短い場合には加熱性能が高いと判断するとともに、該昇温時間が所定の時間よりも長い場合には加熱性能が低いと判断し、あらじめ保持していた加熱性能情報を新しい値に修正することを特徴する定着装置。
【請求項９】
未定着画像に接触して回転する定着部材と、
該定着部材との間で定着ニップ部を形成する加圧部材と、
電力を供給することにより前記定着部材を加熱する加熱手段と、
該加熱手段へ入力する電力を制御する加熱制御手段とを具備し、
未定着画像を担持したシート状の記録材を上記定着ニップ部に通して定着を行う定着装置であって、
前記加熱手段は記録材搬送方向と直交する方向に複数分割された加熱領域を有し、
前記加熱制御手段は前記加熱手段の各加熱領域毎に独立して定着部材の温度を制御可能な定着装置において、
前記加熱手段の加熱領域毎の加熱性能を予め把握して保持する加熱性能情報保持手段を設け、
前記加熱制御手段は、非画像領域の加熱温度を画像領域より低い温度に維持し、かつ前記未定着画像が前記記録材上に形成される位置情報に応じて加熱領域毎に基準となる電力値を算出するとともに、立上げ時の定着部材側の昇温速度をセンサで検知し、検知した結果から出力補正値を決定して前記電力値の補正を行うことを特徴とする定着装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の定着装置において、前記加熱制御手段は、立上げ時の定着部材側の昇温速度と、立上げ時の加圧部材温度をセンサで検知し、検知した定着部材側の昇温速度と、加圧部材側の温度結果から出力補正に使用する出力補正値を決定して電力値の補正を行うことを特徴とする定着装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の定着装置において、前記加熱制御手段は、立上げ時の定着部材側の昇温速度と、加圧部材側の昇温速度をセンサで検知し、検知した定着部材側の昇温速度と、加圧部材側の昇温速度の結果から出力補正に使用する出力補正値を決定して電力値の補正を行うことを特徴とする定着装置。
【請求項１２】
請求項９ないし１１の何れかに１つに記載の定着装置において、出力補正に使用する出力補正値にあらかじめヒータの配線長さによる修正を加えることを特徴とする定着装置。
【請求項１３】
請求項９ないし１１の何れかに１つに記載の定着装置において、出力補正に使用する出力補正値にあらかじめ測定した発熱体の抵抗値による修正を加えることを特徴とする定着装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１３の何れかに１つに記載の定着装置を用い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、定着装置および該定着装置を搭載した複写機、プリンタ、ファクシミリ、又はそれらの少なくとも２つの機能を有する複合機等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記形式の画像形成装置では、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、画像転写方式もしくは直接方式により未定着トナー像が記録媒体シート・印刷紙・感光紙・静電記録紙などの記録媒体に形成される。未定着トナー像を定着させるための定着装置としては、安全性や高速機への対応性等の観点から熱ローラ方式が広く採用されている。
【０００３】
しかしながら、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ため、所定の定着温度に達するまでに数分の時間がかかる。このため、非使用時でも定着ローラをある程度の温度に維持する待機時余熱により、消費エネルギーが多いという問題があった。
【０００４】
省エネルギーを実現する定着装置としては、ベルト及びフィルム方式がよく用いられている。例えば、特許文献１には薄肉円筒状の耐熱性フィルムに接触する板状加熱手段と、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の定着装置が記載されている。かかる定着装置はフィルムが約１００μｍ程度と薄いため、実質的に立上げ時間は熱容量の小さい板状加熱手段の温度を上昇させるだけで済むため、立ち上がり時間を短縮でき、予熱電力を削減できる。
【０００５】
さらに、特許文献１の定着装置では記録材上に形成された画像に合わせ、加熱手段の制御温度、加熱域を変化させ、非画像領域のへのエネルギー供給を削減することで、省エネルギーを可能とする構成が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２にはサーマルヘッドの発熱体の素子ごとの温度を測定して適正な熱を供給することで、周囲温度の影響も考慮し、かつ紙面上のトナー部分にのみ熱を加える構成が開示されている。
【０００７】
また、特許文献３には通紙時の余分なエネルギーを削減、ランニングコストの低減を目的に、画像情報に基づいて加熱手段の加熱割合を可変にする手段を有する定着装置について開示されている。かかる定着装置は外部から加熱することで定着ローラ表層近傍に蓄熱した熱でトナー溶融を行うことで、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がり時間が短く、エネルギーロスが少ないという利点がある。さらに、特許文献３には記録材の搬送方向と直交する方向に加熱手段が分割され、加熱手段それぞれが、定着設定温度とそれよりも低い低温設定温度を有し、非画像部は低温設定温度で制御することで、エネルギーを削減する構成が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記した従来の技術では定着部材を用い画像領域を選択的に加熱し、非画像領域の温度を下げることで省エネルギー化している。そして、従来提案されている画像域を選択的に加熱する定着装置では、紙の搬送方向と垂直な方向に複数の加熱領域を有している。しかし、複数の加熱領域を加熱する加熱手段の加熱性能はほぼ同一になるように、構成しているものの、初期的もしくは経時的に加熱性能にバラツキが発生することがある。したがって、かかる定着装置では加熱のための電力密度が高い領域や低い領域などが存在することが起り得る。そのため、発熱体長さあたりの電力が均一となるように制御を行った場合でも、加熱領域毎に発熱量にバラツキが発生し、未定着画像と接触するベルト等の温度が、ある領域では高すぎたりもしくは低すぎたりして、画像にムラを発生させて画像品質を低下させてしまうことがあった。
【０００９】
さらに、上記した定着装置ではユーザ毎に発熱体の使用頻度が異なるため、発熱体特性の劣化にもバラツキが生じる。これは、ユーザによって小サイズ紙をよく使ったり、特定の画像の出力頻度が高いなどユーザ毎に発熱体毎に使用頻度が異なるためである。かかるバラツキによっても画像にムラを発生させて画像品質を低下させてしまうことがあった。
【００１０】
本発明は、上記した従来の問題を解消し、定着装置の加熱手段における加熱性能のバラツキに起因する画像品質の低下を抑制することができる画像形成装置を提供することを課題している。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明は、未定着画像に接触して回転する定着部材と、該定着部材との間で定着ニップ部を形成する加圧部材と、電力を供給することにより前記定着部材を加熱する加熱手段と、該加熱手段へ入力する電力を制御する加熱制御手段とを具備し、未定着画像を担持したシート状の記録材を上記定着ニップ部に通して定着を行う定着装置であって、前記加熱手段は記録材搬送方向と直交する方向に複数分割された加熱領域を有し、前記加熱制御手段は前記加熱手段の各加熱領域毎に独立して定着部材の温度を制御可能な定着装置において、前記加熱手段の加熱領域毎の加熱性能を把握して保持する加熱性能情報保持手段を設け、前記加熱制御手段は、非画像領域の加熱温度を画像領域より低い温度に維持し、かつ前記未定着画像が前記記録材上に形成される位置情報に応じて加熱領域毎に基準となる電力値を算出するとともに、該加熱性能情報保持手段の情報に基づいて各加熱領域毎に算出した基準となる電力値を補正することを特徴とする定着装置を提案する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、定着部材表面の温度のムラを抑え、画像品質を向上させると共に余分な電力供給を抑制することで更なる省エネルギー化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の定着装置が用いられる画像形成装置としてのプリンタの一例を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す定着装置の断面説明図である。
【図３】その定着装置の加熱手段を説明する説明図である。
【図４】本発明に係る定着装置の制御の基本動作について説明する図である。
【図５】用紙上に画像領域、非画像領域が存在する画像形成パターンを示した図である。
【図６】図４に示す画像を定着する際の定着ベルトの表面温度を示す図である。
【図７】加熱手段の加熱領域を説明する説明図である。
【図８】加熱領域を同じ条件で加熱した際目標温度に対する温度差を示す図である。
【図９】図６に対応した定着ベルトの表面温度とそのときの投入電力を示したグラフである。
【図１０】別の実施形態の加熱手段の加熱領域を説明する説明図である。
【図１１】図１０の例の加熱領域を同じ条件で加熱した際目標温度に対する温度差を示す図である。
【図１２】図１１に対応した定着ベルトの表面温度とそのときの投入電力を示したグラフである。
【図１３】本発明に係る定着装置の制御の流れを示すフローチャートである。
【図１４】本発明が適用される定着装置の別の例を示す説明図である。
【図１５】初期の定着ベルトと発熱体との接触状態を示した図である。
【図１６】経時使用後の定着ベルトと発熱体との接触状態を示した図である。
【図１７】新品時と劣化後の発熱体の表層部分の変化を説明する説明図である。
【図１８】本発明に係る定着装置の別の実施形態の制御の流れを示すフローチャートである。
【図１９】本発明に係る定着装置のさらに別の実施形態の制御の流れを示すフローチャートである。
【図２０】本発明に係る定着装置のさらにまた別の実施形態の制御の流れを示すフローチャートである。
【図２１】発熱体の配線長さの違いを説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
図１は、本発明の定着装置が用いられる画像形成装置としてのプリンタの一例を示す概略図である。ここに示されるプリンタは、像担持体としての感光体ドラム１を備え、該感光体ドラム１の周りには、時計方向の回転方向順に、帯電手段、光書き込み部、現像手段、転写手段、クリーニング手段等が配置されている。この感光体ドラム１が図示していない駆動手段によって時計方向に回転駆動されるとき、帯電手段としての帯電ローラ２によって表面が均一に帯電される。この帯電部分が光書き込み部３に達すると、図示しない露光手段によりミラー３ａに介した露光光が照射され、作成すべき画像に対応した静電潜像が形成される。形成された静電潜像が現像位置に達すると、現像ローラ４ａを備えた現像手段４により可視像化されてトナー像となる。そして、トナー像は転写チャージャー５ａを備えた転写手段５が対向する位置に到来する。なお、転写手段５は転写チャージャー５ａに限らず、転写ローラ、転写ブラシ、転写ベルト等で構成されたものを用いることができる。
【００１５】
本実施形態において、上記感光体ドラム１の下方に給紙手段１０が配置されている。給紙手段１０は、シート状の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１１と、給紙トレイ１１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１２等を有している。
【００１６】
給紙コロ１２によって送り出された用紙Ｐは対をなすタイミング搬送ローラ１３（以下、タイミングローラという。）を介して感光体ドラム１に搬送される。その際、用紙Ｐはタイミングローラ１３に突き当てられて一旦停止され、姿勢ずれを矯正された後、感光体ドラム１の回転に同期するタイミングで送り出される。すなわち、感光体ドラム１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タイミング搬送ローラ１３により転写部へ送られる。
【００１７】
転写部では、同部に進入してきた用紙Ｐ上に転写手段５による転写バイアス印加により転写される。トナー像が転写された用紙Ｐは定着装置２０へ向けて搬送され、定着装置２０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。一方、転写後の感光体ドラム１上にはトナーが残留することが避けられず、この残留トナーは感光体ドラム１の回転に伴ってクリーニング手段１４を通過する間にクリーニングブレード１５により掻き落とされて清掃される。その後、感光体ドラム１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。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態を示す定着装置の断面説明図、図３はその定着装置の加熱手段を説明する説明図である。
図２において、本実施形態の定着装置２０は定着部材としての定着ベルト２１と、該定着ベルト２１と対向して配置され、圧接されて定着ニップＳＮを形成する加圧部材としての加圧ローラ２２とを備える。さらに、定着装置２０は定着ベルト２１を内側から加熱する例えば板状発熱体やセラミックヒータからなる板状発熱体２３として構成された加熱手段を備えている。
【００１９】
板状発熱体２３は、図３に示すように、用紙Ｐの幅方向、すなわち記録材搬送方向と直交する方向に複数分割されたヒータ（本実施形態では１０個）による加熱領域Ｒを有している。板状発熱体２３の各加熱領域のヒータはそれぞれ独立して制御可能であり、個々に供給する電力値を設定して定着ベルト２１を加熱可能となっている。定着ベルト２１には定着ニップＳＮの回転方向下流で板状発熱体２３よりも上流に表面温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタ２４が配置され、さらに板状発熱体２３の温度を検知するサーミスタ２５が設けられている。サーミスタ２４、２５の検知情報は外部に設けた加熱制御部２６に送られ、加熱制御部２６はサーミスタ２４、２５の検知情報に基づいて加熱制御部２６が電源２７の板状発熱体２３への通電を制御する。なお、本例の加熱制御部２６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ある。
【００２０】
上記定着ベルト２１は、外径が４０ｍｍで厚みが５０〜１００μｍのポリイミド製の基体２１ａと、この基体２１ａの表面に被覆された弾性層２１ｂとを有している。弾性層２１ｂはシリコンゴムで形成されており厚みは５０〜１００μｍである。定着ベルト２１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５〜５０μｍの離型層３８ｃが形成されている。なお、定着ベルト２１の基体２１ａはポリイミドに限らず、ニッケルやステンレスなどの金属基体であってもよい。
【００２１】
また、定着ベルト２１の内部には、支持部材２８が設けられており、定着ニップ部ＳＮの箇所には押圧部材２９が設置され、支持部材２８や支持部材２８は図示しない側板外部部材と接続されて上記定着ベルトを支持している。
【００２２】
加圧ローラ２２は、外径が４０ｍｍで厚みが２ｍｍの鉄製の芯金２２ａと、この芯金２２ａの表面に被覆された弾性層２２ｂを有している。弾性層２２ｂはシリコンゴムで形成されており厚みは５ｍｍである。弾性層２２ｂの表面には、離型性を高めるために厚みが４０μｍ程度のフッ素樹脂層を形成するのが望ましい。なお、加圧ローラ２２は図示しない付勢手段により定着ベルト２１に圧接されている。また、板状発熱体２３も図示しない付勢手段により定着ベルト２１の表面に押し当てられている。
【００２３】
本実施形態の定着装置２０は、定着ベルト２１の表面で、板状発熱体２３と対向する位置に押圧ローラ３０が設けられ、定着ベルト２１の板状発熱体２３への接触を確保している。また、押圧ローラ３０は芯金３０ａと、芯金３０ａの表面に被覆された弾性層３０ｂを有している。
【００２４】
なお、本実施形態の定着装置２０の代わりに図１４に示す定着装置２０’を採用してもよく、ここに示した定着装置２０’は定着ベルト２１’と加圧ローラ２２’とも定着装置２０とほぼ同じ構成であるが、板状発熱体２３’が異なる。本例の板状発熱体２３’は定着ベルト２１’を加圧ローラ２２’に押し付ける押圧部材の機能を備えており、したがって押圧ローラ３０が不要である。
【００２５】
次に、省エネルギー化を実現できる板状発熱体２３の制御方法について説明する。
図４は、本発明に係る定着装置２０の制御の基本動作について説明する図、図５は用紙Ｐ上に、搬送方向と垂直な定着ベルト２１の幅方向である長手方向に、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。なお、画像に関する情報は図２に示す画像領域情報部５０から加熱制御部２６に入力される。
【００２６】
加熱制御部２６は、用紙Ｐに画像を形成するための画像情報に基づいて、板状発熱体２３の加熱割合を変化させており、その制御動作の一例を以下に示す。
図４において、用紙Ｐ上に、その搬送方向の先端側から順に、縦画像領域ａ、縦非画像領域ｂ、縦画像領域ｃが存在する画像形成パターンを示している。縦画像領域ａと縦画像領域ａ’では定着が必要であるが、縦非画像領域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。
【００２７】
図示しない画像処理装置からは上記パターンの画像情報が加熱制御部２６へ入力される。すると、加熱制御部２６は非画像領域ｂに対応する定着ベルト２１の部位の温度が、縦画像領域ａ、ａ’に対応する定着ベルト２１の部位の温度よりも低くなるように板状発熱体２３を制御する。
【００２８】
ここで、画像領域又は非画像領域に対応するとは、定着ベルト２１に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、図４（ａ）では縦画像領域ａに対応する部位において板状発熱体２３の全域に定着温度が得られる電力を供給し、非画像領域ｂに対応する部位では供給電力を低減する。紙後端の縦画像領域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。また、図４（ｂ）では縦画像領域ａに対応する部位において板状発熱体２３の全域に定着温度が得られる電力を供給し、その後は縦非画像領域ｂだけなので供給電力を低減する。
【００２９】
このとき、実際の供給電力は図中の斜線部のように画像領域がニップ部に入るよりも前の部分を予備的に加熱するように投入されている予備加熱領域ＳＨを設ける。このような予備加熱領域ＳＨは主に加熱部材の周方向の発熱長さや、発熱体自身にも昇温時間が必要となることから欠かせない領域であるが、省エネの観点からはできるだけ小さくすることが望ましい。
【００３０】
図５において、用紙Ｐ上に、搬送方向と垂直な定着ベルト２１の長手方向に、横画像領域ｃ、横非画像領域ｄが存在する画像形成パターンを示したものである。図５（ａ）の場合も上記制御と同ように、加熱制御部２６は横非画像領域ｄに対応する定着ベルト２１の部位の温度が、横画像領域ｃに対応する定着ベルト２１の部位の温度よりも低くなるように加熱ローラ３２を制御する。すなわち、横画像領域ｃに対応する部位では加熱部材５６に定着温度が得られる電力を供給し、横非画像領域ｄに対応する部位では供給電力を低減する。こちらも、前記のように斜線部の予備加熱領域ＳＨが必要となる。
【００３１】
また、図５（ｂ）では、搬送方向と垂直な定着ベルト２１の長手方向に、横領域ｅ、横領域ｆを設定し、横領域ｅでは搬送方向の縦領域ｇ、ｈにおいて画像が存在する。しかし、横領域ｆでは搬送方向の縦領域ｇにおいて画像が存在するが、縦領域ｈには画像が存在しない。このため、領域ｅ、ｆにおいて縦領域ｇには定着温度が得られる電力を供給し、縦領域ｈでは横領域ｅ電力供給、横領域ｆは電力低減するように制御する。
【００３２】
このように、画像領域に合わせて供給する電力の大きさを制御することで省エネルギー化を実現することができる。なお、かかる制御において、非画像領域ｃ、ｄに対応する部位で電力供給を完全に停止（オフ）してもよいが、極端に温度が下がり過ぎると、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いことがある。図６は、図４（ａ）に示す画像を定着する際の定着ベルト２１の表面温度を示している。図６に示すように、画像領域に対応する第一の目標温度（定着温度）と第二の目標温度（待機温度）を設定する。第二の目標温度は第一の目標温度よりも低いが、室温よりは所定温度以上の温度であり、通常、定着ベルト２１が第二の目標温度温度を保つように制御することが望ましい。
【００３３】
なお、本実施形態では加熱手段を定着ベルト２１の表面に接触させて加熱する板状発熱体２３で構成としたが、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よい。ＩＨ方式では、加熱用のコイルを多数配置する構成でも、もしくは、磁束をキャンセルする部材を多数は位置することで加熱領域や加熱量を制御する構成にしても構わない。
【００３４】
ところで、図３の板状発熱体２３に形成された複数の加熱領域Ｒは、初期的もしくは経時的に加熱性能のバラツキが発生することがある。なお、初期時においてヒータの領域ごとのバラツキを見つける方法としてはヒータ製造時には各領域の抵抗値を測定することで，発熱量のバラツキを把握することができる。また、経時的においてバラツキを見つける方法としては加熱制御手段が画像形成装置の立上げ時に定着装置の昇温動作を行う際、加熱領域毎の所定温度まで到達する昇温時間を検出してバラツキを見つけられる。この場合、昇温時間が所定の時間よりも短い場合には加熱性能が高いと判断するとともに、該昇温時間が所定の時間よりも長い場合には加熱性能が低いと判断する。さらに、別の経時的においてバラツキを見つける方法として断線検知回路を用いて微少電流を流す際に必要な電力を測定することで領域毎の抵抗値を推定する方法もある。
【００３５】
かくして、把握した各加熱領域Ｒの加熱性能はその値をバーコード等に記録してヒータの個々に貼り付け，読み取ることで、図２の加熱性能情報部４０にストックされる。そして、各加熱領域におけるヒータの加熱性能情報はバラツキ検知を画像形成装置の起動時に毎朝一回実行し、その最新情報のものに書き換える程度がよい。しかし、ヒータの発熱特性の劣化もあまり発生しないことを期待して数万枚を印字する毎に定期的に実行することでもよい。
【００３６】
このように、板状発熱体２３のヒータの加熱領域Ｒは加熱による電力密度が高い領域や低い領域などが存在することが起り得るものである。
図７に示した板状発熱体２３のヒータの加熱領域Ｒは規定の電力密度である加熱領域ＲＳに対して、電力密度の低い加熱領域ＲＬが存在する場合のものを示している。また、図８は同じ条件で加熱した際の規定の電力密度である加熱領域ＲＳと電力密度の低い加熱領域ＲＬの目標温度に対する温度差を示す図６に対応した図である。
【００３７】
本定着装置２０は、立上げ時には室温から所定温度までほぼ１００％の電力で昇温させるが、加熱性能が高い加熱領域Ｒだけ第一の目標温度に早く到達する。しかし、加熱領域ＲＬは非画像領域の第二の目標温度から第一の目標温度へ到達せず、さらにはこの第一の目標温度よりも低い温度で画像域を加熱してしまうことになる。
【００３８】
このように板状発熱体２３の加熱性能にバラツキが発生すると、未定着画像と接触するベルト等の温度が、ある領域では低すぎて、画質のムラとして画像品質を低下させてしまうことがある。
【００３９】
上記の例は加熱領域ＲＳの一部に加熱性能が低い加熱領域ＲＬが存在する場合で説明したが、逆に加熱領域ＲＳの一部に加熱性能が高い加熱領域ＲＨが存在する場合もある。この場合、加熱性能の高い加熱領域ＲＨは第一の目標温度よりも高い温度にベルト温度を上げてしまい、他の領域とは異なる定着性として画質のムラが発生したり、場合によっては定着性の不十分な領域が発生してしまうことがある。
【００４０】
図９は、図６に対応した定着ベルト２１の表面温度とそのときの投入電力を示したグラフである。かかる構成では、各加熱領域毎の加熱性能に関する情報を図２に示す加熱性能情報部４０が保持しているため、加熱の際にはこの加熱性能情報部４０の情報を参照して加熱制御部２６が実際の電力投入量を設定する。
【００４１】
加熱性能の低い加熱領域ＲＬが存在する場合は、隣接する加熱領域ＲＳへの投入電力を、図９の投入電力波線で示すように、所定の割合で上げるようにする。この「所定の割合」を加熱性能情報部４０が加熱性能情報として保持しており、加熱制御を行う際に参照し、Ｄｕｔｙ制御における電力投入時の電力投入割合を補正する。
【００４２】
この場合、基準となる加熱性能よりも低い領域に隣接する加熱領域は一律で所定の電力増加量を設定する構成でもよい。しかし、複数の設定量もしくは、連続的な設定量をとる構成にして、電力投入割合を補正した方が、温度ムラを提言することが可能となるためより望ましい。例えば、他の加熱領域よりも１０％加熱性能が低い領域は、隣接する領域のＤｕｔｙ制御量を常に１０％多くすることで、全体のベルト温度を均一にすることが可能となる。
【００４３】
なお、上記は加熱性能の低い領域の場合で例示をしたが、加熱性能が高い領域はその分投入電力の割合が低減するように制御するとよい。
このように、加熱性能が低い加熱領域ＲＬが存在している場合であっても隣接する加熱領域ＲＳの電力を規定電力よりも高く投入することで同じベルト温度に制御している様子を示している。すなわち、加熱性能が低い加熱領域ＲＬがあってもその隣（両隣）の加熱領域Ｒの電力を規定電力よりも高く投入することで不足分を補完することができる。
【００４４】
さらに、加熱性能情報部４０が加熱性能の低い情報を持つ加熱領域ＲＬを記憶しているとき、画像領域の前の領域を加熱するための電力を基準となる電力値よりも大きくする制御を行うことによって補正することもできる。なお、加熱性能の高い加熱領域ＲＨが存在する場合には、その両隣の加熱領域ＲＳにおける投入電力の割合を低減するようにすればよい。
【００４５】
上記実施形態は、加熱性能バラツキが初期的に固定されるという前提で記載したが、経時的に加熱特性が変化する場合がある。このため、加熱性能情報部４０に情報の修正可能として、経時的な温度バラツキを抑制することが可能である。加熱性能の変動を検出する方法としては、所定の電力を印加した際にベルト温度がどの程度昇温するかを測定して修正する方法でも、各発熱部材毎に異なる通電時間を積算した結果から性能低下量を算出して修正する方法でもよい。
【００４６】
ここまでの説明は、加熱性能にバラツキがあった場合、規定よりも低いまたは高い加熱領域があると、その両隣の加熱領域の投入電力を所定の割合だけ加減し、全体のベルト温度を均一にしている。
【００４７】
ところで、本発明では加熱性能にバラツキがある加熱領域がある場合、バラツキのある加熱領域に対して直接規定よりも低いまたは高い投入電力を投入するようにすることができる。そして、定着ベルト２１の表面温度を所望の温度に制御するようにするものであり、次にその説明をする。
【００４８】
図１０は板状発熱体２３のヒータの加熱領域Ｒは規定の電力密度である加熱領域ＲＳに対して、電力密度の高い加熱領域ＲＨが存在する場合のものを示している。かかる状態において、すべての加熱領域に対して同じ条件で電力を投入すると、図１１の点線で示すように、電力密度の高い加熱領域ＲＨが目標温度に早く到達してしまう。そして、その加熱領域ＲＨは温度が高すぎて画像ムラを発生させて画像品質を低下させてしまうことになる。
【００４９】
そこで、図１０に示す加熱性能の高い加熱領域ＲＨは図１２の実線で示す規定の投入電力を所定の割合下げた点線で示す電力を投入するようにしている。この場合の「所定の割合」は加熱性能情報部４０が保持しており、加熱制御を行う際それを参照し、Ｄｕｔｙ制御における電力投入時の電力投入割合を補正する。
【００５０】
この場合、基準となる加熱性能よりも高い加熱領域ＲＨは一律で所定の電力低減量を設定する構成でもよい。しかし、複数の設定量もしくは、連続的な設定量をとる構成にして、加熱性能に合わせた電力投入割合を補正した方が、温度ムラを解消することでより望ましい。例えば、他の加熱領域よりも１０％加熱性能がよい領域は、Ｄｕｔｙ制御量を常に１０％少なくすることで、全体のベルト温度を均一にすることが可能となる。なお、加熱性能の高い領域の場合で例示をしたが、加熱性能が低い領域はその分投入電力の割合が増えるように制御するとよい。
また、かかる制御は、各加熱領域毎に加熱性能に応じたヒータの点灯率（ヒータに電力を印加していた時間的な割合）を設定し、それをテーブル化して加熱性能情報部４０で記憶し、ヒータへの電力設定時に引き出すようにしている。
【００５１】
次に、上記した制御の流れを図１３のフローチャートを用いて説明する。
図１３において、画像形成を開始すると、画像位置情報に加熱領域の特定をする（ステップ１）。そして、特定した加熱領域毎のヒータ投入電力を設定後（ステップ２）、加熱性能情報部４０から加熱領域毎のヒータ性能情報を取り込む（ステップ３）。
【００５２】
次に、加熱領域毎にヒータのバラツキがあるかを判断し（ステップ４）、バラツキのあるヒータがあった場合、加熱領域毎のバラツキを補正するように「点灯率投入電力テーブル」を修正する（ステップ８）。すなわち、各加熱領域毎にバラツキに応じた点灯率が設定され、「点灯率投入電力テーブル」として記憶されており、バラツキがあった場合はテーブルを修正してステップ４に続く。
【００５３】
ステップ４では、画像領域情報部５０からの画像位置情報に基づいて加熱領域を特定し、特定後、加熱領域毎にヒータ投入電力を設定する（ステップ５）。次に、加熱領域毎に「点灯率投入電力テーブル」を参照してステップ５で設定した電力を供給する点灯率を設定し（ステップ６）、その設定した点灯率で加熱領域毎に電力を供給する（ステップ７）。
【００５４】
かくして、規定の加熱性能よりも低い領域のヒータがあった場合、ヒータの点灯率の所定割合が増えるように制御し、逆に、規定の加熱性能よりも高い領域のヒータがあった場合、ヒータの点灯率の所定割合を減らすように制御している。これによって、加熱ムラの発生を抑え、画像品質を良好に保つことができる。
【００５５】
ところで、上記実施形態では加熱性能バラツキが初期的に固定されるという前提で制御することを説明しているが、加熱性能バラツキは次に説明する理由等で経時的に加熱特性が変化する場合がある。すなわち、デジタル加熱では、分割された多くのヒータを使用するため板状発熱体２３それぞれの出力にバラツキが発生する。また、図１５に示すように、初期の段階では定着ベルト２１のヒータである板状発熱体２３への接触が発熱部位２３ａに接している。しかし、経時使用により定着ベルト２１の劣化やトナー汚れ等の膨張でニップが拡大すると、図１６に示すように、定着ベルト２１が板状発熱体２３の発熱部位２３ａから外れた位置に押し当てられる。これによって、板状発熱体２３からの定着ベルト２１への伝熱量が変わるため、ベルト表面温度分布にムラが生じる。なお、符号３１は定着ベルト２１の押し上げ部材である。
【００５６】
また、図１７に示すように、板状発熱体２３の表面に設けたＯＣ層も経時使用で削られる等の磨耗で厚みが薄くなり、これによっても板状発熱体２３からの定着ベルト２１への伝熱量が変わる。これらのバラツキによってベルト表面温度分布にムラが生じ、生じた温度ムラにより、画像の光沢ムラや定着ムラが生じ品質に影響が出る。
【００５７】
次に、発熱体による加熱特性が経時的に変化し、加熱性能のバラツクことに対応した本発明の実施形態について説明する。
図１８は、立上げ時のベルト側の昇温速度を検知して出力補正してヒータごとの出力のばらつきを低減させる実施形態を示す制御フローである。
【００５８】
図１８において、装置が立上げるタイミングで補正値修正を実施するが、まず、立上げ時に補正実施が可能か否かの判断を行う。補正値修正は朝一等の装置が室温程度に下がっているときの立上げ時に行うので、その条件に一致するか否かを加圧ローラ２２の温度から判断している（ステップ１）。なお、本例の場合、加圧ローラ２２が３０℃に達しているか否かで判断している。また、装置が既に温まっていて補正値修正を実施する条件に一致していない場合はステップ９の前回補正値を用いる。
【００５９】
次に、加圧ローラ２２が３０℃未満のとき補正実施が可能と判断され、加熱開始からｔｓｔａｒｔ時間経過したかが判断される（ステップ２）。加熱開始からｔｓｔａｒｔ時間経過した時点において定着部材側である定着ベルト２１の各発熱体位置の温度を読み取る温度センサの値Ｔｓｔａｒｔを記憶領域へ格納する（ステップ３）。次に、計測期間ｔｅｎｄが経過したかが判断される（ステップ４）。計測期間ｔｅｎｄが経過した後に、再度発熱体位置の温度を読み取る温度センサの値Ｔｅｎｄを記憶領域へ格納する（ステップ５）。
【００６０】
また、このタイミングで加熱開始ｔｓｔａｒｔ〜ｔｅｎｄの間で加熱部材の点灯率に変化がなかったか否かを判断する（ステップ６）。ここで言う点灯率とは、単位時間当たりの加熱部材ＯＮ時間を指し、期間中一定値で出力されていることの確認を行う。一定出力でない場合は、ステップ９の前回補正値を用いる。
【００６１】
次に、上記検知結果に基づく昇温速度から、あらかじめ決めてあるテーブル（表１）にしたがって出力補正値を決定する（ステップ７）。
【表１】
2015072443.tif 000003
【００６２】
最後に、決定した出力補正値を用いて次の補正式によって出力に補正をかける（ステップ９）。
補正後点灯Ｄｕｔｙ＝補正前点灯Ｄｕｔｙ×補正係数
【００６３】
なお、点灯Ｄｕｔｙとは制御周期ごとに算出される加熱部材の単位時間当たりの点灯率でのことを指す。この補正を、制御周期ごとに算出される点灯Ｄｕｔｙに毎回実施する。
【００６４】
かくして、発熱体ごとの出力のバラツキを低減させ、そのバラツキに起因する画像の光沢ムラや定着ムラを抑えられる。
図１９及び図２０は、図１８と異なる実施形態を示す制御フローであるが、両者とも図１８と制御の流れがよく似ており、よって説明の重複を避けるため異なる部分について詳しく説明する。
【００６５】
図１９において、図１８と異なる点は図１８のステップ１とステップ２の間の立上げ初期に、加圧側の温度センサ値Ｔｐｒを記憶領域へ格納する（ステップ２）。その後のステップは図１８と同じであるので、図１８のステップ２〜９は１つ繰り下がってステップ３〜１０となっている。
【００６６】
かかる制御では、出力補正値を立上げ初期の加圧部材側である加圧ローラのセンサ温度読み値も加味して算出する。このとき、補正係数決定用のテーブルは表２を用いる。
【表２】
2015072443.tif 000004
【００６７】
また、出力補正の式は、上記式と同じ式を用いる。
このように、出力補正値の決定に立上げ初期の加圧側のセンサ温度の要素を加えることで、より精度のよい制御が得られる。
【００６８】
図２０において、図１８とステップ３とステップ５の内容が異なる。ステップ３では定着ベルト２１の各発熱体位置の温度と加圧ローラ２２の温度センサの値Ｔｓｔａｒｔを読み取り記憶領域へ格納する。ステップ５も同様で、定着ベルト２１の各発熱体位置の温度と加圧ローラ２２の温度センサの値Ｔｅｎｄを読み取り記憶領域へ格納している。
【００６９】
かかる制御では、立上げ時のベルト側の昇温速度と、加圧側の昇温速度をセンサで検知し、検知したベルト側の昇温速度と、加圧側の昇温速度結果から出力補正値を算出する。このとき、補正係数決定用のテーブルは表３を用いる。
【表３】
2015072443.tif 000005
【００７０】
また、出力補正の式も図１９と同様に上記式を用いる。
このように、出力補正値の決定に加圧側の昇温速度の要素を加えることで、より精度のよい制御が得られる。
【００７１】
ところで、発熱体の出力はその配線の長さによってもばらつく。そこで、図１８〜図２０の制御により決定される出力補正値をより高精度するには、各補正値に対して配線長さによる出力のバラツキもプラスする。なお、配線長さによるバラツキのイメージ図を図２１に示す。このとき、出力バラツキは設計段階で配線長さによって判明する内容のため、設計段階で決定される値となり、補正を行う際のテーブルとして表４を用いる。この値を用いて補正する式を以下に示す。
【表４】
2015072443.tif 000006
【００７２】
補正後点灯Ｄｕｔｙ＝補正前点灯Ｄｕｔｙ×配線長さ補正係数×補正係数
さらに、高精度の出力補正値を得るには、あらかじめ測定した発熱体の抵抗値を用いて、出力補正を行うことが好ましい。
【００７３】
発熱体の抵抗値のバラツキは、発熱体作成後に判明する内容のため、発熱体単体にてそれぞれの発熱体の昇温速度を測定し決定される値となる。抵抗値のバラツキの一例を表５に示す。補正を行う際のテーブルを表６に、この値を用いて補正する式を以下に示す。
【表５】
2015072443.tif 000007
【表６】
2015072443.tif 000008
【００７４】
補正後点灯Ｄｕｔｙ＝補正前点灯Ｄｕｔｙ×抵抗ばらつき補正係数×補正係数
かくして、発熱体による加熱特性が経時的に変化しても、そのバラツキに起因する画像品質の低下を抑制することができる。
【００７５】
なお、、出力補正値は発熱体の配線の長さと発熱体の抵抗値との両方の要素を加えて補正してもよい。
【符号の説明】
【００７６】
２０    定着装置
２１    定着ベルト
２２    加圧ローラ
２３    板状発熱体
２６    加熱制御部
４０    加熱性能情報部
Ｐ    記録体
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７７】
【特許文献１】特開平６−９５５４０号公報
【特許文献２】特開２００５−１８１９４６号公報
【特許文献３】特開２００１−３４３８６０号公報
【図１】
2015072443.tif 000009
【図２】
2015072443.tif 000010
【図３】
2015072443.tif 000011
【図４】
2015072443.tif 000012
【図５】
2015072443.tif 000013
【図６】
2015072443.tif 000014
【図７】
2015072443.tif 000015
【図８】
2015072443.tif 000016
【図９】
2015072443.tif 000017
【図１０】
2015072443.tif 000018
【図１１】
2015072443.tif 000019
【図１２】
2015072443.tif 000020
【図１３】
2015072443.tif 000021
【図１４】
2015072443.tif 000022
【図１５】
2015072443.tif 000023
【図１６】
2015072443.tif 000024
【図１７】
2015072443.tif 000025
【図１８】
2015072443.tif 000026
【図１９】
2015072443.tif 000027
【図２０】
2015072443.tif 000028
【図２１】
2015072443.tif 000029