(57)【要約】【課題】定着装置の省エネルギー性を維持しつつ、低コストでコールドオフセットの課題を解決する。【解決手段】定着部材（定着ローラ１２８）の加熱手段は、記録媒体の搬送方向と直交する定着部材の長手方向に複数分割された加熱領域（サーマルヒータ１５６）を有する。加熱制御手段１４２は、未定着画像が記録媒体上に形成される位置に関する情報に応じて、加熱領域毎に独立して定着部材の温度を制御する。非画像領域の加熱温度を画像領域に対応した制御温度より低く制御し（Ｔ２）、かつ、加熱領域毎の非画像領域の割合に応じて、画像領域の定着開始よりも加圧部材の所定回転数前に、非画像領域に対応する加熱領域の加熱温度を昇温制御する（Ｔｓ）。【選択図】図１５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送手段によって搬送されるシート状の記録媒体の画像領域に担持された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、前記定着部材を加熱する加熱手段と、該加熱手段を制御する加熱制御手段とを有し、前記記録媒体を前記定着ニップ部に通すことにより前記記録媒体の前記画像領域に対して前記未定着画像の定着を行う定着装置であって、
前記加熱手段は、前記記録媒体の搬送方向と直交する前記定着部材の長手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、前記未定着画像が前記記録媒体上に形成される位置に関する情報に応じて、前記加熱領域毎に独立して前記定着部材の温度を制御すると共に、前記記録媒体の前記画像領域が形成されていない非画像領域の加熱温度を前記画像領域に対応した制御温度より低く制御し、かつ、前記加熱領域毎の前記非画像領域の割合に応じて、前記画像領域の定着開始よりも前記加圧部材の所定回転数前に、前記非画像領域に対応する前記加熱領域の加熱温度を昇温制御することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記加熱制御手段は、前記画像領域の定着開始前に出力される前記非画像領域を有する画像の枚数及びサイズから算出された平均の前記非画像領域の割合に応じて、当該非画像領域に対応する前記加熱領域の加熱温度を昇温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】
前記加圧部材の温度を検知する温度検知手段を備え、
前記加熱制御手段が、前記温度検知手段により得られた、印刷時の前記非画像領域に対応する前記加圧部材の温度に応じて、前記非画像領域に対応する前記加熱領域の加熱温度を昇温制御することを特徴とする請求項１から２のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項４】
前記加熱制御手段が、前記非画像領域に対応する前記加熱領域の加熱温度を昇温制御するため、前記画像領域の定着開始よりも前記加圧部材の所定回転数前の画像印刷中に、前記非画像領域に対応する前記加熱領域を加熱することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記加熱制御手段が、前記非画像領域に対応する前記加熱領域の加熱温度を昇温制御するため、前記画像領域の定着開始よりも前記加圧部材の所定回転数前に、用紙を通紙せずに一定時間、前記定着部材と前記加圧部材を回転させながら、前記非画像領域に対応する前記加熱領域を加熱することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項６】
前記加熱制御手段が、前記画像領域の定着開始後に出力される印刷画像の画像情報に応じて、前記非画像領域に対応する前記加熱領域の加熱温度を補正しつつ昇温制御することを特徴とする、請求項１から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た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、画像形成装置及び当該画像形成装置に使用する定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、像担持体上に画像情報に基づいてトナー像を形成する。そして該トナー像を用紙やＯＨＰシート等の記録媒体上に転写し、トナー像を担持した記録媒体を定着装置に通す。
【０００３】
これにより、トナー像が熱と圧力により記録媒体上に定着される。定着装置としては、主として熱ローラ方式と、フィルム方式が知られている。さらに、熱ローラ方式の定着ローラの内部に、熱源（ハロゲンヒータ等）を有する内部加熱方式と、定着ローラの外部に熱源を有する外部加熱方式が知られている。
【０００４】
熱ローラ方式の内部加熱方式による定着装置は、熱源によって加熱される定着ローラと、この定着ローラとの間で定着ニップ部を形成する加圧ローラとを有する。画像を担持した記録媒体を定着ニップ部に通すことにより、定着ローラの熱によってトナーが溶融し、加圧ローラの圧力により記録媒体に定着される。
【０００５】
定着ローラは金属製の芯金よりなる構成が一般的であり、加圧ローラは金属製の芯金の表面にゴム等の弾性層を被覆した構成が一般的である。熱ローラ方式の定着装置は、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。
【０００６】
しかしながら、熱ローラ方式の内部加熱方式による定着装置は、定着ローラの熱容量が極めて大きい。このため、内部加熱方式では定着ローラの表面温度が所定の定着温度に達するまでの立ち上げに数分の時間がかかり、画像出力動作を速やかに実行できないという課題がある。
【０００７】
この方式において、画像出力動作を速やかに実行するには、例えば、定着装置の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を行う必要があり、消費エネルギーが多過ぎるという課題があった。
【０００８】
この待機時余熱を削減もしくは低減して省エネルギー化を実現するために、近年においては、例えば特許文献１（特開２００１−３４３８６０号公報）の図３、６、１８、２２に記載されているような外部加熱方式が提案されている。
【０００９】
これは、定着のための熱量は、定着ローラの表層近傍にのみ蓄熱された熱で足りるとの考えに基づくものであり、内部から加熱して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。
【００１０】
特許文献１の定着装置（図１２）は、用紙の幅方向に等間隔で配置された複数のサーマルヒータを有し、各サーマルヒータ１５６を画像情報に応じて独立に加熱（便宜上「デジタル式加熱」と呼称する）することで省エネルギー化を実現するようにしている。
【００１１】
なお、「デジタル式加熱」は、用紙幅方向の加熱手段としての複数のサーマルヒータを独立にオン・オフ制御するという意味である。従って、「デジタル式加熱」の概念には、用紙幅方向に所定長で延びると共に、用紙幅方向で複数の加熱領域を有するハロゲンヒータ等の加熱手段も含まれる。
【００１２】
特許文献１（特開２００１−３４３８６０号公報）の図３、６、１８、２２に記載された外部加熱方式の定着装置は、定着ローラの外周面に接触するサーマルヒータやヒートローラで定着ローラを加熱する構成を有する。
【００１３】
定着装置の立ち上がり時間を短くし省エネルギーを実現できる他の方式として、従来、ベルト及びフィルム方式がよく用いられている。この方式では、断熱ローラを外部から加熱する方式や、さらに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。
【００１４】
フィルム方式は、例えば特許文献２（特開平６−９５５４０号公報）に記載されているように、薄肉円筒状の耐熱性フィルムに接触する板状加熱体に、加圧ローラが対向配置されている。そして板状加熱体と加圧ローラとの間に、フィルムと記録媒体を密着状態で挟み込み、熱エネルギーを記録媒体に与える構成である。
【００１５】
フィルムが約１００μｍ程度と薄いため、実質的に立ち上げ時間は熱容量の小さい板状加熱体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。
【００１６】
特許文献２（特開平６−９５５４０号公報）にはさらに、記録媒体上に形成された画像にあわせて、加熱体の制御温度と加熱域を変化させる構成が開示されている。これにより、非画像領域（画像形成領域における画像が存在しない部分）へのエネルギー供給を削減し、省エネルギーを可能とする。
【００１７】
同じくフィルム方式の特許文献３（特開２００５−１８１９４６号公報）では、サーマルヘッドの発熱体のドット状発熱素子ごとの温度を測定して適正な熱を供給する。これにより、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て省エネルギーを可能とする。
【００１８】
（外部加熱方式での画像領域の選択的加熱の場合の課題）
特許文献１（特開２００１−３４３８６０号公報）の外部加熱方式の定着装置は、省エネルギーのため画像領域を選択的に加熱する。また、非画像領域と接触する定着ローラの表面温度を、通紙タイミングに遅れないように所定の定着設定温度に上昇させるため、当該定着設定温度よりも低い第２の設定温度を目標温度として制御する構成が開示されている。
【００１９】
以下、特許文献１の定着装置における課題を説明する。なお、以下の説明では加熱手段であるヒータの分割数は簡略のため２とし、かつ、画像領域と加熱領域とが一致しているものとする。一般的には、ヒータの分割数は３以上の複数個であり、またヒータの位置と画像位置とは必ずしも一致しない。
【００２０】
デジタル式加熱の定着装置は、トナーが付着している画像領域  （加熱領域）を定着温度で加熱するのに対して、非画像領域（非加熱領域）はそれよりも低い温度で加熱することで省エネルギー性を確保する。このため、通常の定着装置と比較して、加圧ローラの温度偏差（特に主走査方向）が大きくなる。
【００２１】
加圧ローラの内部にはヒータ等の熱源が無く、またその表面温度は温度センサ等により制御を行っていないものとする。この場合、画像領域の加熱領域に相当する加圧ローラの温度は、加熱ローラからの熱により通紙に伴い上昇する。これに対して、主走査方向の内、非画像領域が続く連続非加熱領域に相当する加圧ローラの温度は上昇しない（図９参照）。
【００２２】
従って、図１０に示す例のように、主走査方向の内、ヒータＢに対応する位置に画像パターンのない領域（＝連続非画像領域）のある印刷パターン（印刷画像ｘ）を連続印刷すると、加圧ローラの温度が低下する。
【００２３】
そして、その直後に全面に画像パターンのある印刷パターン（印刷画像ｚ）を印刷すると、「コールドオフセット」が発生する。「コールドオフセット」とは、熱ローラ定着方式において、トナーと用紙との界面付近が充分溶けないことにより、トナー画像の一部が静電吸着によって取り去られることであり、低温オフセットとも言う。
【００２４】
すなわち、連続印刷時には省エネルギー性を確保するために、ヒータＢを点灯させない制御を行うため、連続印刷後の加圧ローラ温度（Ｔ）が、図１１に示すように、ヒータＢに対応する位置（加熱領域ｂ）で、Ｔ  ＜  Ｔ’となる。ここでＴ’は、加熱ローラの温度が目標温度に制御されているときに、コールドオフセットの発生する加圧ローラ温度である。
【００２５】
一方、図１０の用紙幅方向（主走査方向）に連続した加熱領域と連続した非加熱領域を有する印刷画像ｙを連続印刷した後に、前記印刷画像ｚを連続印刷しても、コールドオフセットは発生しない。主走査方向に連続した画像（用紙全幅画像）がある印刷パターン（印刷画像ｙ）の場合、用紙全幅画像に対応する非画像領域の温度を第２の目標温度（Ｔ２）に制御する。
【００２６】
このため、連続印刷後の加圧ローラ温度（Ｔ）はヒータＡ部もヒータＢ部も、Ｔ’＜Ｔ２＜Ｔ＜Ｔ１になるためである。なお、Ｔ１は用紙全幅画像に接する定着ローラの第１の目標温度である。
【００２７】
前記課題に対し、下記特許文献４、５の技術が知られている。
特許文献４（特開２０１２−１７３４６２号公報）は加熱領域が異なる３本のヒータランプを使用して加熱ローラを加熱する。印刷対象の画像データからページ毎に画像濃度等の画像情報を求め、当該画像情報に基づいて、３本のヒータランプのオン・オフを切り替えることで各加熱領域に最適な定着温度を提供する。これにより、定着性能を向上させつつ、省電力効果を向上させる。
【００２８】
特許文献５（特開２０１２−１０３６７２号公報）は、定着後記録媒体温度が一定になるように、加圧部材温度に基づいて、定着温度をフィードバック制御する。これにより、略一定の定着後記録媒体温度が実現されることに由来する定着品質の安定化を実現する。また、定着部材設定温度を一定とせずに変化させることや、低熱容量記録媒体については、高熱容量記録媒体よりも低い定着部材設定温度を設定することなどに由来して、過剰なエネルギー消費の低減化を実現する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
デジタル式加熱定着装置は、トナーが付着している画像領域  （加熱領域）を定着温度で加熱するのに対して、非画像領域（非加熱領域）はそれよりも低い温度で加熱する。これにより省エネルギー性を確保できる反面、コールドオフセットが発生するという課題がある。
【００３０】
すなわち、低い温度で加熱される非画像領域（非加熱領域）が副走査方向に延びた画像の印刷が多数枚連続すると、加圧ローラの主走査方向の温度偏差が大きくなる。そうすると、連続印刷後に画像パターンが切り替わった際にコールドオフセットが発生する場合がある。
【００３１】
本発明は以上の課題に鑑み、デジタル式加熱定着装置の省エネルギー性を維持しつつ、低コストで前記コールドオフセットの課題を解決し、いかなる画像パターンを印刷しても、定着性にムラのない良好な画像出力を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
前記課題を解決するため、本発明は、搬送手段によって搬送されるシート状の記録媒体の画像領域に担持された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、前記定着部材を加熱する加熱手段と、該加熱手段を制御する加熱制御手段とを有し、前記記録媒体を前記定着ニップ部に通すことにより前記記録媒体の前記画像領域に対して前記未定着画像の定着を行う定着装置であって、前記加熱手段は、前記記録媒体の搬送方向と直交する前記定着部材の長手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、前記未定着画像が前記記録媒体上に形成される位置に関する情報に応じて、前記加熱領域毎に独立して前記定着部材の温度を制御すると共に、前記記録媒体の前記画像領域が形成されていない非画像領域の加熱温度を前記画像領域に対応した制御温度より低く制御し、かつ、前記加熱領域毎の前記非画像領域の割合に応じて、前記画像領域の定着開始よりも前記加圧部材の所定回転数前に、前記非画像領域に対応する前記加熱領域の加熱温度を昇温制御することを特徴とする定着装置である。
【発明の効果】
【００３３】
本発明は、非画像領域の加熱温度を画像領域に対応した制御温度より低く制御し、かつ、加熱領域毎の非画像領域の割合に応じて、画像領域の定着開始よりも加圧部材の所定回転数前に、非画像領域に対応する加熱領域の加熱温度を昇温制御するので、省エネルギー化を実現すると共に、コールドオフセット、光沢ムラ、定着ムラ等を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】画像形成ユニットを示す概略構成図である。
【図３Ａ】定着装置の概略断面図である。
【図３Ｂ】定着装置の要部斜視図である。
【図４】制御手段のブロック図である。
【図５】（ａ）は他の実施形態に係る定着装置の概略断面図、（ｂ）はサーマルヒータの平面図である。
【図６】他の実施形態に係る定着装置の概略断面図である。
【図７】（ａ）（ｂ）は画像形成パターン例を示す平面図である。
【図８】（ａ）（ｂ）は画像形成パターン例を示す平面図である。
【図９】定着ローラ表面上にある任意の参照点の温度変化を示すグラフである。
【図１０】印刷画像の例である。
【図１１】加圧ローラの温度推移の例を示すグラフである（従来例１）。
【図１２】加熱ローラの温度と画像光沢度の関係を示したグラフである。
【図１３】加圧ローラの温度と定着強度との関係を示したグラフである。
【図１４】加圧ローラの温度推移の例を示すグラフである（従来例２）。
【図１５】実施例１に係る定着装置の作動を示すフローチャートである。
【図１６】実施例１に係る定着装置の加圧ローラの温度推移の例を示すグラフである。
【図１７】加圧ローラの温度と加熱必要枚数との関係を示すグラフである。
【図１８】用紙熱容量を大小異ならせた場合の、印刷枚数と加圧ローラの温度との関係を示すグラフである。
【図１９】用紙温度を高低異ならせた場合の、印刷枚数と加圧ローラの温度との関係を示すグラフである  。
【図２０】加圧ローラに温度検知センサを配設した定着装置の概略断面図である。
【図２１】用紙における温度検知部の位置を示す図である。
【図２２】実施例３に係る定着装置の作動を示すフローチャートである。
【図２３】制御目標温度テーブルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
（画像形成装置）
図１は、本発明の一実施形態を採用した画像形成装置としてのプリンタを示している。同図においてプリンタ１００は、イエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナー像を生成するための４個の画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋを備えている。各画像形成ユニット１は、互いに異なる色のトナーであるイエロトナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーを用いていることを除いては、それぞれ同様に構成されている。
【００３６】
イエロトナー像を生成するための画像形成ユニット１Ｙを例に取ると、図２に示すように画像形成ユニット１Ｙは感光体ユニット２Ｙ及び現像ユニット７Ｙを有している。これ等感光体ユニット２Ｙ及び現像ユニット７Ｙは、画像形成ユニット１Ｙとして一体的にプリンタ１００の装置本体に対して着脱可能に構成されている。ただし画像形成ユニット１Ｙを装置本体から取り外した状態では、現像ユニット７Ｙを感光体ユニット２Ｙに対して着脱することができる。
【００３７】
画像形成ユニット１の下方には光書込装置２０が配設されている。この光書込装置２０は、画像情報に基づいてレーザ光Ｌを各画像形成ユニット１の像担持体である感光体ドラム３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋに照射する。
【００３８】
これにより、各感光体ドラム３上にそれぞれイエロ、シアン、マゼンタ、ブラック用の静電潜像が形成される。なお光書込装置２０は、本実施形態では光源から照射されたレーザ光Ｌをモータによって回転駆動されるポリゴンミラー２１によって偏向させながら複数の光学レンズやミラーを介して各感光体ドラム３に照射するものである。しかし、これに代えてＬＥＤアレイによる光走査を行うものを採用してもよい。
【００３９】
光書込装置２０の下方には、第１給紙カセット３１及び第２給紙カセット３２が鉛直方向に重なるように設けられている。各給紙カセット３１，３２内には、それぞれ記録媒体である用紙Ｐａが複数枚重ねられた用紙束の状態で収容されており、最上位の用紙Ｐａには第１給紙ローラ３１ａ、第２給紙ローラ３２ａがそれぞれ当接している。
【００４０】
第１給紙ローラ３１ａが不図示の駆動手段によって図１の反時計回り方向に回転駆動されると、第１給紙カセット３１内の最上位の用紙Ｐａが給紙路３３に向けて給送される。また、第２給紙ローラ３２ａが不図示の駆動手段によって図１の反時計回り方向に回転駆動されると、第２給紙カセット３２内の最上位の用紙Ｐａが給紙路３３に向けて給送される。
【００４１】
給紙路３３内には複数の搬送ローラ対３４が配設されており、給紙路３３に給送された用紙Ｐａは搬送ローラ対３４のローラ間に挟持されつつ給紙路３３内を下方から上方に向けて搬送される。給紙路３３の末端にはタイミングローラ対３５が配設されている。
【００４２】
タイミングローラ対３５は、搬送ローラ対３４から送られてくる用紙Ｐａを挟持するとすぐにその回転を一時停止させ、所定のタイミングで用紙Ｐａを後述する２次転写ニップに向けて送り出す。
【００４３】
各画像形成ユニット１の上方には、中間転写ベルト４１を張架しつつ反時計回り方向に走行駆動させる転写装置４０が配設されている。転写装置４０は中間転写ベルト４１の他、ベルトクリーニングユニット４２、第１ブラケット４３、第２ブラケット４４、４個の１次転写ローラ４５Ｙ，４５Ｍ，４５Ｃ，４５Ｋを備えている。
【００４４】
また転写装置４０は、２次転写バックアップローラ４６、駆動ローラ４７、補助ローラ４８、テンションローラ４９等を備えている。中間転写ベルト４１は各ローラに張架されながら駆動ローラ４７の回転駆動によって反時計回り方向に走行駆動される。
【００４５】
各１次転写ローラ４５は、走行駆動される中間転写ベルト４１を各感光体ドラム３との間に挟み込んでそれぞれ１次転写ニップを形成している。中間転写ベルト４１の内周面にトナーと逆極性の例えばプラスの転写バイアスが印加される。
【００４６】
中間転写ベルト４１はその走行移動に伴い各色用の１次転写ニップを通過していく過程で、その外周面に各感光体ドラム３上のイエロトナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像、ブラックトナー像がそれぞれ重ね合わせられるように１次転写される。これにより中間転写ベルト４１上に４色重ね合わせトナー像が形成される。
【００４７】
２次転写バックアップローラ４６は、中間転写ベルト４１の外周面側に配設された２次転写ローラ５０との間に中間転写ベルト４１を挟み込んで２次転写ニップを形成している。
【００４８】
タイミングローラ対３５は、中間転写ベルト４１上の４色重ね合わせトナー像に同期させるタイミングで、用紙Ｐａを２次転写ニップに向けて給送する。
【００４９】
中間転写ベルト４１上の４色重ね合わせトナー像は、２次転写バイアスが印加される２次転写ローラ５０と２次転写バックアップローラ４６との間に形成される、２次転写電界やニップ圧の影響により、２次転写ニップ内で用紙Ｐａに一括して２次転写される。そして４色重ね合わせトナー像は、用紙Ｐａの白色と相俟ってフルカラートナー像となる。
【００５０】
２次転写ニップを通過しても用紙Ｐａに転写されずに中間転写ベルト４１上に残った転写残トナーは、ベルトクリーニングユニット４２によってクリーニングされる。ベルトクリーニングユニット４２は、クリーニングブレード４２ａを中間転写ベルト４１の外周面に当接させてこれにより中間転写ベルト４１上の転写残トナーを掻き取って除去する。
【００５１】
２次転写ニップの上方には定着装置６０が配設されている。定着装置６０はハロゲンランプ等の熱源を内包する加圧ローラ１３０と定着ベルトユニット６２とを備えている。定着ベルトユニット６２は、定着ベルト６４、加熱手段で加熱される定着部材としての定着ローラ１２８、テンションローラ６５、駆動ローラ６６等を有している。
【００５２】
そして、定着ベルト６４を各ローラ６５，６６，１２８によって張架しつつ反時計回り方向に走行移動させ、この走行移動の過程で定着ベルト６４は定着ローラ１２８によって裏面側から加熱される。加熱された定着ベルト６４の定着ローラ１２８掛け回し箇所には、時計回り方向に回転駆動される加圧ローラ１３０が外周面側から圧接している。これにより加圧ローラ１３０と定着ベルト６４とが圧接する定着ニップ部が形成されている。
【００５３】
定着ベルト６４の外周面側には不図示の温度センサが定着ベルト６４の表面と所定の間隔を介して対向配置されており、この温度センサは定着ニップ部に進入する直前の定着ベルト６４の表面温度を検知し、検知結果は不図示の定着電源回路に送られる。
【００５４】
定着電源回路はこの検知結果に基づいて熱源６３ａや定着ローラ１２８に内包される不図示の熱源に対する電力の供給をオン・オフ制御しており、これにより定着ベルト６４の表面温度が約１４０℃に維持されている。
【００５５】
２次転写ニップを通過した用紙Ｐａは、中間転写ベルト４１から分離された後に定着装置６０に送られ、定着装置６０内の定着ニップ部に挟持されつつ下方から上方に向けて搬送される過程で定着ベルト６４及び定着ローラ１２８によって加熱される。
【００５６】
そして、用紙Ｐａはさらに押圧されてフルカラートナー像が用紙Ｐａに定着される。このようにして定着処理が施された用紙Ｐａは、排紙ローラ対６７により機外へと排出され、装置本体の上面に形成されたスタック部６８に順次スタックされる。
【００５７】
転写装置４０の上方には、イエロトナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーを収容するトナー補給手段としての４個のトナーカートリッジ１９Ｙ，１９Ｍ，１９Ｃ，１９Ｋが配設されている。
【００５８】
各トナーカートリッジ１９内の各色トナーは、各画像形成ユニット１内の各現像ユニット７で使用されるトナー色に応じてそれぞれ適宜供給される。各トナーカートリッジ１９は、各画像形成ユニット１とは独立して装置本体に対してそれぞれ着脱可能に構成されている。
【００５９】
中間転写ベルト４１と定着装置６０との間の部位には、プリンタ１００の装置本体内部の温度を検知する機内温度検知手段としてのサーミスタ７１が配設されている。また、トナーカートリッジ１９の近傍には、トナー温度検知手段としての温度センサ７２が配設されている。
【００６０】
サーミスタ７１及び温度センサ７２の検知結果は後述する制御手段８０に送られる。なお、温度センサ７２の配設位置は、トナー補給経路の近傍であってもよい。
【００６１】
再び図２に戻って、感光体ユニット２Ｙは、潜像担持体である感光体ドラム３Ｙ、ドラムクリーニング装置４Ｙ、不図示の除電装置、帯電装置５Ｙ等を有している。帯電装置５Ｙは、不図示の駆動手段によって時計回り方向に回転駆動される感光体ドラム３Ｙの表面を一様に帯電させる（例えば−６９０Ｖ）。
【００６２】
本実施形態では、不図示の電源によって帯電バイアスが印加されつつ反時計回り方向に回転駆動される帯電ローラ６Ｙを感光体ドラム３Ｙに近接させることで感光体ドラム３Ｙを一様に帯電させる方式の帯電装置５Ｙを用いている。
【００６３】
帯電ローラ６Ｙに代えて、帯電ブラシを当接させるもの、スコロトロンチャージャのようにチャージャ方式によって感光体ドラム３Ｙを一様に帯電させるものを用いてもよい。
【００６４】
帯電装置５Ｙによって一様に帯電された感光体ドラム３Ｙの表面は、光書込装置２０から発せられるレーザ光Ｌによって露光走査され、イエロ用の静電潜像が形成される。
【００６５】
感光体３Ｙはレーザ光Ｌで露光された領域のみ表面電位が低下し（例えば−５０Ｖ）、静電潜像が形成される。静電潜像は感光体３Ｙが回転することで、現像ユニット７Ｙの現像ローラ１２Ｙと対向する現像領域まで搬送される。
【００６６】
現像ユニット７Ｙは、第１の搬送スクリュ８Ｙ、不図示のトナー補給口、分散マグネット１０１Ｙ（特開２０００−８９５５０号公報参照）などが設けられた第１の現像剤循環搬送通路９Ｙを有する。また、現像ユニット７Ｙは、第２の搬送スクリュ１１Ｙ、透磁率センサからなるトナー濃度センサ１０Ｙ、現像ローラ１２Ｙ、ドクターブレード１３Ｙなどが設けられた第２の現像剤循環搬送通路１４Ｙを有する。
【００６７】
現像剤循環搬送通路９Ｙ、１４Ｙは、両端（図２の手前と奥の端）の連絡口で互いに繋がっており、マイナス帯電性のＹトナーと磁性キャリアからなる不図示のＹ現像剤が内包されている。第１の搬送スクリュ８Ｙは不図示の駆動手段で回転し、第１の搬送通路９ＹにあるＹ現像剤を図２の奥側から手前側に搬送する。
【００６８】
手前側に搬送されたＹ現像剤は手前側の連絡口で第２の搬送通路１４Ｙへ移動する。第２の搬送スクリュ１１Ｙも同様に回転し、第２の搬送通路１４Ｙに来たＹ現像剤を図２の手前側から奥側へ搬送する。
【００６９】
搬送途中のＹ現像剤は、第２の搬送通路１４Ｙの底部に固定されたトナー濃度センサ１０Ｙで、そのトナー濃度を検知される。第２の搬送通路１４Ｙの上方には現像ローラ１２Ｙが第２の搬送スクリュ１１Ｙと平行に配置されている。
【００７０】
現像ローラ１２Ｙは、図２で反時計回り方向に回転する非磁性の現像スリーブ１５Ｙと、現像スリーブ１５Ｙに内包された回転しないマグネットローラ１６Ｙで構成される。第２の搬送通路１４Ｙ内を搬送されるＹ現像剤の一部は、マグネットローラ１６Ｙの磁力により現像スリーブ１５Ｙの表面に汲み上げられる。
【００７１】
現像スリーブ１５Ｙには微小な隙間を保持してドクターブレード１３Ｙが対向して設けられており、汲み上げられたＹ現像剤はドクターブレード１３Ｙの先端を通過する際にその層厚（汲み上げ量）が規制される。ドクターブレード１３Ｙの先端を通過したＹ現像剤は、感光体３Ｙと対向する現像領域まで搬送される。
【００７２】
現像スリーブ１５Ｙに印加された現像電位（例えば−５５０Ｖ）と、感光体３Ｙの露光部の表面電位（例えば−５０Ｖ）との電位差により、現像領域に搬送されたＹ現像剤中のＹトナーのみが、感光体３Ｙの露光部にのみ付着する。
【００７３】
これにより、感光体３Ｙ上にＹトナー像が形成される。この現像によりＹトナーを消費したＹ現像剤は、第２の搬送通路１４Ｙに戻される。そして、第２の搬送スクリュ１１Ｙで図２の奥側へ搬送され、奥側の連絡口で第１の搬送通路９Ｙに移動される。
【００７４】
第１の搬送通路９Ｙに戻されたＹ現像剤は、不図示のトナー補給口にてトナーを新たに補給される。トナー補給口の下流にはトナーを分散するための分散マグネット１０１Ｙが配設されており、この分散マグネット１０１Ｙによって搬送通路９Ｙから引き寄せられた現像剤が壁（穂）を形成するように構成されている。
【００７５】
補給トナーはこの現像剤の壁（穂）に塞き止められ、現像剤中に分散される。補給トナーが十分に分散供給されたＹ現像剤は、再び第１の搬送スクリュ８Ｙで図２の手前側に搬送され、前記と同様に第２の搬送スクリュ１１Ｙを介して現像スリーブ１５Ｙに供給される。
【００７６】
感光体３Ｙ上に形成されたＹトナー像は、図１の中間転写ベルト４１上に中間転写される。この中間転写後に、感光体３Ｙの表面に残留した廃トナーは、ドラムクリーニング装置４Ｙによって除去される。廃トナーが除去された感光体３Ｙは除電装置１７Ｙにより除電され、次の画像形成を行うために帯電装置５Ｙによって帯電される。
【００７７】
以上が本発明の一実施形態としての画像形成装置の概略である。次に、前記定着装置６０の実施形態について更に詳細に説明する。
（定着装置）
本発明の一実施形態としての定着装置６０は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、外部加熱方式である。なお、同図において、図１の定着ベルト６４や駆動ローラ６６は図示省略している。定着ローラ１２８と、当該定着ローラ１２８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１３０と、加熱手段としてのサーマルヒータ１５６とを有する。このサーマルヒータ１５６と電源１４０とによって外部加熱手段が構成されている。
【００７８】
サーマルヒータ１５６は、用紙Ｐａの幅方向に配置された複数（本実施形態では７つ）のヒータからなる加熱領域を有する。各ヒータは電源１４０に並列に接続されて、定着ローラを独立して加熱可能とされている。
【００７９】
定着ローラ１２８の定着ニップ部ＳＮの下流側であって、かつ、サーマルヒータ１５６の上流側に、定着ローラ１２８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１３４が配設されている。また、サーマルヒータ１５６に対して、その温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタ１３６が取り付けられている。
【００８０】
そして、サーミスタ１３４とサーミスタ１３６の検知信号が加熱制御手段１４２に入力される。加熱制御手段１４２は当該入力信号に基づいて電源１４０を制御し、サーマルヒータ１５６がサーミスタ１３４、１３６の検知情報に基づいて制御される。
【００８１】
（加熱制御手段）
加熱制御手段１４２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。図４は当該加熱制御手段１４２を含む制御手段のブロック図である。制御手段８０は、画像情報をはじめ、サーミスタ１３４、１３６の検知情報や、サーミスタ７１及び温度センサ７２からの検知温度情報をそれぞれ取り込む。画像情報には、記録媒体としての用紙Ｐａ上に形成される未定着画像の位置に関する情報も含まれる。そして加熱制御手段１４２によって、後述の図１５、図２２のフローチャートが実行されるようになっている。
【００８２】
また制御手段８０は、現像ローラ１２を回転駆動する不図示のモータの速度情報を取り込み、プリンタ１００の駆動系を制御して連続動作と間欠動作とを切り替える。制御手段８０にはＲＯＭ８１が設けられ、当該ＲＯＭ８１に速度情報や現像ローラ１２の走行距離が所定時間（例えば１０秒）毎に記憶されるように構成されている。
【００８３】
（定着ローラ）
定着ローラ１２８は、外径が４０ｍｍで厚みが１ｍｍのアルミニウム製の芯金１２８ａと、この芯金１２８ａの表面に被覆された断熱層１２８ｂを有している。断熱層１２８ｂはシリコンゴムで形成されており厚みは３ｍｍである。断熱層１２８ｂは、その断熱機能をより高めるために、熱の逃げが少ない発泡シリコンゴムで形成してもよい。
【００８４】
定着ローラ１２８の断熱層１２８ｂの上にはニッケルからなる良熱伝導層１２８ｃが形成されている。この良熱伝導層１２８ｃ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１２８ｂより高ければよい。定着ローラ１２８に良熱伝導層１２８ｃを形成することで、サーマルヒータ１５６の発熱むらによる定着ローラ１２８の表面温度の局部的な温度むらが低減される。
【００８５】
また、良熱伝導層１２８ｃの機能によって、サーマルヒータ１５６が加熱する領域よりもやや広い領域の温度が上昇するため、若干の画像とのずれを補償することができるという利点もある。換言すれば、サーマルヒータ１５６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自由度が大きいという利点がある。
【００８６】
また、定着ベルト６４を使用しないで定着ローラ１２８を直接用紙Ｐａに接触させる場合、良熱伝導層１２８ｃの表面に離型層１２８ｄを形成してもよい。離型層１２８ｄは、例えばＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂により厚みが５〜３０μｍ程度に形成する。これにより、定着ローラ１２８の耐久性を高め、離型性を確保することができる。
【００８７】
（加圧ローラ）
加圧ローラ１３０は、外径が４０ｍｍで厚みが２ｍｍの鉄製の芯金１３０ａと、この芯金１３０ａの表面に被覆された弾性層１３０ｂを有している。弾性層１３０ｂ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１３０ｂ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。
【００８８】
加圧ローラ１３０は不図示の付勢手段により定着ローラ１２８に圧接されている。サーマルヒータ１５６は不図示の付勢手段により定着ローラ１２８の表面に押し当てられている。
【００８９】
（定着装置の変形例１）
前述した第１実施形態ではサーマルヒータ１５６を定着ローラ１２８の表面に接触させて加熱する接触加熱方式として構成としたが、外部加熱手段を例えば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。
【００９０】
ＩＨ方式では、加熱用のコイルを定着ローラの長手方向に多数配置することで加熱領域や加熱量を制御する構成とする。或いは、消磁用二次コイル等の磁束をキャンセルする部材を定着ローラの長手方向に多数配置することで加熱領域や加熱量を制御する構成にする。
【００９１】
また、非接触加熱方式は、ＩＨ方式ではなく、外部加熱手段をハロゲンヒータと集光ミラーで構成し、ハロゲンヒータの熱を集光ミラーによって定着ローラの表面に供給する方式としてもよい。この方式においても画像情報に基づいて定着ローラの表面温度を制御できるため、前記と同様の定着不良防止機能を得ることができる。また、加熱用レーザを光学系を介して定着ローラの表面に照射する方式としてもよい。
【００９２】
（定着装置の変形例２）
本発明の実施形態に係る定着装置は、図３Ａ、図３Ｂの外部加熱方式の定着ローラ１２８を使用するものに限らず、図５及び図６の様な内部加熱方式の筒状の定着ベルト１３８を使用した定着装置６０Ａ、６０Ｂとすることも可能である。
【００９３】
図５及び図６の内部加熱方式による定着装置６０Ａ、６０Ｂでは、サーマルヒータ１５６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。サーマルヒータ１５６を定着ベルト１３８の内部に配置し、その熱で定着ベルト１３８の温度を上昇させることで、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。
【００９４】
サーマルヒータ１５６は図５（ｂ）に示すように用紙搬送方向と直角方向に複数分割された加熱領域を有しており、前記図３Ａ、図３Ｂと同様、各加熱手段としてのサーマルヒータ１５６の温度は独立に加熱制御が可能である。
【００９５】
定着ベルト１３８は、外径が４０ｍｍで厚みが４０μｍのＳＵＳ製の基体１３８ａと、この基体１３８ａの表面に被覆された弾性層１３８ｂを有している。弾性層１３８ｂは、シリコンゴムで形成されており厚みは１００μｍである。定着ベルト１３８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１３８ｃが形成されている。また、定着ベルトの基体１３８ａはＳＵＳ製に代えてポリイミド等の樹脂製としてもよい。
【００９６】
定着ベルト１３８の内部には、図５（ａ）のように、定着ベルト１３８の軸線方向に延びた支持部材１６１が配設されている。そして定着ベルト１３８の内周側の大部分が、この支持部材１６１によって摺動自在に支持されている。
【００９７】
また、定着ベルト１３８の内部には、定着ニップ部ＳＮの箇所に押圧部材１６０が配設されている。さらに、当該押圧部材１６０の上流側に位置してサーマルヒータ１５６が配設されている。そして、これら押圧部材１６０とサーマルヒータ１５６の長手方向両端部が、定着ベルト１３８の両端側方に配設された不図示の外部材と接続されて、前記定着ベルト１３８を支持している。
【００９８】
なお、図６のように、前記板状サーマルヒータ１５６は押圧部材としても機能するように、定着ニップ部ＳＮの箇所に配置した構成としてもよい。この場合、図５（ａ）の押圧部材１６０を省略できて部品点数を削減可能である。
【００９９】
（定着装置の基本作動）
定着装置６０は以上のように構成されている。この定着装置６０は、以下に述べるように、画像情報に応じて各ヒータを制御することによって、省エネルギー化を実現すると共に、連続印刷後に画像パターンが切り替わった際のコールドオフセットや、光沢ムラ、定着ムラを防止する。
【０１００】
加熱制御手段１４２は、用紙Ｐａに画像を形成するための画像情報に基づいて、サーマルヒータ１５６の加熱割合を変化させる。この制御動作の一例を以下に示す。
【０１０１】
図７（ａ）（ｂ）は、用紙Ｐａ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ｃ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ｃでは定着が必要であるが、画像領域ａ、ｃ以外の非画像領域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。
【０１０２】
不図示の画像処理装置から前記パターンの画像情報が加熱制御手段１４２へ入力されると、加熱制御手段１４２は、定着ローラ１２８を所定温度に制御する。すなわち、非画像領域ｂに対応する定着ローラ１２８の部位の温度が、画像領域ａ、ａ’に対応する定着ローラ１２８の部位の温度よりも低くなるように定着ローラ１２８を制御する。ここで、画像領域又は非画像領域に「対応」するとは、定着ローラ１２８が密着する位置という意味である。
【０１０３】
すなわち、画像領域ａに対応する部位ではサーマルヒータ１５６の全域に定着温度が得られる電力ＰＷ１を供給し、非画像領域ｂに対応する部位では前記ＰＷ１よりも小さい電力ＰＷ２を供給する。そして用紙後端画像領域ａ’に対応する部位では、再び定着温度が得られる電力ＰＷ１を供給する。
【０１０４】
この際、実際の供給電力は、図中の斜線部の様に画像領域が定着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る。画像領域が定着ニップ部に入ってからサーマルヒータ１５６を加熱すると、サーマルヒータ１５６の温度の立ち上がりが遅れてコールドオフセット等の問題が発生する。
【０１０５】
サーマルヒータ１５６の周方向の発熱長さや、発熱体自体の昇温時間を考慮して、所定の予備加熱領域を設定することにより、コールドオフセット等を防止する。なお、予備加熱領域は省エネルギーの観点から必要最低限にするのが望ましい。
【０１０６】
図８（ａ）は、用紙Ｐａ上に、搬送方向と垂直な定着部材の長手方向に、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。この場合にも同様に、加熱制御手段１４２は、非画像領域ｄに対応する定着ローラ１２８の部位の温度が、画像領域ｃに対応する定着ローラ１２８の部位の温度よりも低くなるように加圧ローラ１３０を制御する。
【０１０７】
すなわち、画像領域ｃに対応する部位ではサーマルヒータ１５６に制御目標温度Ｔｓに対応する定着温度が得られる電力ＰＷ１を供給し、非画像領域ｄに対応する部位では前記電力ＰＷ１よりも小さい供給電力ＰＷ２を低減する。この場合も、前記同様に、斜線部で示す予備加熱領域が必要となる。
【０１０８】
制御方法としては、非画像領域ｂ、ｄに対応する部位で、電源１４０による電力供給を完全に停止（オフ、ＰＷ２＝０）してもよい。しかし、サーマルヒータ１５６の温度が極端に下がり過ぎると、環境条件等によって、次の画像領域到来時に定着ニップ部ＳＮの定着温度への立ち上がりが間に合わないことがある。
【０１０９】
このため、図９に示すように、画像領域に対応する第１の目標温度（Ｔ１）よりも低いが、室温よりは所定温度以上の第２の目標温度（Ｔ２）に定着部材温度を保つように制御する事が望ましい。
【０１１０】
このように非画像領域ｂに対応する部位でも給電は行なわれるが、供給電力は削減される。すなわち、図９の領域Ｐの供給電力よりも領域Ｐ’での供給電力が小さくなるため、省エネルギー化が可能となる。
【０１１１】
以上、本発明の実施形態に係る画像形成装置と定着装置の構成と基本作動について説明した。次に、本発明の定着装置によりコールドオフセット、光沢ムラ、定着ムラを防止するための実施例１〜６について説明する。
【０１１２】
（実施例１）
まず、定着装置の従来の制御における課題を図７〜図１４により説明する。省エネルギーの観点からの制御方法としては、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）することが考えられる。
【０１１３】
しかし、そうすると非画像領域ｃ、ｄで極端に温度が下がり過ぎ、印刷画像の主走査方向の画像パターンの切り替えにより、次の画像領域が定着ニップ部に入ってきたときに、定着温度への立ち上がりが間に合わないことがある。
【０１１４】
このため、図９に示すように、画像領域に対応する第１の目標温度（Ｔ１）よりも低いが、室温よりは所定温度以上の第２の目標温度（Ｔ２）に定着部材温度を保つように制御する事が望ましい。
【０１１５】
この場合、図８（ａ）（ｂ）の画像パターンに着目する。図８（ａ）は副走査方向（ベルトの回転方向）に画像が完全に無い部分のある画像パターン（以下、このような画像を「連続非画像領域のある画像」と呼ぶ）である。図８（ｂ）は副走査方向に画像はあるけれども当該副走査方向での画像面積率が小さい画像パターンである。
【０１１６】
前記２種類の画像パターンを連続通紙した後に、画像パターンの有る画像（副走査方向での画像面積率が大きい画像）を印刷する場合を考える。なお、画像領域の開始は、印刷ジョブ内にある場合、印刷ジョブ間にある場合のいずれでも良い。
【０１１７】
以下では、簡略化のため、図１０に示すように、領域がヒータＡとヒータＢの２領域であり、ヒータ位置と画像の有無が一致している場合（画像領域が加熱領域と一致し、非画像領域が非加熱領域と一致している場合）で説明する。斜線部は画像領域を示し、白部は非画像領域を示す。
【０１１８】
印刷画像ｘを複数枚（例えば１００枚）印刷後、印刷画像ｚを印刷する場合を考える。  このような印刷画像を印刷する場合、従来制御では、印刷画像ｘを印刷中は、ヒータＡ部は画像が存在するためＴ１で加熱し続けるのに対して、ヒータＢ部では画像がない。
【０１１９】
このため、電力供給を完全にオフするか、又は、定着部材（加熱ローラ）の温度の立ち上がりを考慮して、Ｔ１よりも低温の第２の目標温度（Ｔ２）に制御する（Ｔ２＜Ｔ１）。これにより、画像領域が定着ニップ部ＳＮに来た時、給紙タイミングに間に合う短い時間でＴ１まで加熱することができ、省エネルギー性に優位となる。
【０１２０】
前者の場合、すなわち、ヒータＢの加熱領域の電力供給を完全にオフし、１０１枚目の直前に、加熱領域の温度上昇が間に合うように加熱する場合、図１１に示すように、ヒータＡ部の加圧ローラ温度は、Ｔ（ｃｏｌｄ）よりも高い温度に収束する。
【０１２１】
ここで、Ｔ（ｃｏｌｄ）はコールドオフセット温度ないし定着下限温度である。これに対して、ヒータＢ部の加圧ローラ温度は用紙温度に収束する。なお、図中のＴｓは印刷開始前の制御目標温度を示す。
【０１２２】
ここで、図１２に示すように、画像光沢度は加熱ローラ温度の上昇に伴い上昇する傾向がある。また、図１３に示すように、定着強度は加圧ローラ温度の上昇に伴い強くなる傾向がある。
【０１２３】
なお、図１３の縦軸の定着強度ランクとは、布等で用紙上に定着したトナーを擦ったときのトナー付着の大小を示す指標であり、定着強度ランクが高いほど定着強度が高い（トナー付着が少ない）ことを示す。
【０１２４】
加熱ローラ温度を図１１のようにＴ１に制御する場合、図１０で説明したように、ヒータＡ部は定着するのに対して、ヒータＢ部ではコールドオフセット（定着強度ランク１）が発生する可能性がある。
【０１２５】
また、コールドオフセットが発生しない場合でも、ヒータＢ部の加熱ローラ温度のばらつきが大きくなったり、ヒータＡ部とヒータＢ部の加熱ローラ温度差が大きくなったりするため、画像面内の画像光沢度に大きな差異が発生する。これにより、印刷物に光沢ムラとして知覚され違和感を覚える場合がある。
【０１２６】
また、後者の場合、すなわち、ヒータＢの加熱領域温度を第２の目標温度（Ｔ２）に制御する場合でも、図１４に示すように、ヒータＡ部の加圧ローラ温度は、Ｔ（ｃｏｌｄ）よりも高い温度に収束する。
【０１２７】
これに対して、ヒータＢ部の加圧ローラ温度はＴ（ｃｏｌｄ）よりも低い温度に収束する場合があり、そうするとコールドオフセット（定着強度ランク１）が発生する。また、例え、Ｔ（ｃｏｌｄ）よりも高い温度に収束する場合でも、本来加熱する必要の無い非画像領域（ヒータＢ部）を常時加熱することになるので、省エネルギー性が損なわれる。
【０１２８】
前記課題に対して、加熱領域毎の非画像領域の割合に応じて、画像領域の開始よりも加圧部材の所定回転数前に、非画像領域に対応する加熱領域の加熱温度を制御することで、画像品質（定着強度と光沢ムラ等）と省エネルギー性の両立を図ることが出来る。
【０１２９】
具体的には、画像領域の開始前に、加圧ローラ温度がＴ（ｃｏｌｄ）以上になるように、画像領域の開始前の非画像領域かつ、画像領域の開始後の印刷画像の加熱領域を加熱する。
【０１３０】
ここで、画像領域の開始タイミングは、印刷画像面内（印刷画像１頁の中）の変化（非画像→画像）のタイミングに合わせても良いし、印刷画像頁毎の変化（非画像→画像）のタイミングに合わせても良い。また、複数の印刷画像頁の平均の非画像領域の割合の変化（高割合→低割合）に応じて制御を行っても良い。
【０１３１】
（従来技術との対比）
前記特許文献４（特開２０１２−１７３４６２号公報）は、加圧ローラ温度については制御を行っていないため、加熱ローラの加熱領域の温度が目標通りに制御できても、画像パターンによっては、定着オフセット等が発生する可能性がある。
【０１３２】
これに対して本発明の前記実施形態では、印刷画像の主走査方向の画像パターンの切り替えに応じて、非画像領域の加熱温度を制御し、加圧ローラの温度を制御する。これにより、低コストと省エネルギー性を維持しつつ、デジタル式加熱定着装置を用いて、いかなる画像パターンを印刷しても、定着性にムラのない良好な画像出力を行うことができる。
【０１３３】
また前記特許文献５（特開２０１２−１０３６７２号公報）は、定着後用紙温度を一定にするために、加熱ローラの温度を変化させているため、加圧ローラの温度が変動する。定着オフセットは加圧ローラ温度に依存して発生し、また、用紙光沢度はトナーと接する加熱ローラ温度に依存する。このため、用紙温度が一定でも、定着オフセットが発生したり、光沢ムラなどが発生したりする場合がある。
【０１３４】
これに対して本発明の実施形態では、加熱ローラの温度を通常の温度センサを用いて制御することに加えて、非画像領域の加熱温度を制御し、加圧ローラの温度も制御する。これにより、低コストと省エネルギー性を維持しつつ、デジタル式加熱定着装置を用いて、いかなる画像パターンを印刷しても、定着オフセットや光沢ムラ等のない良好な画像出力を行うことができる。
【０１３５】
また、特許文献６（特開２００３−２８０４４９号公報）のように、加熱領域となる画像部分が定着ローラに到達するのに時間的に先行して加圧ローラの加熱手段（補助ヒータ１１４〜１１６）を制御することも提案されている。しかし、補助ヒータを使用するとコストアップになるし、省エネルギー性も損なわれる。
【０１３６】
本発明の実施形態では定着ローラの加熱手段を主走査方向に複数分割し（サーマルヒータ１５６）、画像領域と非画像領域のうち加熱が必要な画像領域のみを加熱するようにしているので、低コスト化を図り省エネルギー性を高めることができる。
【０１３７】
（実施例２）
図１５に本発明の実施例２の定着装置の動作のフローチャートを示す。このフローチャートの初めに印刷ジョブを受ける（Ｓ０）と、複数枚の印刷画像データから、連続非画像領域が存在するかどうかを判断する（Ｓ１）。連続非画像領域が存在しない場合は、非画像領域の温度はＴ２に設定する（Ｓ２）。
【０１３８】
一方、連続非画像領域が存在する場合は、その後に画像領域の開始があるかどうかを判断する（Ｓ３）。  画像領域の開始が無い場合は、電源１４０をオフにして連続非画像領域はジョブ全体にわたり加熱しない（Ｓ４）。
【０１３９】
一方、画像領域の開始がある場合は、連続非画像領域のある印刷枚数と用紙サイズから、画像切り替え時の加圧ローラの温度を算出（予測）する（Ｓ５）。加圧ローラの現在の温度は、例えば図２０の温度センサ１５７で検知することができるので、当該温度を基準として、前記印刷枚数と用紙サイズから用紙に奪われる熱量を計算することで、画像切り替え時の加圧ローラの温度を算出（予測）することができる。
【０１４０】
次に、当該加圧ローラ温度から、画像領域開始前の非画像領域の加熱必要枚数Δｓ（又は加熱必要時間＝ｕ×Δｓ／Ｖ）を算出する（Ｓ６）。Ｖは用紙搬送速度、ｕは搬送方向の用紙長さである。
【０１４１】
その際に、用紙の種類や温度で加熱必要枚数Δｓを補正しても良い。以上の判断と計算が終了した後に、印刷を開始する（Ｓ８）。なお、印刷画像データに複数の異なる連続非画像領域がある場合は、連続非画像領域毎に、Ｓ１〜Ｓ７のフローを行う。
【０１４２】
図１６に、実施例１の動作を実施した場合の、図１０のヒータＢ部の位置に対応する加圧ローラの温度の推移を示す。温度が低下している最中の到達印刷枚数ｓ１と、温度が用紙温度に収束した後の到達印刷枚数ｓ２の２通りの温度推移を示す。
【０１４３】
連続非画像領域（ヒータＢ部）の加圧ローラ温度は、図１６の実線のように推移する。これに対して、到達印刷枚数ｓ１、ｓ２のそれぞれΔｓ１枚、Δｓ２枚だけ早くから加熱領域の電力を最大にすれば、斜め破線で示すように加圧ローラ温度が上昇する。従って、到達印刷枚数ｓ１、ｓ２の時点で、Ｔ（ｃｏｌｄ）よりも充分に高く設定されている印刷開始前の制御目標温度Ｔｓと同等の温度まで上昇させることが出来る。
【０１４４】
この時の加熱領域の電力は、加熱ローラ、加圧ローラや印刷用紙にダメージを与えない最大値により決定される。加圧ローラ温度は加熱領域の電力と時間の積（電力量）で決まり、時間が短いほど熱エネルギーの損失は小さい。このため、加熱領域の電力を最大にしたほうが省エネルギー性に優位である。
【０１４５】
ここで、加熱必要枚数Δｓと加圧ローラ温度Ｔとの関係を導くため、以下のように表す。
Ｔ：印刷枚数ｓでの加圧ローラ温度
Ｔｓ：印刷開始前の制御目標温度（＞  Ｔ（ｃｏｌｄ））
Ｍ：加圧ローラの質量
Ｃ：加圧ローラの比熱
Ｗ：加熱領域の電力
Ｖ：用紙搬送速度
ｕ：用紙サイズ（搬送方向の長さ）
【０１４６】
そして、加熱領域に与えられた電力は、用紙によって奪われた熱量を回復させるためにのみ使用されるものとする。また、加圧ローラ温度は、加熱領域に与えられた電力によって直線的に増加するものとする。
【０１４７】
熱量保存の法則より、Ｗ×ｕ×Δｓ／Ｖ＝  Ｍ×Ｃ×（Ｔｓ−Ｔ）の等式が成り立つ。
従って、加熱必要枚数Δｓは、図１７に示すように加圧ローラ温度Ｔに反比例する。
よって、加圧ローラの温度Ｔと加熱必要枚数Δｓとの関係は、図１７のようになる。
【０１４８】
なお、加圧ローラ温度推移は、通紙する用紙の熱容量や、給紙時の用紙温度等にも依存して変化する。このため、画像切り替え前の非画像領域の加熱必要枚数Δｓは、画像パターンの切り替え前に出力される同一画像パターンの枚数及びサイズのみでなく、用紙種類や用紙温度で補正した方が、用紙切り替え後の用紙温度がより制御目標温度Ｔｓに近づく。
【０１４９】
最後に、加圧ローラ温度推移の予測や補正の方法については、実験で得られた様々な条件で取得された複数の実測の加圧ローラ温度データを元にしても良いし、熱伝導方程式等を用いたシミュレーション結果をもとにした予測や補正を行っても良い。
【０１５０】
一例として、用紙の熱容量を大小異ならせた場合の加圧ローラ温度データを図１８に示す。用紙温度が一定の場合、加圧ローラ温度は用紙熱容量が大きいほど早期に用紙温度に収束する傾向がある。よって、印刷枚数が少なく、用紙温度に収束していない場合のΔｓ＝Δｓ１は大きくなり（Δｓ１’＞Δｓ１）、用紙温度に収束した場合のΔｓ＝Δｓ２は変わらない（Δｓ２’＝Δｓ２）。
【０１５１】
また、用紙温度を高低異ならせた場合の加圧温度データを図１９に示す。用紙の熱容量が一定の場合、印刷枚数によらずに、加圧ローラ温度は用紙温度が低いほどΔｓは大きくなる（Δｓ１’＞Δｓ１、Δｓ２’＞Δｓ２）。
【０１５２】
前記方法を実施することで、画像パターン切り替え時の加圧ローラ温度が制御目標温度Ｔｓの場合には、画像パターン切り替え後の印刷画像にコールドオフセット及び光沢ムラの発生が無いことが確認できた。
【０１５３】
なお、前記の説明は、説明の都合上、加熱手段の加熱のタイミングを画像領域開始前の印刷動作中としているが、実施例２はこれに限定しない。具体的には、実施例４及び５で後述する。
【０１５４】
（実施例３）
実施例２の方法（図１５参照）は、連続非画像領域のある印刷枚数と用紙サイズから、画像切り替え前の非画像領域の加熱必要枚数Δｓを算出する。しかし、用紙種類や用紙温度の条件によっては、加圧ローラ温度を制御目標温度Ｔｓに制御できずに、印刷画像にコールドオフセットや光沢ムラが発生してしまう可能性がある。
【０１５５】
すなわち、前述のように、加圧ローラ温度推移は、続非画像領域のある印刷枚数と用紙サイズのみでなく、通紙する用紙の熱容量や給紙時の用紙温度（又は環境温度）に依存して変化する。このため、用紙種類や用紙温度の条件が大きく変化する場合は、画像切り替え前の非画像領域の加熱必要枚数Δｓを、用紙種類や用紙温度で補正するのが望ましい。
【０１５６】
さらに、例え用紙種類や用紙温度で補正を行ったとしても、用紙のその他の様々な条件や定着装置の状態、さらには通紙履歴に応じて、精度良く補正することが困難な場合がある。
【０１５７】
この課題に対して、図２０、図２１に示すように、左右の用紙余白部に相当する加圧ローラ温度を検知する温度センサ１５７を加圧ローラ１３０に設置し、定着ニップ部ＳＮにおける用紙通紙時の左側又は右側の用紙余白部の温度を測定する。そして当該温度データを、電源１４０からサーマルヒータ１５６に供給する電力にフィードバックすることで前記補正精度を向上させることができる。
【０１５８】
左右の用紙余白部（図２１の温度検知部）を検知するのは、連続非画像領域と同じ、常に画像が存在せず、ヒータで加熱されない領域の温度を測定するためである。なお、図２１では用紙搬送方向に向かって左側を温度検知部としているが、右側又は左右両側を温度検知部としても良い。
【０１５９】
図２２に前記実施例３の定着装置の動作のフローチャートを示す。このフローチャートの初めで印刷を開始する（Ｓ８）と、左右の用紙余白部の加圧ローラ温度（＝非画像領域の加圧ローラ温度）を検知する（Ｓ９）。
【０１６０】
次に、この温度（＝実温度）が予測温度と比較して低いかどうかを比較する（Ｓ１０）。低い場合は、実温度が予測温度と等しくなるまで加熱する（Ｓ１１）。低くない場合は加熱を行わずに印刷を継続する。
【０１６１】
印刷枚数＝ｓ−Δｓ（画像切り替え）になると（Ｓ１２）、ヒータを最大電力で加熱する（Ｓ１３）。そして印刷枚数＝ｓで印刷画像を切り替え、全ての印刷画像データを印刷して、印刷終了となる（Ｓ１５）。
【０１６２】
なお、印刷画像データに複数の異なる連続非画像領域がある場合は、連続非画像領域毎に、Ｓ９〜Ｓ１４のフローを行う。
【０１６３】
前記方法を実施することで、画像パターン切り替え時の加圧ローラ温度を制御目標温度Ｔｓ以上に維持することができ、画像パターン切り替え後の印刷画像にコールドオフセット及び光沢ムラの発生が無いことが確認できた。
【０１６４】
（実施例４）
実施例４の定着装置による非画像領域の加熱のタイミングは、画像領域開始前の必要印刷枚数Δｓ枚に渡って、用紙印刷中に加熱領域を加熱する。これにより、画像領域の開始前の画像印刷中に、次画像の画像領域に対応する加熱ローラを予備加熱することで、ダウンタイムを発生することなく、定着オフセットや光沢ムラのない良好な画像出力を行うことができる。
【０１６５】
（実施例５）
実施例５の定着装置による非画像領域の加熱のタイミングは、画像領域開始の直前に、用紙の印刷（通紙）を止めて、一定時間、加熱ローラと加圧ローラを回転させながら加熱領域を加熱する。
【０１６６】
この方が用紙によって奪われる熱量が無いため、加圧ローラの加熱効率が高くなる。従って、加熱手段に加える電力が少なくてすみ、また加熱時間（加熱必要枚数Δｓに対応する）が短くてすむ。
【０１６７】
（実施例６）
トナーの用紙への定着性は、画像情報により大きく異なる。このため、制御目標温度Ｔｓが画像情報により異なる。ここで、画像情報とは、解像度（６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉ等）、ディザ（文字部、写真部）、印刷モード（モノクロ、フルカラー）、画像面積率（トナー付着量）等である。
【０１６８】
図２３は、このような画像情報に対して、制御目標温度Ｔｓを３通りに設定した例を示す。すなわち、制御目標温度Ｔｓとして：
・通常定着温度（Ｎｏｒｍａｌ）、
・通常定着温度よりも所定温度（例えば３度）低い第１低定着温度（Level1）、
・第１低定着温度よりもさらに所定温度（例えば５度）低い第２低定着温度（Level2）
（通常定着温度よりも８度低い温度）
【０１６９】
以上３つの温度を設定する。そして当該画像情報を温度データベース（制御目標温度テーブル）として図４のＲＯＭ８１に格納する。
【０１７０】
画像切り替え後の画像に対して、あらかじめ用紙種類やマシンの環境等から、設定されている制御目標温度Ｔｓをテーブル補正しておくことで、画像品質を維持しつつ、さらなる省エネルギー化を行うことができる。定着ローラ１２８の周方向で制御目標温度Ｔｓが異なる場合は、最も高い制御目標温度Ｔｓを主走査方向毎に設定すればよい。
【０１７１】
具体的には、図１５のＳ６でのΔｓの計算に、テーブル補正された制御目標温度Ｔｓを用いることができる。なお、制御目標温度Ｔｓの画像情報による補正方法については、前記テーブル補正のみに限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１７２】
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ：画像形成ユニット
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ：感光体ユニット
３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ：感光体ドラム
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ：ドラムクリーニング装置
５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ：帯電装置
６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ：帯電ローラ
７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ：現像ユニット
８Ｙ：第１の搬送スクリュ        ９Ｙ：第１の現像剤循環搬送通路
１０Ｙ：トナー濃度センサ        １１Ｙ：第２の搬送スクリュ
１２Ｙ：現像ローラ              １３Ｙ：ドクターブレード
１４Ｙ：第２の現像剤循環搬送通路
１５Ｙ：現像スリーブ            １６Ｙ：マグネットローラ
１７Ｙ：除電装置                19Y,19M,19C,19K：トナーカートリッジ
２０：光書込装置                ２１：ポリゴンミラー
２８：定着ローラ                ３１：第１給紙カセット
３１ａ：第１給紙ローラ          ３２：第２給紙カセット
３２ａ：第２給紙ローラ          ３３：給紙路
３４：搬送ローラ対              ３５：タイミングローラ対
４０：転写装置                  ４１：中間転写ベルト
４２：ベルトクリーニングユニット    ４２ａ：クリーニングブレード
４３：第１ブラケット                ４４：第２ブラケット
４５：１次転写ローラ                ４５Ｃ：１次転写ローラ
４５Ｋ：１次転写ローラ              ４５Ｍ：１次転写ローラ
４５Ｙ：１次転写ローラ              ４６：２次転写バックアップローラ
４７：駆動ローラ                    ４８：補助ローラ
４９：テンションローラ              ５０：２次転写ローラ
６０，６０Ａ，６０Ｂ：定着装置      ６２：定着ベルトユニット
６３ａ：熱源                        ６４：定着ベルト
６５：テンションローラ              ６６：駆動ローラ
６７：排紙ローラ対                  ６８：スタック部
７１：サーミスタ                    ７２：温度センサ
８０：制御手段                      ８１：ＲＯＭ
１００：プリンタ                    １０１Ｙ：分散マグ
１２８：定着ローラ                  １２８ａ：芯金
１２８ｂ：断熱層                    １２８ｃ：良熱伝導層
１３０：加圧ローラ                  １３０ａ：芯金
１３０ｂ：弾性層                    １３４：サーミスタ
１３６：サーミスタ                  １３８：定着ベルト
１３８ａ：基体                      １３８ｂ：弾性層
１３８ｃ：離型層                    １４０：電源
１４２：加熱制御手段                １５６：サーマルヒータ
１５７：温度センサ                  １６０：押圧部材
１６１：支持部材                    Ａ，Ｂ：ヒータ
Ｌ：レーザ光                        ＰＷ１，ＰＷ２：供給電力
Ｐａ：用紙                          ＳＮ：定着ニップ部
Ｔ：加圧ローラ温度                  Ｔｓ：制御目標温度
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１７３】
【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
【特許文献４】特開２０１２−１７３４６２号公報
【特許文献５】特開２０１２−１０３６７２号公報
【特許文献６】特開２００３−２８０４４９号公報
【図１】
2015125165.tif 000003
【図２】
2015125165.tif 000004
【図３Ａ】
2015125165.tif 000005
【図３Ｂ】
2015125165.tif 000006
【図４】
2015125165.tif 000007
【図５】
2015125165.tif 000008
【図６】
2015125165.tif 000009
【図７】
2015125165.tif 000010
【図８】
2015125165.tif 000011
【図９】
2015125165.tif 000012
【図１０】
2015125165.tif 000013
【図１１】
2015125165.tif 000014
【図１２】
2015125165.tif 000015
【図１３】
2015125165.tif 000016
【図１４】
2015125165.tif 000017
【図１５】
2015125165.tif 000018
【図１６】
2015125165.tif 000019
【図１７】
2015125165.tif 000020
【図１８】
2015125165.tif 000021
【図１９】
2015125165.tif 000022
【図２０】
2015125165.tif 000023
【図２１】
2015125165.tif 000024
【図２２】
2015125165.tif 000025
【図２３】
2015125165.tif 000026