JP2014225004A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
従来の技術においては画像領域であるか非画像領域であるかに基づいて電力供給をしているため、定着装置を構成する部材の温度によっては、用紙Ｐが定着されるときに定着ローラが必要な定着温度になっていないことがある。たとえば定着装置を構成する定着部材の温度が低い場合には定着に必要な温度に達することができなかったり、高い場合には過剰に熱を供給したりしてしまうという課題が発生している。
【解決手段】
ニップ部に未定着画像を担持した記録媒体を通して定着を行う定着装置であって、記録媒体上の画像領域、非画像領域に基づいて加熱部が定着部材に加える熱量を調整する定着装置において、定着制御部は、定着部材の温度に基づいて加熱部が定着部材に加える熱量を調整することを特徴とする定着装置。
【選択図】図５

Description

本発明は、記録媒体に形成された画像を定着させる定着装置、および定着装置を有する画像形成装置に関する。

従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において加熱溶融性の樹脂からなるトナーを用いて記録媒体の表面に形成したトナー画像を加熱、加圧して記録媒体に定着させる定着装置が知られている。

特許文献１には、用紙Ｐの搬送方向において、画像領域と非画像領域が混在している場合の定着温度の制御について開示されている。それは、画像領域に密着する定着ローラの部位においては定着温度が得られる電力をハロゲンヒータに供給し、非画像領域に密着する定着ローラの部位においてはハロゲンヒータへの電力供給を停止又は削減する。このような構成によって、余分な電力供給を抑えることができ、省エネルギー化を向上することができる。

しかしながら、特許文献１に記載されている技術においては画像領域であるか非画像領域であるかに基づいて電力供給をしているため、定着装置を構成する部材の温度によっては、用紙Ｐが定着されるときに定着ローラが必要な定着温度になっていないことがある。たとえば、定着装置を構成する定着部材の温度が低い場合には定着に必要な温度に達することができなかったり、定着部材の温度が高い場合には過剰に熱を供給したりしてしまうという課題が発生している。

上記した課題を解決するため本発明においては、回転する定着部材と、前記定着部材との間で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ための、前記定着部材の回転方向に直交する方向に並んで配置された複数のヒータを有する加熱部と、前記複数のヒータに加熱される前記定着部材の加熱領域のそれぞれの温度を検出する温度測定部と、前記加熱部に加える熱量を決定し、前記加熱部の各ヒータの温度を制御する定着制御部とを備え、前記ニップ部に未定着画像を担持した記録媒体を通して定着を行う定着装置であって、記録媒体上の画像領域、非画像領域に基づいて前記加熱部が前記定着部材に加える熱量を調整する定着装置において、前記定着制御部は、前記定着部材の温度に基づいて前記加熱部が前記定着部材に加える熱量を調整することを特徴とする。

本発明によれば、前記記録媒体を部分ごとに定着する定着部材と、前記定着部材を加熱する加熱部と、を有し、前記定着部材の温度に基づいて、前記加熱部は定着部材を加熱するため、定着部材に適切に熱を供給することができ、エネルギーを節減することが可能となる。

画像形成装置１の全体構成を示す図である。 定着装置１５の構成を示す図である。 定着装置１５の構成を示す斜視図である。 画像形成装置１の制御部のハードウェア構成を示す図である。 画像形成装置１の制御部の機能構成を示す図である。 画像が転写された用紙Ｐの一例である。 定着ベルト１５１の温度と時間の関係を示す図である。 定着ベルト１５１の温度と熱量の関係を表す図である。 紙坪量と熱量の関係を表す図である。 用紙Ｐの平滑度と熱量の関係を表す図である。 トナー付着量と熱量の関係を表す図である。 加熱部１５３の温度と熱量の関係を表す図である。 定着対向ローラ１５２と熱量の関係を表す図である。 用紙間の間隔と熱量の関係を表す図である。 画像形成装置１が画像を形成する処理の概要を示す処理フロー図である。 定着処理の詳細を示す処理フロー図である。 定着装置の構成の他の例を示す図である。 加圧ローラ１５６の温度と熱量の関係を表す図である。 両面印刷機構を備えた画像形成装置の全体構成を示す図である。 定着装置１５’の構成を示す図である。 サーマルヒータの模式図である。 画像が転写された用紙Ｐの一例であり、図２２（ａ）は用紙の搬送方向の先端から順に画像領域、非画像領域、画像領域が存在する画像形成パターン、図２２（ｂ）は搬送方向の先端から順に画像領域、非画像領域が存在する画像形成パターンを示す。 画像が転写された用紙Ｐの一例であり、図２３（ａ）は用紙の搬送方向と直交方向に順に画像領域と非画像領域が存在する画像形成パターン、図２３（ｂ）は用紙の搬送方向の直交方向の一部に画像領域があり、残りの領域では用紙Ｐの搬送方向の先行側に画像領域、後方側に非画像領域がある画像形成パターンを示す。 定着ベルト１５１の目標温度と時間の関係を示す図である。 両面に画像が転写された用紙Ｐの一例であり、図２５（ａ）は第一面の搬送方向の先端から順に画像領域、非画像領域、画像領域が存在する画像形成パターン、図２５（ｂ）は第二面の搬送方向の先端から順に非画像領域、画像領域が存在する画像形成パターンを示す。 定着ベルト１５１の目標温度と時間の関係を示す図である。 定着ベルト１５１の目標温度と時間の関係を示す図である。

（第１の実施形態）
以下、図１乃至図１６を用いて、第１の実施形態について説明する。図１は、本実施形態における画像形成装置１の全体構成を示す図である。

＜画像形成装置のハードウェア構成＞
画像形成装置１は、複写、印刷等により記録媒体の一例である用紙Ｐに画像を形成するものである。本実施形態においては図１に示されるように画像形成装置１の最上部にスキャナ部１１が設けられている。スキャナ部１１は、コンタクトガラス１１１に載せられた原稿を光学的に読み取ることによりＲＧＢ画像情報を生成する。具体的には、スキャナ部１１は用紙Ｐに光を当ててその反射光をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ ＣｏｕＰｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）、又はＣＩＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）等の読取センサ１１２で受光することによってＲＧＢ画像情報を読み取る。なお、ＲＧＢ画像情報とは、用紙Ｐに形成される画像を表す情報であり、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色の明度を含むものである。

また、画像形成装置１には駆動ローラ１４１、従動ローラ１４２、二次転写ローラ１４５が設けられ、これらの駆動ローラ１４１、従動ローラ１４２、二次転写ローラ１４５に中間転写ベルト１４３が架け渡されている。そして、中間転写ベルト１４３と接するように４つの感光体ドラム１２２Ｃ、１２２Ｍ、１２２Ｙ、１２２Ｋが設けられている。感光体ドラム１２２Ｃ、１２２Ｍ、１２２Ｙ、１２２Ｋにはそれぞれ、シアン（Ｃ）色、マゼンタ（Ｍ）色、イエロー（Ｙ）色、ブラック（Ｋ）色のトナーによって画像が形成される。各感光体ドラムに形成された画像が中間転写ベルト１４３の表面の同じ部分に転写されることによって、中間転写ベルト１４３の表面にカラーのトナー画像が形成される。

二次転写ローラ１４５と対向する位置に二次転写対向ローラ１４６が設けられている。中間転写ベルト１４３の表面に形成されているトナー像を用紙Ｐに転写（以降、二次転写という）するために、二次転写ローラ１４５は二次転写対向ローラ１４６との間に中間転写ベルト１４３を挟み込み、二次転写バイアスをかける。なお、二次転写バイアスとして、中間転写ベルト１４３の表面に帯電されている静電荷とは逆の電荷を付与する。

感光体ドラム１２２Ｃの近傍には帯電部１２３Ｃが設けられている。帯電部１２３Ｃは感光体ドラム１２２Ｃの表面を一様に帯電する。また感光体ドラム１２２Ｃの近傍には露光部１２４Ｃが設けられている。露光部１２４Ｃは、帯電された感光体ドラム１２２Ｃの表面に、後述する制御部によって決定されたＣ色のトナー付着量に基づいて静電潜像を形成する。さらに、感光体ドラム１２２Ｃの近傍には現像部１２５Ｃが設けられており、現像部１２５Ｃは、静電潜像が形成された感光体ドラム１２２Ｃにトナーを付着して感光体ドラム１２２Ｃの表面にトナー像を形成する。

また、感光体ドラム１２２Ｃに対向して一次転写ローラ１４４Ｃが設けられている。一次転写ローラ１４４Ｃは、感光体ドラム１２２Ｃの表面のトナー像を中間転写ベルト１４３に転写するために一次転写バイアスをかける。なお、一次転写バイアスとして、感光体ドラム１２２Ｃの表面に帯電されている静電荷とは逆の電荷を付与する。

以降の説明では、感光体ドラム１２２Ｃ、帯電部１２３Ｃ、露光部１２４Ｃ、現像部１２５Ｃを有するものを作像部１２Ｃという。また、画像形成装置１は作像部１２Ｍ、１２Ｙ、１２Ｋを有しており、それぞれＭ色、Ｙ色、Ｋ色のトナーを用いて作像する点を除いては作像部１２Ｃと同様の構成を有している。

給紙部１３は、二次転写ローラ１４５および二次転写対向ローラ１４６の間に用紙Ｐを供給する。給紙部１３は、給紙トレイ１３１、給紙ローラ１３２、給紙ベルト１３３、およびレジストローラ１３４を備えている。給紙トレイ１３１は用紙Ｐを収容している。給紙ローラ１３２は、給紙トレイ１３１に収容されている用紙Ｐを給紙ベルト１３３の方へ搬送するために設けられている。このように設けられている給紙ローラ１３２は収容されている用紙Ｐのうち最上段にある用紙Ｐを一枚ずつ取り出し、給紙ベルト１３３に載せる。

給紙ベルト１３３は、給紙ローラ１３２によって取り出された用紙Ｐを二次転写ローラ１４５と二次転写対向ローラ１４６の間に向けて、矢印（Ａ１）の方向へ搬送する。給紙ベルト１３３において、用紙Ｐが二次転写ローラ１４５に到達する手前にはレジストローラ１３４が設けられる。中間転写ベルト１４３におけるトナー像が形成されている部分が二次転写ローラ１４５の位置に到達するタイミングで、レジストローラ１３４は用紙Ｐを送り出す。

定着装置１５は、中間転写ベルト１４３から用紙Ｐに転写されたトナーを定着させる。定着とは、熱と圧力が同時にトナーに加わることによってトナーの樹脂成分が用紙Ｐに溶着することである。定着装置１５においては、未定着画像に接触して回転する定着部材としての定着ベルト１５１と、この定着ベルト１５１との間でニップ部１５１Ａを形成する加圧部材としての定着対向ローラ１５２とが互いに対向して設けられている。定着ベルト１５１は定着対向ローラ１５２との間でトナーが転写された用紙Ｐを挟みこんで用紙Ｐを加圧する。また、定着ベルト１５１は定着対向ローラ１５２とともに用紙Ｐを排出口の方へ搬送するように、矢印（Ａ３）の方向へ回転する。なお、定着ベルト１５１に替えて、定着部材の一例である定着ローラを用いてもよい。

定着ベルト１５１は、図２に示されるように外径が４０ｍｍ、厚さ１ｍｍのアルミニウム製のローラ芯１５１ａ、ローラ芯１５１ａの表面を被覆する断熱層１５１ｂを有している。断熱層１５１ｂはシリコンゴムによって形成されており、その厚さは３ｍｍである。

また、断熱層１５１ｂの外側には良熱伝導層１５１ｃが形成される。良熱伝導層１５１ｃは、断熱層１５１ｂより熱伝導性が高いニッケル、ステンレス、アルミニウム、銅、グラファイトシートによって形成される。このように良熱伝導層１５１ｃが形成されることにより、定着ベルト１５１の温度むらを低減することが可能となる。また、良熱伝導層１５１ｃの外側にはＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂からなる５〜３０μｍの離形層１５１ｄが形成される。離形層１５１ｄが形成されることによって、定着ベルト１５１によって加圧された用紙Ｐは、その後、離形層１５１ｄから離れやすくなる。

定着対向ローラ１５２は、外径が４０ｍｍ、厚さ２ｍｍのアルミニウム製のローラ芯１５２ａ、ローラ芯１５２ａの表面を被覆する断熱層１５２ｂを有しており、定着ベルト１５１との間にニップ部１５１Ａを形成する。

また、定着ベルト１５１の外側には、図示しない電源からの電力により定着ベルト１５１を加熱する加熱部１５３が設けられている。図３は定着装置１５の構成を示す斜視図である。加熱部１５３は図３に示されるように複数の加熱器１５３ａ乃至加熱器１５３ｇを有している。加熱器１５３ａ乃至加熱器１５３ｇは定着ベルト１５１の幅方向、すなわち定着部材の回転方向に並んで配置されており、それぞれが定着ベルト１５１の一部を加熱する。具体的には、加熱器１５３ａは図３に示される定着ベルト１５１の部分ａを加熱する。また、加熱器１５３ａは平面を有する形状であり、その平面の部分が定着ベルト１５１の部分ａに接して定着ベルト１５１を外側から加熱する。同様にして、加熱器１５３ｂ乃至加熱器１５３ｇは定着ベルト１５１のそれぞれ部分ｂ乃至部分ｇを加熱する。これにより、定着ベルト１５１に複数の加熱領域が形成される。

具体的には、定着ベルト１５１を通過する用紙Ｐの所定の部分に付着しているトナー付着量が０でない場合（以降、この部分を画像部という）、用紙Ｐの画像部にはトナーによって画像が形成されており、そのトナーを定着させる必要がある。そのため対応する加熱部１５３の加熱器は用紙Ｐの画像部を加圧する定着対向ローラ１５２の部分を１６０℃にするように定着ベルト１５１を加熱する。また、定着ベルト１５１を通過する用紙Ｐの所定の部分に付着しているトナー付着量が０の場合、対応する加熱部１５３の加熱器は用紙Ｐの非画像部を加圧する定着対向ローラ１５２の部分を１１０℃とするよう定着ベルト１５１を加熱する。以降、用紙Ｐに付着しているトナー付着量が０の部分を非画像部という。なお、加熱部１５３の加熱器が定着ベルトを加熱する温度は用紙Ｐの画像部についてトナーを定着させるものであればよく、種々の条件により適切な数値が設定される。

さらに、図３に示されるように加熱部１５３の近傍には定着ベルト１５１の温度を測定する温度測定部１５４が設けられており、温度測定部１５４は複数の温度センサ１５４ａ乃至温度センサ１５４ｇを有している。図３に示されるように加熱器１５３ａで加熱される定着ベルト１５１の部分ａの温度を温度センサ１５４ａが測定する。同様にして温度センサ１５４ｂ乃至温度センサ１５４ｇはそれぞれ定着ベルト１５１の部分ｂ乃至部分ｇの温度を測定する。これにより、定着ベルト１５１の複数の加熱領域の温度が検出される。

また、定着対向ローラ１５２の側面近傍には定着対向ローラ１５２の温度を測定する温度測定部１５５が設けられており、温度測定部１５５は温度センサ１５５ａ乃至温度センサ１５５ｇを有している。これにより、定着対向ローラ１５２の複数の加熱領域の温度が検出される。上記のように加熱部１５３によって加熱された定着ベルト１５１は定着対向ローラ１５２と接しているため定着対向ローラ１５２は定着ベルト１５１からの熱が移動して加熱される。図３に示されるように、加熱器１５３ａで加熱される定着ベルト１５１の部分ａと対向する定着対向ローラ１５２の部分ａ’の温度を温度センサ１５５ａが測定する。同様にして温度センサ１５５ｂ乃至温度センサ１５５ｇはそれぞれ定着対向ローラ１５２の部分ｂ’乃至部分ｇ’の温度を測定する。

図１に戻って、画像形成装置１の図中左側面には、定着ベルト１５１および定着対向ローラ１５２によって加熱および加圧され、画像が定着した用紙Ｐを画像形成装置１の外側に排出する排紙口１０が設けられている。

また、画像形成装置１の外側には表示・操作部１８が設けられている。表示・操作部１８は、パネル表示部１８１および操作部１８２を有している。パネル表示部１８１は設定値や選択画面等が表示され、ユーザからの入力を受け付けるタッチパネル等である。操作部１８２は、画像形成に係る各種情報をユーザが入力するためのテンキー、開始指示をユーザが入力するスタートキー等である。

また、画像形成装置１には上記の各部を制御するための制御部が設けられている。図４は、本実施形態における画像形成装置１の制御部のハードウェア構成を示す図である。制御部は、図４に示されるようにＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０１１、メインメモリ（ＭＥＭ−Ｐ）１０１２、ノースブリッジ（ＮＢ）１０１３、サウスブリッジ（ＳＢ）１０１４を有している。また、制御部は、ＡＧＰ（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｏｒｔ）バス１０１５、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）１０１６を有している。さらに、制御部は、ローカルメモリ（ＭＥＭ−Ｃ）１０１７、ＨＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ）１０１８、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）１０１９、ＰＣＩバス１０２０、ネットワークＩ／Ｆ１０２１を有している。

ＣＰＵ１０１１は、メインメモリ１０１２に記憶されたプログラムに従って、データを加工・演算したり、上記した各部の動作を制御したりするものである。メインメモリ１０１２は制御部の記憶領域であり、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１０１２ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０１２ｂを有している。ＲＯＭ１０１２ａは、制御部の各機能を実現させるプログラムやデータを記憶する。ＲＯＭ１０１２ａに記憶されているプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。

ＲＡＭ１０１２ｂは、プログラムやデータの展開、およびメモリ印刷時の描画用メモリ等として用いる。ＮＢ１０１３は、ＣＰＵ１０１１と、ＭＥＭ−Ｐ１０１２、ＳＢ１０１４、およびＡＧＰバス１０１５とを接続するためのブリッジである。ＳＢ１０１４は、ＮＢ１０１３と周辺デバイスとを接続するためのブリッジである。ＡＧＰバス１０１５は、グラフィック処理を高速化するためのグラフィックスアクセラレータカード用のバスインタフェースである。ＡＳＩＣ１０１６は、ＭＥＭ−Ｃ１０１７を制御するメモリコントローラ、ハードウェアロジック等により画像データの回転等を行う複数のＤＭＡＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）からなる。ＡＳＩＣ１０１６は、ＰＣＩバス１０２０を介してＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）インタフェースに接続されている。また、ＡＳＩＣ１０１６は、ＩＥＥＥ１３９４（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ １３９４）インタフェース等のネットワークＩ／Ｆ１０２１に接続されている。

ＭＥＭ−Ｃ１０１７は、コピー用画像バッファおよび符号バッファとして用いるローカルメモリである。ＨＤ１０１８は、画像データの蓄積、印刷時に用いるフォントデータの蓄積、フォームの蓄積を行うためのストレージである。ＨＤＤ１０１９は、ＣＰＵ１０１１の制御にしたがってＨＤ１０１８に対するデータの読み出し又は書き込みを制御する。ネットワークＩ／Ｆ１０２１は、通信ネットワークを介して情報処理装置等の外部機器と情報を送受信する。

＜画像形成装置１の機能構成＞
本実施形態における画像形成装置１の制御部の機能構成について図５を用いて説明する。図５は、画像形成装置１の制御部の機能構成を示す図である。

制御部は画像形成装置１の動作を制御するものであり、図５に示されるように送受信部１９１、入力受付部１９２、画像読取制御部１９３、画像形成情報生成部１９４、画像形成制御部１９６、記憶・読出処理部１９９、記憶部１９００を有している。これら各部は、図４に示されているＲＯＭ１０１２ａに記憶されているプログラムに従ったＣＰＵ１０１１からの命令によって動作することで実現される機能又は手段である。また、制御部は、図４に示されているＲＯＭ１０１２ａ又はＨＤ１０１８によって構築される記憶部１９００を有している。

送受信部１９１は、図４に示されているネットワークＩ／Ｆ１０２１によって実現され、通信ネットワークを介して情報処理装置等からＲＧＢ画像情報を受信する。ＲＧＢ画像情報とは、用紙Ｐに形成される画像を表す情報であり、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色の明度を用いて示されたものである。入力受付部１９２は、図１に示されている表示・操作部１８でユーザによって入力された情報を受け付ける。画像読取制御部１９３は、図１に示されているスキャナ部１１が原稿に記載されている画像を光学的に読み取りＲＧＢ画像情報を生成するよう制御する。

画像形成情報生成部１９４は、送受信部１９１が受信したＲＧＢ画像情報、又はスキャナ部１１が読み取ったＲＧＢ画像情報に基づいて画像形成情報を生成する。具体的には、画像形成情報生成部１９４はＲＧＢ画像情報に対して色空間変換処理を行い、用紙Ｐに付着するＣ色、Ｍ色、Ｙ色、Ｋ色の各トナー付着量Ｖｃ、Ｖｍ、Ｖｙ、Ｖｋを画素ごとに算出する。なお、画像形成情報生成部１９４は色空間変換処理のほかに下色除去処理、シェーディング補正、位置ズレ補正、色空間の変換、ガンマ補正等を行ってもよい。また、画像形成情報とは、用紙Ｐに画像を形成するために画素ごとに付着するＣ色、Ｍ色、Ｙ色、Ｋ色の各トナー付着量Ｖｃ、Ｖｍ、Ｖｙ、Ｖｋを表す情報である。

画像形成制御部１９６は、作像部１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ、１２Ｋを制御する作像制御部１９６２、給紙部１３を制御する給紙制御部１９６３、一次転写ローラ１４４、二次転写ローラ１４５、中間転写ベルト１４３等を制御する転写制御部１９６４、定着装置１５を制御する定着制御部１９６５を有する。

ここで、定着制御部１９６５について図６乃至図１３を用いて詳細に説明する。定着制御部１９６５は熱量決定部１９６５１および加熱制御部１９６５２を有している。熱量決定部１９６５１は画像形成情報生成部１９４によって生成された画像形成情報に基づいて、用紙Ｐの各部分が画像部であるか非画像部であるか判定する。また、熱量決定部１９６５１は定着ベルト１５１の温度、用紙Ｐの紙坪量、用紙Ｐの平滑度、用紙Ｐのトナー付着量、定着対向ローラ１５２の温度に基づいて、加熱部１５３に加える熱量を決定する。加熱制御部１９６５２は熱量決定部１９６５１によって決定された熱量で加熱部１５３が定着ベルト１５１を加熱するよう制御する。

トナーが適切に定着されるように、かつ、エネルギー消費を節約するように、加熱部１５３は用紙Ｐの画像部を定着するために必要な温度（第一の温度という）に定着ベルト１５１を加熱する。また、定着の必要がない用紙Ｐの非画像部がニップ部１５１Ａを通過するとき用紙Ｐを加圧する部分の定着ベルト１５１は第一の温度より低い所定の温度（第二の温度という）となるように加熱部１５３が加熱する。なお、定着ベルト１５１の温度は温度測定部１５４によって測定される。

例として、用紙Ｐが図６に示されるように画像部ａ、非画像部ｂ、画像部ｃによって構成され、矢印（Ａ４）に示される方向に進行しながらニップ部１５１Ａを通過したとする。その場合、加熱部１５３は図７に示される温度変化をするように加熱制御部１９６５２によって制御される。図７に示されるように、用紙Ｐの画像部ａおよび画像部ｃが定着装置１５のニップ部１５１Ａに挿入されているとき加熱部１５３によって加熱された定着ベルト１５１が第一の温度となっている必要がある。そのため、図７のｂ’に示されるように画像部ｃがニップ部１５１Ａに挿入される所定の時間前に加熱部１５３が定着ベルト１５１を加熱し始める。

ここで、定着ベルト１５１の温度が第一の温度となるために加熱部１５３が定着ベルトを加熱する熱量は定着ベルトの温度、用紙Ｐの紙坪量、用紙Ｐの平滑度、用紙Ｐのトナー付着量、定着対向ローラ１５２の温度に基づいて、熱量決定部１９６５１が決定する。具体的には、定着ベルト１５１の温度が高いほど、加熱部１５３が定着ベルト１５１を加熱する熱量が少なくても第一の温度に到達することができる。そのため、図８（１）に示されるように、定着ベルト１５１の温度が高いほど加熱部１５３が定着ベルト１５１を加熱する熱量が少なくなるよう、熱量決定部１９６５１が熱量を決定する。

また、用紙Ｐの非画像部がニップ部１５１Ａを通過するときは、定着ベルト１５１の温度と、図８の（２）に示される関係にある熱量で加熱部１５３が定着ベルト１５１を加熱するよう熱量決定部１９６５１が熱量を決定する。さらに、用紙Ｐがニップ部１５１Ａを通過していないときは、定着ベルト１５１の温度と、図８の（３）に示される関係にある熱量で加熱部１５３が定着ベルト１５１を加熱するよう熱量決定部１９６５１が熱量を決定する。

また、用紙Ｐの１ｍ^２あたりの重量である紙坪量が大きいほど、定着処理のときに用紙Ｐに熱が移動しやすくトナーが加熱されにくい。そのため、図９（１）に示されるように用紙Ｐの紙坪量が大きいほど加熱部１５３が定着ベルト１５１を加熱する熱量が多くなるよう熱量決定部１９６５１が熱量を決定する。

また、用紙Ｐの平滑度が高くなるほどトナーは用紙Ｐに定着しやすくなるので、用紙Ｐの平滑度が低い場合に比べて低い温度で定着処理を行えばよい。そのため、図１０（１）に示されるように用紙Ｐの平滑度が高くなるほど加熱部１５３が定着ベルト１５１を加熱する熱量が少なくなるよう熱量決定部１９６５１が熱量を決定する。

また、用紙Ｐのトナー付着量が多いほど高い温度でトナーが定着される必要がある。そのため、図１１（１）に示されるようにトナー付着量が多いほど加熱部１５３が定着ベルト１５１を加熱する熱量が多くなるよう熱量決定部１９６５１が熱量を決定する。

また、加熱部１５３は定着ベルト１５１より熱容量が大きい。したがって、加熱部１５３が高温であれば加熱部１５３は定着ベルト１５１を少ない熱量で第一の温度に加熱することが可能であるが、加熱部１５３が低温であれば加熱部１５３が定着ベルト１５１を加熱するのに時間がかかる。すなわち、図１２（１）に示されるように加熱部１５３の温度が高いほど、加熱部１５３が定着ベルト１５１を加熱する熱量を少なくするよう熱量決定部１９６５１が熱量を決定する。なお、加熱部１５３の温度は図示しない温度測定部としての温度センサにより測定される。

同様に、定着対向ローラ１５２は定着ベルト１５１より熱容量が大きい。したがって、定着対向ローラ１５２が低温であれば加熱部１５３が発生する熱は定着対向ローラ１５２に伝わり、定着ベルト１５１を加熱するために多くの熱量を必要とする。定着対向ローラ１５２が高温であるほど、加熱部１５３は定着ベルト１５１を少ない熱量で第一の温度に加熱することが可能である。すなわち、図１３（１）に示されるように定着対向ローラ１５２の温度が高いほど、加熱部１５３が定着ベルト１５１を加熱する熱量を少なくするよう熱量決定部１９６５１が熱量を決定する。

なお、非画像部がニップ部１５１Ａを通過するときは、用紙Ｐの紙坪量、用紙Ｐの平滑度、用紙Ｐのトナー付着量、定着対向ローラ１５２の温度それぞれについて、図９乃至図１３の（２）に示される関係となるように、熱量決定部１９６５１が熱量を決定する。

また、用紙Ｐがニップ部１５１Ａを通過していないときは、用紙Ｐの紙坪量、用紙Ｐの平滑度、用紙Ｐのトナー付着量、定着対向ローラ１５２の温度それぞれについて、図９乃至図１３の（３）に示される関係となるように、熱量決定部１９６５１が熱量を決定する。

また、用紙Ｐがニップ部１５１Ａを通過していないときは一の用紙Ｐ１がニップ部を通過してから次の用紙Ｐ２がニップ部１５１Ａを通過するまでの時間が長いほど、定着ベルト１５１の温度は低くてよい。そのため、図１４（１）に示されるように用紙間の間隔が大きいほど加熱部１５３が定着ベルト１５１を加熱する熱量を少なくするよう熱量決定部１９６５１が熱量を決定する。

なお、定着ベルト１５１は定着部材の一例であり、用紙Ｐの平滑度および紙坪量はそれぞれ記録媒体の特性の一例である。

＜＜実施形態の処理・動作＞＞
続いて、図１５および図１６を用いて、本実施形態に係る画像形成システムの処理を説明する。図１５は、画像形成装置１が画像を形成する処理の概要を示す処理フロー図である。図１６は、定着処理の詳細を示す処理フロー図である。

図１５に示されるように、まず、送受信部１９１がＲＧＢ画像情報を外部の情報処理装置等から受信する（ステップＳ２１）。送受信部１９１がＲＧＢ画像情報を受信すると、画像形成情報生成部１９４がＲＧＢ画像情報に基づいて画像形成情報を生成する（ステップＳ２２）。

具体的には、画像形成情報生成部１９４はＲＧＢ画像情報に対して色空間変換処理を行うことによって、トナー付着量Ｖｃ、Ｖｍ、Ｖｙ、Ｖｋを算出する。なお、画像形成情報生成部１９４は、ＲＧＢ画像情報に対して色空間変換処理のほか、下色除去処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の公知の画像処理を実行してもよい。さらに、画像形成情報生成部１９４は用紙Ｐ上の全ての画素についてトナー付着量Ｖｃ、Ｖｍ、Ｖｙ、Ｖｋを算出し、用紙Ｐにおける位置とその位置に対応するトナー付着量を表す情報である画像形成情報を生成する。

ステップＳ２２で画像形成情報が生成されると、給紙制御部１９６３の制御によって給紙部１３が給紙処理を行う（ステップＳ２３）。具体的には、給紙部１３の給紙ローラ１３２が給紙トレイ１３１に収容されている用紙Ｐを１枚ずつ取り出し、給紙ベルト１３３に載せる。給紙ベルト１３３は、図１に示す矢印（Ａ１）の向きに移動することによって、載せられた用紙Ｐをレジストローラ１３４の方へ搬送する。搬送された用紙Ｐがレジストローラ１３４に到達すると、中間転写ベルト１４３の表面に形成されたトナー像が二次転写ローラ１４５に到達するまでレジストローラ１３４が用紙Ｐを挟み込んで待機させる。そして、中間転写ベルト１４３の表面に形成されたトナー像が二次転写ローラ１４５に到達するタイミングで、レジストローラ１３４は二次転写ローラ１４５と二次転写対向ローラ１４６の間に用紙Ｐを送り込む。

一方、作像制御部１９６２の制御によって作像部１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ、１２Ｋは各感光体ドラム１２２に各トナーを付着させる作像処理を行う（ステップＳ２４）。具体的には、帯電部１２３Ｃが感光体ドラム１２２Ｃの表面を一様に帯電させる。そして、露光部１２４Ｃが、画像形成情報生成部１９４によって生成された画像形成情報のトナー付着量Ｖｃに基づいて感光体ドラム１２２Ｃの表面にレーザ光を照射する。これによって、感光体ドラム１２２Ｃの表面にはトナー付着量ＶｃのＣ色のトナーを用紙Ｐに付着させるための静電潜像が形成される。

感光体ドラム１２２Ｃの表面に静電潜像が形成されると、現像部１２５ＣはＣ色のトナーを用いて静電潜像を現像する。このようにすると、感光体ドラム１２２Ｃの表面にＣ色のトナー像が作像される。同様にして、感光体ドラム１２２Ｍ、１２２Ｙ、１２２Ｋの表面にはそれぞれＭ色、Ｙ色、Ｋ色のトナーによるトナー像が作像される。これらの作像のための処理は感光体ドラム１２２Ｃの表面にＣ色のトナー像が作像されるための処理と同様であるため説明を省略する。

各感光体ドラム１２２の表面に各トナーによってトナー像が作像されると、転写制御部１９６４の制御によって転写処理が行われる（ステップＳ２５）。具体的には、まず、一次転写ローラ１４４が中間転写ベルト１４３に一次転写バイアスをかける。すると、中間転写ベルト１４３に各感光体ドラム１２２の表面のトナー像が転写（以降、一次転写という）される。

トナー像が転写された中間転写ベルト１４３は、駆動ローラ１４１および従動ローラ１４２の回転によって矢印（Ａ２）の方向へ移動する。また、中間転写ベルト１４３におけるトナー像が転写された部分が二次転写ローラ１４５に到達するタイミングでレジストローラ１３４が用紙Ｐを送り出す。用紙Ｐがレジストローラ１３４によって送り出され、二次転写ローラ１４５に到達すると、二次転写ローラ１４５は二次転写対向ローラ１４６との間で用紙Ｐと中間転写ベルト１４３を挟み込み、用紙Ｐに二次転写バイアスをかける。これにより中間転写ベルト１４３の表面に形成されているトナー像が用紙Ｐに転写（以降、二次転写という）される。

このように、用紙Ｐにトナー像が転写されると、定着制御部１９６５の制御によって定着装置１５が定着処理を行う（ステップＳ２６）。具体的には、図１６に示されるように、まず加熱部１５３が定着ベルト１５１を加熱する（ステップＳ２６１）。ここでは、熱量決定部１９６５１は、加熱部１５３が定着ベルト１５１を加熱する熱量を決定する。そして、加熱制御部１９６５２が加熱部１５３を制御して定着ベルト１５１を加熱させる。

熱量決定部１９６５１は画像形成情報生成部１９４によって生成された画像形成情報に基づいて、用紙Ｐの各部分が画像部であるか非画像部であるか判定する。そして、熱量決定部１９６５１は用紙Ｐの画像部であると判定された部分に接する定着ベルト１５１を加熱部１５３が加熱する熱量を決定する。

具体的には、図８（１）に示されるように、定着ベルト１５１の温度が高いほど加熱部１５３が定着ベルト１５１を加熱する熱量が少なくするよう、熱量決定部１９６５１が熱量を決定する。また、図９（１）に示されるように用紙Ｐの紙坪量が大きいほど加熱部１５３が定着ベルト１５１を加熱する熱量を多くするよう熱量決定部１９６５１が熱量を決定する。また、図１０（１）に示されるように用紙Ｐの平滑度が高くなるほど加熱部１５３が定着ベルト１５１を加熱する熱量を少なくするよう熱量決定部１９６５１が熱量を決定する。

また、図１１（１）に示されるようにトナー付着量が多いほど加熱部１５３が定着ベルト１５１を加熱する熱量を多くするよう熱量決定部１９６５１が熱量を決定する。また、図１２（１）に示されるように加熱部１５３の温度が高いほど、加熱部１５３が定着ベルト１５１を加熱する熱量を少なくするよう熱量決定部１９６５１が熱量を決定する。同様に、図１３（１）に示されるように定着対向ローラ１５２の温度が高いほど、加熱部１５３が定着ベルト１５１を加熱する熱量を少なくするよう熱量決定部１９６５１が熱量を決定する。

熱量決定部１９６５１は用紙Ｐの非画像部であると判定された部分に接する定着ベルト１５１を加熱部１５３が加熱する熱量を定着ベルトの温度について、図８乃至図１３の（２）に示される関係にある熱量で定着ベルト１５１を加熱する。用紙Ｐの紙坪量、用紙Ｐの平滑度、用紙Ｐのトナー付着量、定着対向ローラの温度、加圧ローラの温度についても同様である。

このように用紙Ｐの画像部、非画像部に接する部分の定着ベルト１５１を加熱する熱量が決定されたら、決定された熱量で加熱部１５３は定着ベルト１５１を加熱する。

そして、搬送された用紙Ｐが定着ベルト１５１と定着対向ローラ１５２とが接する位置に到達すると、定着ベルト１５１は定着対向ローラ１５２との間に用紙Ｐを挟み込む。このとき、定着ベルト１５１は加熱部１５３によって加熱されているので、定着ベルト１５１は用紙Ｐを加圧するのと同時に所定の温度で用紙Ｐを加熱する（ステップＳ２６２）。そして、用紙Ｐ上に転写されたトナー像を形成するトナーは溶融し、溶融されたトナーが付着した用紙Ｐを定着ベルト１５１が定着対向ローラ１５２とともに加圧するとトナーが用紙Ｐに定着する。

ここで、ステップＳ２６１で行われる加熱部１５３が定着ベルト１５１を加熱する処理について図４を用いて詳細に説明する。定着ベルト１５１は内部に設けられている加熱部１５３によって加熱される。このとき定着ベルト１５１は図１の矢印（Ａ３）の方向に回転しており、加熱部１５３は回転している定着ベルト１５１を加熱するため、定着ベルト１５１は全体に渡って高温となる。

図１５に戻って定着装置１５によって用紙Ｐにトナーが定着されると、用紙Ｐは排紙口１０から画像形成装置１の外へ排出される（ステップＳ２７）。

＜＜第１の実施形態の補足＞＞
また、本実施形態では、定着ベルト１５１の外側に加熱部１５３が設けられているが、図１７に示されるように定着ベルト１５１の内側に加熱部１５３を設け、定着ベルト１５１の外側から加圧部１５６が定着ベルト１５１を加熱部１５３に押し当ててもよい。

このようにして設けられている加圧部１５６は定着ベルト１５１より熱容量が大きい。したがって、加圧部１５６が低温であれば加熱部１５３が発生する熱は加圧部１５６に伝わり、定着ベルト１５１を加熱するのに多量の熱量を要する。加圧部１５６が高温であるほど、加熱部１５３は定着ベルト１５１を少ない熱量で第一の温度に加熱することが可能である。すなわち、図１８（１）に示されるように加圧部１５６（加圧ローラ）の温度が高いほど、定着ベルト１５１に加えられる熱量を少なくするよう熱量決定部１９６５１が決定する。なお、加圧部１５６（加圧ローラ）の温度は図示しない温度センサにより測定される。

また、本実施形態において、加熱部１５３は加熱器１５３ａ乃至加熱器１５３ｇの７つの加熱器を有しているが、加熱器の数はそれ以外としてもよい。

また、本実施形態では、ステップＳ２１で送受信部１９１が画像情報を受信するとしているが、画像読取制御部１９３によって制御されている読取センサ１１２がコンタクトガラス１１１に載せられた原稿用紙等からＲＧＢ画像情報を読み取るとしてもよい。

また、本実施形態では、画像形成装置１がＣ色、Ｍ色、Ｙ色、Ｋ色のトナーを用いて画像を形成するとしているが、Ｃ色、Ｍ色、Ｙ色、Ｋ色のトナーの他にクリアートナー、白色トナー等の特殊トナーを用いてもよい。

また、本実施形態においては、画像形成装置１はＲＧＢ画像情報に基づいて画像を形成する処理が記載されているが、モノクロの画像を表す画像情報に基づいて画像を形成してもよい。

（第２の実施形態）
図１９は、第２の実施形態に係る両面印刷機構を備えた画像形成装置の全体構成を示す図である。その構成は、図１の水平型の画像形成装置と、用紙搬送方向が異なり、また反転搬送経路を有する点を除けば、基本的に同じであるので、同じ構成部材については同じ参照番号を付すことで、説明を省略する。ここでは、本実施形態の画像形成装置の構成・動作につき、定着装置と用紙の反転搬送や両面印刷に関してのみ行う。

片面印刷の場合に用紙Ｐに画像を形成する動作は、図１に関連して説明したのと同じであるが、両面印刷の場合には、次のように動作することになる。画像形成装置１は、用紙Ｐの片面に画像を形成・定着し、切換爪１３８を切り換えることにより用紙Ｐを反転路１３６へ導く。次に、切換爪１３９を切り換え、反転後の用紙Ｐを再給紙路１３７からレジストローラ１３４へと再給紙する。このとき、中間転写ベルト１４３上には裏面画像となるトナー像を形成して担持させておき、用紙Ｐの裏面にトナー像を転写して定着装置１５’による定着処理を経て排紙スタック部１４０上に排紙する。以降より、両面印刷の場合に最初に印刷される面を第一面と呼び、その裏面を第二面と呼ぶ。

図２０は、本実施形態の画像形成装置における定着装置の構成を示す図である。本実施形態における定着装置１５’は、図１７の定着装置と同じく、定着ベルトの内部加熱方式を採用している。定着装置１５’は、未定着画像に接触して回転する定着部材としての定着ベルト１５１と、この定着ベルト１５１との間でニップ部１５１Ａを形成する加圧部材としての加圧ローラ１５２とを有している。また定着装置１５’は、商用電源からの電力により定着ベルト１５１を加熱する加熱部としてのサーマルヒータ１５３等を有している。サーマルヒータは、板状基体に抵抗発熱体を形成したサーマルヘッドで構成されている。

定着ベルト１５１は、外径が４０ｍｍで厚みが５０〜１００μｍのＰＩ製の基体１５１ａと、この基体１５１ａの表面に被覆された弾性層１５１ｂとを有している。弾性層１５１ｂ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１５１の表面には、耐久性を高めて離形性を確保するために、ＰＦＡ又はＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂による厚みが５〜５０μｍの離形層１５１ｃが形成されている。なお、定着ベルトの基体１５１ａはポリイミドに限らず、ニッケルやＳＵＳ等の金属基体であってもよい。

定着ベルト１５１内部には、支持部材１６１があり、ニップ部１５１Ａの箇所には押圧ローラ１６０と加圧ローラ１５２が設置され、図示しない側板外部部材と接続されて上記定着部材を支持している。

加圧ローラ１５２は、外径が４０ｍｍで厚みが２ｍｍの鉄製の芯金１５２ａと、この芯金１５２ａの表面に被覆された弾性層１５２ｂとを有している。弾性層１５２ｂ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１５２ｂ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１５２は図示しない付勢手段により定着ベルト１５１に圧接されている。

図２１は、サーマルヒータの模式図である。加熱部としてのサーマルヒータ１５３は、定着ベルト１５１の幅方向あるいは用紙搬送方向に直交する方向に等間隔で配置された複数のヒータ１５３ａ乃至１５３ｇを有している。各ヒータ１５３ａ乃至１５３ｇは、加熱領域に対応し、それぞれ独立に加熱可能となっている。サーマルヒータに代えてセラミックヒータとすることもできる。サーマルヒータ１５３はヒータ１５３ａ乃至１５３ｇの７つを有しているが、ヒータの数はそれ以外としてもよい。なお、サーマルヒータ１５３は図示しない付勢手段により定着ベルト１５１の表面に押し当てられている。

また、定着ベルト１５１の外周側でヒータ１５３と対向する位置には、定着ベルトを加圧する押さえ部材としての押圧ローラ１６０が配設されている。この押圧ローラ１６０によって定着ベルト１５１がヒータ１５３に接触するようになっている。

定着ベルト１５１のニップ部１５１Ａの下流であってヒータ１５３の上流に、定着ベルト１５１の表面温度を検知するサーミスタ１５４が設けられ、ヒータ１５３上にはヒータ１５３の温度を検知するサーミスタ１５５が設けられている。サーミスタ１５４、１５５は温度測定部の一例である。

さらに、定着装置１５’には、ヒータ１５３に電力を供給する電源１７０と、サーミスタ１５４，１５５の検知情報に基づいて電源１７０を制御する定着制御部１７５と、各ヒータ１５３の加熱領域の加熱性能情報を保持する加熱性能記憶部１８０とが設けられている。定着制御部１７５は、用紙Ｐ上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１５３の加熱割合を変化させる。ここで、定着制御部１７５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインタ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。加熱性能記憶部１８０については後述する。

次に、定着制御について説明する。図２２は、用紙Ｐ上に形成された画像領域と非画像領域の代表的なパターンを示す図で、副走査方向での制御が必要となる。図２２（ａ）は、用紙Ｐの搬送方向（Ａ４）の先端側から順に、画像領域ａ、非画像領域ｂ、画像領域ａ’が存在する画像形成パターンを示したもので、図６に対応する。定着対象のトナーが存在する画像領域ａと画像領域ａ’は定着を必要とするが、トナーが存在しない非画像領域ｂでは定着の必要はない。

図２２（ｂ）は、用紙Ｐの搬送方向（Ａ４）の先端側から順に、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。定着対象のトナーが存在する画像領域ａは定着を必要とするが、トナーが存在しない非画像領域ｂでは定着の必要はない。

図２３は、用紙Ｐ上に形成された画像領域と非画像領域の別のパターンを示す図で、主走査方向での制御が必要となる。図２３（ａ）は、用紙Ｐの搬送方向（Ａ４）に示される方向）と直交方向（定着ベルトの幅方向）に、画像領域ｃと非画像領域ｄが存在する画像形成パターンを示したものである。定着対象のトナーが存在する画像領域ｃは定着を必要とするが、トナーが存在しない非画像領域ｄでは定着の必要はない。

図２３（ｂ）は、用紙Ｐの搬送方向（Ａ４）の直交方向の一部に画像領域ｅがあり、残りの領域ｆでは用紙Ｐの搬送方向（Ａ４）の先行側に画像領域ｇ、後方側に非画像領域ｈがある画像形成パターンを示したものである。定着対象のトナーが存在する画像領域ｅ，ｇは定着を必要とするが、トナーが存在しない非画像領域ｈでは定着の必要はない。

図２２（ａ）において、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部１７５へ入力される。非画像領域ｂに対応する定着ベルト１５１の部位の温度が、画像領域ａ，ａ’に対応する定着ベルト１５１の部位の温度よりも低くなるように、定着制御部１７５は電源１７０およびヒータ１５３を制御する。

ここで、画像領域又は非画像領域に対応する定着ベルト１５１の部位とは、画像領域又は非画像領域に密着する定着ベルト１５１の部位という意味である。すなわち、用紙幅全体にわたって分布している画像領域ａに対応するベルト部位が所定の定着温度を得られるように、ヒータ１５３ａ乃至１５３ｇの全域に電力を供給する一方、非画像領域ｂに対応するベルト部位では供給電力を低減する。そして、紙後端の画像領域ａ’に対応するベルト部位が定着温度に達するように、再びヒータ１５３ａ乃至１５３ｇに電力を供給する。

図２２（ｂ）においても同様に、画像領域ａに対応するベルト部位が所定の定着温度を得られるように、ヒータ１５３ａ乃至１５３ｇの全域に電力を供給する一方、非画像領域ｂに対応するベルト部位では供給電力を低減する。

図２３（ａ）では、用紙幅のほぼ半分にわたって分布している画像領域ｃに対応するベルト部位が所定の定着温度を得られるように、ヒータ１５３ａ乃至１５３ｇに電力を供給する。具体的には、定着制御部１７５は、非画像領域ｄに対応する定着ベルト１５１の部位の温度が、画像領域ｃに対応する定着ベルト１５１の部位の温度よりも低くなるようにする。例えば、ヒータ１５３ｅ乃至１５３ｇの供給電力をヒータ１５３ａ乃至１５３ｄの供給電力より小さくする。

図２３（ｂ）では、用紙幅全体にわたって画像領域が分布しているｅ，ｆ-ｇ領域に対応するベルト部位が所定の定着温度を得られるように、ヒータ１５３ａ乃至１５３ｇの全域に電力を供給する。その後は、用紙のほぼ幅半分にわたって分布している画像領域ｅに対応するベルト部位が所定の定着温度を得られるように、例えばヒータ１５３ａ乃至１５３ｄの供給電力をヒータ１５３ｅ乃至１５３ｇの供給電力より大きくする。

これらの定着制御における実際の供給電力では、各図中の斜線部で示すように、画像領域がニップ部に入るよりも前の部分で予備的な加熱がなされるように調整されている。このような予備的な加熱領域は、主にヒータの周方向の長さや、ヒータ自身にも昇温時間が必要となることを考慮した領域である。予備加熱領域は、省エネルギーの観点からできるだけ小さいことが望ましい。

また定着制御としては、非画像領域ｂ，ｄ，ｈに対応する部位で電力供給を完全に停止してもよいが、温度が下がり過ぎると、次の画像領域（図２２（ａ）では画像領域ａ’）での定着温度への立ち上がり応答性が悪くなる。そのため、ヒータ１５３を点滅させ又はヒータ１５３に低電力を供給することで、定着ベルト１５１の温度を所定値以上に保つことが望ましい。

図２４は、図２２（ａ）の画像形成パターンの場合の、定着部材である定着ベルトの目標温度と時間の関係を示す図である。実線が示すように、画像領域ａ，ａ’では定着ベルト温度を第一の温度に設定しているが、非画像領域ｂでは定着ベルト温度を、室温より高く第一の温度より低い第二の温度に保つように制御している。図２２（ｂ）、図２３（ａ）、図２３（ｂ）の画像形成パターンの場合にも、同様に各ヒータ１５３ａ乃至１５３ｇを制御することにより、画像領域では定着ベルト温度を第一の温度に設定し、非画像領域では定着ベルト温度を第二の温度に設定することができる。

このように、非画像領域ｂ，ｄ，ｈに対応する部位でもヒータへの給電は行われるが、供給電力は削減される。すなわち、画像領域および予備加熱域に相当する領域Ｒの供給電力よりも、非画像部で予備加熱域にも相当しない領域Ｒ’では供給電力が小さくできるため、省エネルギー化が可能となる。

以上のように、片面印刷時の定着制御でも、副走査方向と主走査方向の両方向において画像領域と非画像領域によって加熱を異ならせるが、図１９の画像形成装置において両面印刷する際には、さらに考慮すべき点が増える。すなわち、第二面（裏面）の印刷時には、第二面の画像領域、非画像領域だけでなく、第一面の画像の有無により定着温度を変更する。それは、第一面に定着済みの画像が有ると、その部分で用紙Ｐの熱容量が増えるためであり、第二面の印刷時にはより多くの熱量を供給する必要がある。そこで両面印刷時の定着制御においては、第二面の定着温度を第一面の画像の有無によっても、変更する。

両面印刷時の具体的な定着温度を、表１および表２に示す。

第一面印刷時の定着温度は、表１に示すように、非画像領域に対しては第二の温度とし、画像領域に対して第一の温度とする（これは片面印刷の場合と同じである）。第二面印刷時の定着温度は、表２に示すように、第二面の画像の有無と第一面の画像の有無により４つの場合に分ける。便宜上、単純に第一面、第二面と全体的な表現をするが、複数のヒータによって分割される領域毎での制御である。第二面の非画像領域は、第一面の画像の有無にかかわらず第二の温度とする。第二面の画像領域は、第一面に画像が無ければ第一の温度とし、第一面に画像があれば第一の温度に補正温度αを加えた温度とする。

補正温度αは一定値でもよいが、第一面または第二面に形成された画像濃度、画像色等において適宜決定することも可能である。ここで画像濃度および画像色は、定着制御部１７５が画像処理装置（図示しない）からの画像情報により判断する。

次に、両面印刷時の定着制御について説明する。図２５は、用紙Ｐの両面上に形成された画像領域と非画像領域を示す図である。図２５（ａ）は、用紙Ｐの第一面であり、用紙Ｐの搬送方向（Ａ４）の先行側から順に、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。図２５（ｂ）は、用紙の第二面であり、用紙Ｐの搬送方向（Ａ４）の先行側から順に、非画像領域ｂ、画像領域ａ、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。定着対象のトナーが存在する画像領域ａは定着を必要とするが、トナーが存在しない非画像領域ｂでは定着の必要はない。

両面印刷時の第一面に図２５（ａ）で示した画像が形成・定着されたとする場合において、第二面を定着する際、図示しない画像処理装置から図２５（ｂ）で示したパターンの画像情報が定着制御部１７５へ入力される。それにより、第二面の非画像領域ｂに対応する定着ベルト１５１の部位の温度が、第一の温度となるように、定着制御部１７５は電源１７０およびヒータ１５３を制御する。続いて、第一面が非画像領域ｂである第二面の画像領域ａに対応する定着ベルト１５１の部位の温度が、第一の温度となるように、定着制御部１７５は電源１７０およびヒータ１５３を制御する。

そして、第一面が画像領域ａ’である第二面の画像領域ａ’に対応する定着ベルト１５１の部位の温度が、第一の温度＋補正温度αとなるように、定着制御部１７５は電源１７０およびヒータ１５３を制御する。ここで、定着制御部１７５は、第二面の画像領域における画像濃度および画像色と、第一面の画像領域における画像濃度および画像色に基づいて補正温度αも算出しておく。なお、ヒータ１５３ａ乃至１５３ｇの各加熱領域を予備的に加熱するための予備加熱領域である図中の斜線部で供給電力は投入される。

図２６は、図２５（ａ）の画像形成パターンの場合の、定着部材の目標温度と時間の関係を示す図である。実線が示すように、画像領域ａ，ａ’では定着温度を第一の温度に設定しているが、非画像領域ｂでは定着温度を、室温より高く第一の温度より低い第二の温度に保つように制御している。これは、片面印刷時と同じであり、図２６は図２４と同じグラフとなる。

図２７は、図２５（ｂ）の画像形成パターンの場合の、定着部材の目標温度と時間の関係を示す図である。実線が示すように、非画像領域ｂは定着温度を第二の温度に設定しているが、画像領域ａでは定着温度を、第一の温度に保つように制御している。さらに、画像領域ａ’では定着温度を、第一の温度＋補正温度αに保つように制御している。

比較のため、第二面の定着部材の温度を第一面の画像の有無で変化しない場合の目標温度と時間の関係を破線で示す。第二面の画像を着実に定着させるためには、常に想定される最大の定着温度である第一の温度＋補正温度β（β≧α）とする必要がある。このため、用紙Ｐの両面の画像領域によっては、領域Ｒ間において、必要以上に熱供給を行う場合があった。

以上説明したように、本実施形態によれば、第一面に画像がなく、第二面に画像領域とその前後の予備加熱領域を含む領域Ｒにおいて、定着温度を低く設定することができる。また、画像濃度と画像色により補正温度αを調整するので、第二面の画像領域ａ’においても定着温度を適正に設定することができる。これにより、余分な熱供給をすることなく、エネルギーを節減することが可能となる。また、定着制御部１７５はヒータ１５３ａ乃至１５３ｇの任意の箇所に熱量を供給することができるので、さらに余分な熱供給を抑えることができる。

なお、以上ではフルカラー印刷の場合で説明したが、特定色あるいはブラックによるモノクロ印刷時であっても、使用されない感光体が存在するだけで、動作的には同様である。

ところで、加熱領域は、製造に起因して初期的に又は継時的変化によって加熱領域のばらつきが発生して、加熱のための電力密度が高い領域や低い領域等が発生する場合がある。そこで、定着制御部１７５が電源１７０およびヒータ１５３を制御する際に、図２０に示す、加熱性能記憶部１８０より加熱領域の加熱情報を参照して実際の電力投入量を設定する。加熱性能記憶部１８０は、例えば、ＥＥＰＲＯＭなどの書き換え可能な不揮発メモリを用いればよい。

これにより、各加熱領域の加熱性能のばらつきに起因する定着部材表面の温度むらを抑え、画像品質を向上させるとともに、余分な熱供給をすることなく、さらにエネルギーを節減することが可能となる。

１ 画像形成装置
１０ 排紙口
１１ スキャナ部
１２ 作像部
１３ 給紙部
１５ 定着装置
１５’ 定着装置
１８ 表示・操作部
１３４ レジストローラ
１３６ 反転路
１３７ 再給紙路
１３８ 切換爪
１３９ 切換爪
１４０ 排紙スタック部
１４３ 中間転写ベルト
１５１ 定着ベルト
１５２ 定着対向ローラ（加圧ローラ）
１５３ 加熱部（サーマルヒータ）
１５４ 温度測定部
１５５ 温度測定部
１５６ 加圧部
１７５ 定着制御部
１８０ 加熱性能記憶部
１９６５ 定着制御部

特開２００１−３４３８６０

Claims (13)

1. 回転する定着部材と、前記定着部材との間で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ための、前記定着部材の回転方向に直交する方向に並んで配置された複数のヒータを有する加熱部と、前記複数のヒータに加熱される前記定着部材の加熱領域のそれぞれの温度を検出する温度測定部と、前記加熱部に加える熱量を決定し、前記加熱部の各ヒータの温度を制御する定着制御部とを備え、前記ニップ部に未定着画像を担持した記録媒体を通して定着を行う定着装置であって、記録媒体上の画像領域、非画像領域に基づいて前記加熱部が前記定着部材に加える熱量を調整する定着装置において、
   前記定着制御部は、前記定着部材の温度に基づいて前記加熱部が前記定着部材に加える熱量を調整することを特徴とする定着装置。
2. 前記定着制御部は、前記記録媒体に形成された画像に係るトナー付着量に基づいて前記加熱部が前記定着部材に加える熱量を調整することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記定着制御部は、前記記録媒体の特性に基づいて前記加熱部が前記定着部材に加える熱量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。
4. 前記記録媒体の特性は、前記記録媒体の紙坪量であることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 前記記録媒体の特性は、前記記録媒体の平滑度であることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
6. さらに、前記加熱部の複数のヒータの温度を検出する第二温度測定部を備え、
   前記定着制御部は、前記第二温度測定部によって検出された前記加熱部の複数のヒータの温度に基づいて前記加熱部が前記定着部材に加える熱量を調整することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. さらに、前記定着部材の加熱領域により加熱される前記加圧部材の加熱領域のそれぞれの温度を検出する第三温度測定部を備え、
   前記定着制御部は、前記第三温度測定部によって検出された前記加圧部材の加熱領域のそれぞれの温度に基づいて前記加熱部が前記定着部材に加える熱量を調整することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の定着装置。
8. 前記定着制御部は、前記記録媒体の間隔に基づいて前記加熱部が前記定着部材に加える熱量を調整することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の定着装置。
9. 両面印刷時に前記定着制御部は、前記記録媒体の第一面の画像の有無により、第二面印刷時の定着温度を変更することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の定着装置。
10. 両面印刷時に前記定着制御部は、前記記録媒体の第一面の画像濃度により、第二面印刷時の前記定着温度を変更することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の定着装置。
11. 両面印刷時に前記定着制御部は、前記記録媒体の第二面の画像色により、第二面印刷時の前記定着温度を変更することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の定着装置。
12. さらに、前記加熱部の複数のヒータの加熱性能情報を保持する加熱性能記憶部を備え、
    前記定着制御部は、前記加熱部の複数のヒータの加熱性能情報により、前記加熱部の複数のヒータに加える電力を設定することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の定着装置。
13. 請求項１乃至１２のいず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。
    

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