(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-05
(45)【発行日】2023-12-13
(54)【発明の名称】画像形成装置
(51)【国際特許分類】
G03G 15/20 20060101AFI20231206BHJP
G03G 15/00 20060101ALI20231206BHJP
H05B 3/00 20060101ALI20231206BHJP
【ＦＩ】
G03G15/20 555
G03G15/00 303
H05B3/00 365J
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2020024346
(22)【出願日】2020-02-17
(65)【公開番号】P2021128308
(43)【公開日】2021-09-02
【審査請求日】2022-12-13
(73)【特許権者】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100107423
【弁理士】
【氏名又は名称】城村 邦彦
(74)【代理人】
【識別番号】100120949
【弁理士】
【氏名又は名称】熊野 剛
(74)【代理人】
【識別番号】100182453
【弁理士】
【氏名又は名称】野村 英明
(72)【発明者】
【氏名】加來 佑太郎
(72)【発明者】
【氏名】足立 知哉
(72)【発明者】
【氏名】古市 祐介
【審査官】早川 貴之
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－１４２５３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－３０９８７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０６６９０１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０３Ｇ １３／２０
１３／３４
１５／００
１５／２０
１５／３６
２１／００－２１／０２
２１／１４
２１／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、
画像情報に基づいて前記像担持体の帯電面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
前記像担持体上の静電潜像にトナーを付着させてトナー画像を形成する現像手段と、
前記像担持体上のトナー画像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記記録媒体を加熱して前記トナー画像を前記記録媒体に定着させる定着手段と、
前記記録媒体上の画像形成領域を記録媒体幅方向に渡って分割した複数のブロックごとに画像の階調率を算出する階調率算出手段と、
前記階調率算出手段によって算出された前記階調率を前記ブロック同士で比較する階調率比較手段と、
前記露光手段の露光量を前記ブロックごとに制御する露光制御手段と、
を備え、
前記ブロックごとの前記階調率を比較して、同じ階調率のブロックがあった場合、同じ階調率のブロックのうち、前記定着手段の温度が相対的に高いブロックの露光量をあらかじめ設定された露光量よりも下げる画像形成装置。
【請求項2】
前記複数のブロックの中で最低温度のブロックの前記階調率と他のブロックの前記階調率を比較して、同じ階調率のブロックがあった場合、最低温度ではないブロックの露光量をあらかじめ設定された露光量よりも下げる請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項3】
前記複数のブロックの中で前記画像形成領域の記録媒体幅方向中央を基準に対称に配置されるブロック同士の前記階調率を比較して、同じ階調率であった場合、相対的に温度の高いブロックの露光量をあらかじめ設定された露光量よりも下げる請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項4】
前記定着手段の温度に応じた前記記録媒体に対する定着後トナー付着量を算出するトナー付着量算出手段と、前記トナー付着量算出手段によって算出された前記定着後トナー付着量を前記ブロック同士で比較するトナー付着量比較手段と、
を備え、
前記ブロックごとの前記階調率を比較して、同じ階調率のブロックがあった場合、さらに同じ階調率のブロック同士で前記定着後トナー付着量を比較し、相対的に温度の高いブロックの定着後トナー付着量が相対的に温度の低いブロックの定着後トナー付着量に近づくように、前記相対的に温度の高いブロックの露光量をあらかじめ設定された露光量よりも下げる請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項5】
前記定着手段は、前記記録媒体を加熱する加熱部材を備え、前記加熱部材は、
記録媒体幅方向に長手状に配置される基材と、
前記基材の長手方向に並んで配置された複数の発熱体と、
複数の電極部と、
前記複数の発熱体と前記複数の電極部とを接続する導電部と、
を有する請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項6】
前記電極部は、第１電極部及び第２電極部を有し、前記導電部は、前記発熱体と前記第１電極部とを接続する第１導電経路と、前記発熱体から前記基材の長手方向のうちの第１方向に伸びて前記第２電極部に接続される第２導電経路と、前記第２導電経路から前記第１方向とは反対の第２方向に分岐して前記第１導電経路を介さずに前記第２導電経路又は前記第２電極部に接続される第３導電経路の少なくとも一部と、を構成する請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項7】
前記ブロックは、前記複数の発熱体ごとに分割された領域である請求項５又は６に記載の画像形成装置。
【請求項8】
前記複数のブロックの温度を検知する複数の温度検知手段を備える請求項１から７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項9】
前記複数のブロックのうち、一部のブロックのみの温度を検知する温度検知手段を備え、その他のブロックの温度は検知された前記一部のブロックの温度情報に基づき算出される請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項10】
複数の前記記録媒体に対して同一の画像を連続して形成する場合は、最初の前記記録媒体に対する画像形成時に設定された露光量によってその後の前記記録媒体の画像形成を行う請求項１から９のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
複写機やプリンタなどの画像形成装置として、トナーを用いて画像を形成する電子写真方式の画像形成装置が知られている。
【0003】
一般的に、電子写真方式の画像形成装置には、用紙に転写されたトナー画像を用紙に定着させる定着装置が搭載されている｛例えば、特許文献１（特開平６－７５４５３号公報）参照｝。定着装置は、用紙を加熱するヒータなどの加熱部材を備え、加熱部材の熱によって用紙上のトナーが溶融することにより画像が定着される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、用紙に対するトナーの定着性は、トナーが加熱される温度に依存する。このため、均一な定着性が得られるようにするには、用紙を加熱する加熱部材の温度がその全体に渡って均一であることが望ましい。
【0005】
しかしながら、加熱部材の特性や使用態様などにより、加熱部材の温度を用紙幅方向に渡って均一に維持することが困難な場合がある。そのような場合、画像の定着性にばらつきが生じるため、定着処理後の画像濃度にばらつきが生じる得る懸念がある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するため、本発明は、像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、画像情報に基づいて前記像担持体の帯電面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記像担持体上の静電潜像にトナーを付着させてトナー画像を形成する現像手段と、前記像担持体上のトナー画像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体を加熱して前記トナー画像を前記記録媒体に定着させる定着手段と、前記記録媒体上の画像形成領域を記録媒体幅方向に渡って分割した複数のブロックごとに画像の階調率を算出する階調率算出手段と、前記階調率算出手段によって算出された前記階調率を前記ブロック同士で比較する階調率比較手段と、前記露光手段の露光量を前記ブロックごとに制御する露光制御手段と、を備え、前記ブロックごとの前記階調率を比較して、同じ階調率のブロックがあった場合、同じ階調率のブロックのうち、前記定着手段の温度が相対的に高いブロックの露光量をあらかじめ設定された露光量よりも下げる画像形成装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、加熱温度のばらつきに起因する画像濃度のばらつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図2】本実施形態に係る定着装置の概略構成図である。
【図3】前記定着装置の斜視図である。
【図4】前記定着装置の分解斜視図である。
【図5】前記定着装置が備える加熱ユニットの斜視図である。
【図6】前記加熱ユニットの分解斜視図である。
【図7】本実施形態に係るヒータの平面図である。
【図8】前記ヒータの分解斜視図である。
【図9】前記ヒータにコネクタが接続された状態を示す斜視図である。
【図10】前記ヒータの平面図である。
【図11】全ての抵抗発熱体を発熱させた場合のブロックごとの給電線の発熱量を示す図である。
【図12】一部の発熱部のみを発熱させた場合のブロックごとの給電線の発熱量を示す図である。
【図13】温度の高い部分と温度の低い部分の定着後のトナー付着量を比較して示イメージ図である。
【図14】定着前と定着後のトナー付着量の関係を示すグラフである。
【図15】温度の低い部分のトナー量を多くした場合の定着後のトナー量を比較して示すイメージ図である。
【図16】温度の高い部分のトナー量を少なくした場合の定着後のトナー量を比較して示すイメージ図である。
【図17】画像濃度を調整するための制御系を示すブロック図である。
【図18】画像形成領域を分割した複数のブロックの一例を示す図である。
【図19】複数のブロックをさらに用紙搬送方向に分割した分割エリアの一例を示す図である。
【図20】定着温度と定着後のトナー付着量との関係を階調率ごとに示すグラフである。
【図21】全ての抵抗発熱体に温度センサを設けた例を示す図である。
【図22】一部の抵抗発熱体に温度センサを設けた例を示す図である。
【図23】露光量と定着前のトナー付着量との関係を示すグラフである。
【図24】露光量の制御フローを示す図である。
【図25】小型化されたヒータを説明するための図である。
【図26】他のヒータの構成を示す図である。
【図27】他の定着装置の構成を示す図である。
【図28】別の定着装置の構成を示す図である。
【図29】さらに別の定着装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。
【0010】
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【0011】
図１に示す画像形成装置１００は、画像形成部２００と、転写部３００と、定着部４００と、記録媒体供給部５００と、記録媒体排出部６００と、を備えている。
【0012】
画像形成部２００には、４つの作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋと、露光装置６と、が設けられている。各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されている。また、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの異なる色の現像剤を収容している以外、基本的に同様の構成である。具体的に、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、表面に画像を担持する像担持体である感光体２と、感光体２の表面を帯電させる帯電手段である帯電ローラ３と、感光体２上にトナー画像を形成する現像手段である現像装置４と、感光体２の表面をクリーニングするクリーニング手段であるクリーニングブレード５と、を備えている。また、露光装置６は、画像情報に基づいて感光体２の帯電面を露光する露光手段（書き込み手段）である。
【0013】
転写部３００には、記録媒体である用紙に画像を転写する転写手段としての転写装置８が設けられている。なお、画像が形成（転写）される記録媒体は、紙（普通紙、厚紙、薄紙、コート紙、ラベル紙、封筒などを含む）のほか、ＯＨＰシートなどの樹脂製のシートであってもよい。転写装置８は、中間転写ベルト１１と、４つの一次転写ローラ１２と、二次転写ローラ１３と、を有している。各一次転写ローラ１２は、中間転写ベルト１１を介してそれぞれ別の感光体２に接触している。これにより、中間転写ベルト１１と各感光体２との間に、中間転写ベルト１１と各感光体２とが接触する一次転写ニップが形成されている。一方、二次転写ローラ１３は、中間転写ベルト１１を介して中間転写ベルト１１を張架する複数のローラの１つに接触し、中間転写ベルト１１との間に二次転写ニップを形成している。
【0014】
定着部４００には、用紙に画像を定着させる定着手段としての定着装置９が設けられている。定着装置９の構成については後で詳しく説明する。
【0015】
記録媒体供給部５００には、用紙Ｐを収容する給紙カセット１４と、給紙カセット１４から用紙Ｐを送り出す給紙ローラ１５と、が設けられている。
【0016】
記録媒体排出部６００には、用紙を画像形成装置外に排出する一対の排紙ローラ１７と、排紙ローラ１７によって排出された用紙を載置する排紙トレイ１８と、が設けられている。
【0017】
次に、図１を参照しつつ本実施形態に係る画像形成装置１００の印刷動作について説明する。
【0018】
印刷動作開始の指示があると、各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの感光体２、及び中間転写ベルト１１が回転を開始する。また、給紙ローラ１５が回転することにより、給紙カセット１４から用紙Ｐが送り出される。送り出された用紙Ｐは、一対のタイミングローラ１６に接触して一旦停止される。
【0019】
各作像ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋでは、まず、帯電ローラ３によって感光体２の表面が均一な高電位に帯電される。次いで、原稿読取装置によって読み取られた原稿の画像情報、あるいは端末からプリント指示されたプリント画像情報に基づいて、露光装置６が各感光体２の表面（帯電面）に露光する。これにより、露光された部分の電位が低下して各感光体２の表面に静電潜像が形成される。そして、この静電潜像に対して現像装置４からトナーが供給され、各感光体２上にトナー画像が形成される。各感光体２上に形成されたトナー画像は、各感光体２の回転に伴って一次転写ニップ（一次転写ローラ１２の位置）に達すると、回転する中間転写ベルト１１上に順次重なり合うように転写される。かくして、中間転写ベルト１１上にフルカラーのトナー画像が形成される。また、感光体２から中間転写ベルト１１へトナー画像が転写された後、各感光体２上に残留するトナーはクリーニングブレード５によって除去される。
【0020】
中間転写ベルト１１上に転写されたトナー画像は、中間転写ベルト１１の回転に伴って二次転写ニップ（二次転写ローラ１３の位置）へ搬送され、タイミングローラ１６によって搬送されてきた用紙Ｐ上に転写される。そして、トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置９へと搬送され、定着装置９によって用紙Ｐにトナー画像が定着される。その後、用紙Ｐは排紙ローラ１７によって排紙トレイ１８へ排出され、一連の印刷動作が完了する。
【0021】
以上の印刷動作の説明は、フルカラー画像を形成するときの動作についてであるが、４つの作像ユニットのうち、いずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つの作像ユニットを使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。
【0022】
続いて、本実施形態に係る定着装置９の構成について説明する。
【0023】
図２に示すように、本実施形態に係る定着装置９は、定着ベルト２０と、加圧ローラ２１と、ヒータ２２と、ヒータホルダ２３と、ステー２４と、温度センサ１９と、を備えている。
【0024】
定着ベルト２０は、用紙Ｐの未定着画像担持面側に配置される回転部材であって、未定着画像を用紙Ｐに定着させる定着部材である。定着ベルト２０は、例えば、外径が２５ｍｍで厚みが４０～１２０μｍの筒状基体を有する無端状のベルト部材で構成される。基体の材料は、ポリイミドのほか、ＰＥＥＫなどの耐熱性樹脂やニッケル、ＳＵＳなどの金属材料であってもよい。また、耐久性を高めると共に離型性を確保するため、基体の外周面に、ＰＦＡやＰＴＦＥなどのフッ素樹脂から成る離型層が設けられてもよい。また、基体と離型層との間に、ゴムなどから成る弾性層が設けられてもよい。さらに、基体の内周面に、ポリイミドやＰＴＦＥなどから成る摺動層が設けられてもよい。
【0025】
加圧ローラ２１は、定着ベルト２０の外周面に対向するように配置された対向部材である。また、加圧ローラ２１は、定着ベルト２０の外周面に圧接されて、定着ベルト２０との間にニップ部Ｎを形成する加圧部材でもある。加圧ローラ２１は、例えば、外径が２５ｍｍであって、鉄製の芯金と、この芯金の外周面に設けられたシリコーンゴム製の弾性層と、弾性層の外周面に設けられたフッ素樹脂製の離型層とを有するローラなどにより構成される。
【0026】
ヒータ２２は、定着ベルト２０の内側に配置され、定着ベルト２０や、定着ベルト２０を介して用紙を加熱する加熱部材である。本実施形態では、ヒータ２２が、板状の基材５０と、基材５０上に設けられた第１絶縁層５１と、第１絶縁層５１上に設けられた導体層５２と、導体層５２を被覆する第２絶縁層５３と、により構成されている。導体層５２は、発熱部６０を有している。
【0027】
基材５０は、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）や鉄、アルミニウム等の金属材料で構成される。また、基材５０の材料として、金属材料のほか、セラミック、ガラス等を用いることも可能である。基材５０にセラミックなどの絶縁材料を用いた場合は、基材５０と導体層５２との間の第１絶縁層５１を省略することが可能である。一方、金属材料は、急速加熱に対する耐久性に優れ、加工もしやすいため、低コスト化を図るのに好適である。金属材料の中でも、特にアルミニウムや銅は熱伝導性が高く、温度ムラが発生しにくい点で好ましい。また、ステンレスはこれらに比べて安価に製造できる利点がある。
【0028】
各絶縁層５１，５３は、例えば、耐熱性ガラスなどの絶縁性を有する材料で構成される。また、これらの材料として、セラミックあるいはポリイミドなどを用いてもよい。また、基材５０の第１絶縁層５１や第２絶縁層５３が設けられる面とは反対側の面に、別途絶縁層が設けられてもよい。
【0029】
本実施形態では、発熱部６０が基材５０よりもニップ部Ｎ側に配置されているが、これとは反対に、基材５０が発熱部６０よりもニップ部Ｎ側に配置されてもよい。ただしその場合は、発熱部６０の熱が基材５０を介して定着ベルト２０に伝達されることになるため、基材５０は窒化アルミニウムなどの熱伝導率の高い材料で構成されることが望ましい。
【0030】
また、本実施形態では、ヒータ２２から定着ベルト２０への熱伝達効率を高めるため、ヒータ２２が定着ベルト２０の内周面に対して直接接触するように配置されている。また、これに限らず、ヒータ２２は、定着ベルト２０に対して、非接触、あるいは低摩擦シートなどを介して間接的に接触するように配置されてもよい。また、定着ベルト２０に対するヒータ２２の接触箇所は、定着ベルト２０の外周面であってもよい。ただし、定着ベルト２０の外周面の傷付きによる定着品質の低下を回避するため、ヒータ２２が接触する面は、定着ベルト２０の内周面であることが望ましい。
【0031】
ヒータホルダ２３は、定着ベルト２０の内側でヒータ２２を保持する保持部材である。ヒータホルダ２３は、ヒータ２２の熱によって高温になりやすいため、耐熱性の材料で構成されることが望ましい。特に、ヒータホルダ２３が、ＬＣＰやＰＥＥＫなどの低熱伝導性の耐熱性樹脂で構成される場合は、ヒータホルダ２３の耐熱性を確保しつつ、ヒータ２２からヒータホルダ２３への伝熱が抑制されるので、効率的に定着ベルト２０を加熱することが可能である。
【0032】
ステー２４は、定着ベルト２０の内側に配置される補強部材である。ステー２４によってヒータホルダ２３のニップ部Ｎ側の面とは反対の面が支持されることにより、ヒータホルダ２３が加圧ローラ２１の加圧力によって撓むのが抑制される。これにより、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間に均一な幅のニップ部Ｎが形成される。ステー２４は、その剛性を確保するため、ＳＵＳやＳＥＣＣなどの鉄系金属材料によって形成されることが好ましい。
【0033】
温度センサ１９は、ヒータ２２の温度を検知する温度検知手段である。温度センサ１９の検知結果に基づいてヒータ２２の出力が制御されることにより、定着ベルト２０の温度が所望の温度（定着温度）となるように維持される。温度センサ１９は、接触型、非接触型のいずれでもよい。例えば、温度センサ１９として、サーモパイル、サーモスタット、サーミスタ、ＮＣセンサなどの公知の温度センサを適用可能である。
【0034】
本実施形態に係る定着装置９においては、印刷動作が開始されると、ヒータ２２に電力が供給されることにより、発熱部６０が発熱し、定着ベルト２０が加熱される。また、加圧ローラ２１が回転駆動され、定着ベルト２０が従動回転を開始する。そして、定着ベルト２０の温度が所定の目標温度（定着温度）に到達した状態で、図２に示すように、未定着トナー画像が担持された用紙Ｐが、定着ベルト２０と加圧ローラ２１との間（ニップ部Ｎ）に搬送されることにより、未定着トナーが加熱及び加圧されてトナー画像が用紙Ｐに定着される。
【0035】
【0036】
図３及び図４に示すように、本実施形態に係る定着装置９は、矩形の枠状に形成された装置フレーム４０を備えている。装置フレーム４０は、一対の側壁部２８及び前壁部２７を一体に有する第１装置フレーム２５と、後壁部２９を有する第２装置フレーム２６と、によって構成されている。第１装置フレーム２５と第２装置フレーム２６は、一対の側壁部２８に設けられた複数の係合突起２８ａが後壁部２９に設けられた複数の係合孔２９ａに係合することにより組み付けられる。
【0037】
定着ベルト２０や加圧ローラ２１は、一対の側壁部２８によって支持される。このため、各側壁部２８には、加圧ローラ２１の回転軸などを挿通させるための挿通溝２８ｂが設けられている。挿通溝２８ｂは、その一端側（後壁部２９側）で開口し、これとは反対側の端では開口しない突き当て部が形成されている。この突き当て部には、加圧ローラ２１の回転軸を回転可能に支持する軸受３０が設けられている。加圧ローラ２１が各側壁部２８によって支持された状態では、加圧ローラ２１の軸方向の一端に設けられた駆動伝達部材としての駆動伝達ギヤ３１が、側壁部２８よりも外側に露出した状態で配置される。これにより、定着装置９が画像形成装置本体に搭載されると、駆動伝達ギヤ３１が画像形成装置本体に設けられているギヤに連結され、駆動源からの駆動力を伝達可能な状態となる。また、駆動伝達ギヤ３１に代えて、駆動伝達ベルトを張架するプーリやカップリング機構などの駆動伝達部材を用いてもよい。
【0038】
定着ベルト２０の長手方向の両端には、定着ベルト２０やステー２４などを支持する一対の支持部材３２が設けられている。各支持部材３２には、ガイド溝３２ａが形成されている。図４に示すように、一対の支持部材３２と、定着ベルト２０、ステー２４、ヒータホルダ２３、及びヒータ２２を組み付けた状態で、各支持部材３２のガイド溝３２ａを各側壁部２８の挿通溝２８ｂの縁に沿わせながら各支持部材３２を各側壁部２８に組み付けることにより、定着ベルト２０、ステー２４、ヒータホルダ２３及びヒータ２２が、各側壁部２８に支持される。また、各支持部材３２が、後壁部２９との間に設けられた付勢部材としての一対のバネ３３によって付勢されることにより、定着ベルト２０が加圧ローラ２１へ加圧され、ニップ部が形成される。
【0039】
また、後壁部２９には、画像形成装置本体に対する定着装置本体の位置決めを行う位置決め部としての孔部２９ｂが設けられている。一方、画像形成装置本体には、位置決め部としての突起１０１（図４参照）が設けられている。この突起１０１が、定着装置９の孔部２９ｂに対して挿入されることで、突起１０１と孔部２９ｂが嵌合し、画像形成装置本体に対する定着装置本体の位置決めがなされる。なお、孔部２９ｂが設けられる位置は、後壁部２９の長手方向の中央よりもいずれか一方の端寄りの位置であることが好ましい。このような位置に孔部２９ｂが設けられることにより、孔部２９ｂが設けられない端側では、温度変化に伴う長手方向の伸縮が許容され、装置フレーム４０の歪を抑制することが可能である。
【0040】
【0041】
図５に示すように、ヒータ２２及びヒータホルダ２３は、図５の左右方向へ長く伸びる長手状の部材である。ヒータ２２及びヒータホルダ２３は、定着装置に組み込まれ、定着装置が画像形成装置に搭載された状態で、ヒータ２２及びヒータホルダ２３の長手方向が定着装置を通過する用紙Ｐの幅方向Ｕ（以下、「記録媒体幅方向」という場合がある。）となるように配置される。また、図６に示すように、ヒータ２２及びヒータホルダ２３と同様にステー２４も、記録媒体幅方向Ｕへ長手状に配置される。なお、本明細書中でいう「記録媒体幅方向」、「ヒータの長手方向」、「基材の長手方向」、「定着ベルトの長手方向」は、いずれも同じ方向を意味する。
【0042】
図５及び図６に示すように、ヒータホルダ２３には、ヒータ２２を収容するための矩形の収容凹部２３ａが設けられている。収容凹部２３ａは、ヒータ２２とほぼ同等の形状及びサイズに形成されている。ただし、収容凹部２３ａの長手方向寸法Ｌ２はヒータ２２の長手方向寸法Ｌ１よりも若干長く設定されている。このため、熱膨張によってヒータ２２がその長手方向に伸びても、ヒータ２２と収容凹部２３ａとの干渉を回避できる。
【0043】
一対の支持部材３２は、定着ベルト２０の内側に挿入されて定着ベルト２０を支持するＣ字状のベルト支持部３２ｂと、定着ベルト２０の端面に接触して定着ベルト２０の長手方向の移動（片寄り）を規制するフランジ状のベルト規制部３２ｃと、ヒータホルダ２３及びステー２４の長手方向の両端近傍部分が挿入されてこれらを支持する支持凹部３２ｄと、を有している。定着ベルト２０は、その長手方向の両端にベルト支持部３２ｂが挿入されることで、ベルト非回転時において基本的に周方向（ベルト回転方向）の張力が作用しない、いわゆるフリーベルト方式で支持される。
【0044】
また、図５及び図６に示すように、ヒータホルダ２３の長手方向の中央よりも一端側には、位置決め部としての位置決め凹部２３ｅが設けられている。この位置決め凹部２３ｅに対して、図５及び図６における左側の支持部材３２の嵌合部３２ｅが嵌合することにより、ヒータホルダ２３と支持部材３２との位置決めがなされる。一方、図５及び図６における右側の支持部材３２には、嵌合部３２ｅは設けられておらず、ヒータホルダ２３との長手方向の位置決めはされない。このように、支持部材３２に対するヒータホルダ２３の位置決めをヒータホルダ２３の長手方向の片側のみとすることで、温度変化に伴うヒータホルダ２３の長手方向の伸縮が許容される。
【0045】
また、図６に示すように、ステー２４の長手方向の両端近傍部分には、各支持部材３２に対するステー２４の移動を規制する段差部２４ａが設けられている。各段差部２４ａは支持部材３２に突き当たることで支持部材３２に対するステー２４の長手方向の移動を規制する。ただし、これら段差部２４ａのうち少なくとも一方は、支持部材３２に対して隙間（ガタ）を介して配置される。このように、少なくとも一方の段差部２４ａが支持部材３２に対して隙間を介して配置されることにより、温度変化に伴うステー２４の伸縮が許容される。
【0046】
【0047】
図８に示すように、ヒータ２２の基材５０上には、第１絶縁層５１を介して発熱部６０を構成する複数の抵抗発熱体５９が配置されている。各抵抗発熱体５９は、上記記録媒体幅方向Ｕでもある基材５０の長手方向Ｚに渡って一列に並んで配置されている。導体層５２は、複数の抵抗発熱体５９のほか、複数の電極部６１と、複数の給電線（導電部）６２と、が設けられている。各抵抗発熱体５９は、複数の給電線６２を介して複数の電極部６１のいずれか２つに電気的に接続されている。図７に示すように、各抵抗発熱体５９の全体及び各給電線６２の大部分は、第２絶縁層５３によって覆われ、絶縁性が確保されている。また、各抵抗発熱体５９は、互いに間隔をあけて配列されているため、隣り合う抵抗発熱体５９同士の間は絶縁領域（第２絶縁層５３）が介在している。一方、各電極部６１は、後述のコネクタが接続できるように、第２絶縁層５３によってほとんど覆われておらず露出した状態となっている。
【0048】
抵抗発熱体５９は、例えば、銀パラジウム（ＡｇＰｄ）やガラス粉末などを調合したペーストをスクリーン印刷などにより基材５０に塗工し、その後、当該基材５０を焼成することによって形成することができる。また、抵抗発熱体５９の材料として、銀合金（ＡｇＰｔ）や酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）などの抵抗材料を用いてもよい。
【0049】
電極部６１及び給電線６２は、抵抗発熱体５９よりも小さい抵抗値の導体で構成されている。例えば、電極部６１及び給電線６２は、銀（Ａｇ）あるいは銀パラジウム（ＡｇＰｄ）などの材料を基材５０上にスクリーン印刷することによって形成される。
【0050】
図９は、ヒータ２２に給電部材としてのコネクタ７０が接続された状態を示す斜視図である。
【0051】
図９に示すように、コネクタ７０は、樹脂製のハウジング７１と、ハウジング７１に設けられた複数のコンタクト端子７２と、を有している。各コンタクト端子７２は、板バネで構成されている。また、各コンタクト端子７２には、給電用のハーネス７３が接続されている。
【0052】
図９に示すように、コネクタ７０は、ヒータ２２及びヒータホルダ２３を一緒に挟むようにして取り付けられる。これにより、ヒータ２２及びヒータホルダ２３は、コネクタ７０によって一緒に保持される。また、この状態で、コネクタ７０の各コンタクト端子７２の先端（接触部７２ａ）が、それぞれ対応する電極部６１に弾性的に接触（圧接）することにより、各コンタクト端子７２と各電極部６１とが電気的に接続される。また、図９に示すヒータ２２の長手方向の端とは反対側の端にある電極部６１に対しても、同様にコネクタ７０が接続される。これにより、コネクタ７０を介して画像形成装置に設けられた電源から発熱部６０へ電力が供給可能な状態となる。
【0053】
以下、図１０に基づき、本実施形態に係るヒータ２２の構成についてさらに詳しく説明する。
【0054】
図１０に示すように、本実施形態に係るヒータ２２には、７つの抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇと、３つの電極部６１Ａ～６１Ｃと、これらを接続する４つの給電線６２Ａ～６２Ｄと、が設けられている。３つの電極部６１Ａ～６１Ｃのうち、２つの電極部６１Ａ，６１Ｃは、各抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇよりも基材５０の長手方向Ｚの一端側（図１０における左側）に配置され、残りの１つの電極部６１Ｂは、各抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇよりも基材５０の長手方向Ｚの他端側（図１０における右側）に配置されている。各抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇは、一端側に配置される２つの電極部６１Ａ，６１Ｃのうちのいずれかと、他端側に配置される１つの電極部６１Ｂに対して、電気的に接続されている。
【0055】
詳しくは、７つの抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇのうち、両端以外の各抵抗発熱体５９Ｂ～５９Ｆは、第１給電線６２Ａを介して第１電極部６１Ａに並列に接続されると共に、第２給電線６２Ｂを介して第２電極部６１Ｂに並列に接続されている。一方、両端の各抵抗発熱体５９Ａ，５９Ｇは、第３給電線６２Ｃ又は第４給電線６２Ｄを介して第３電極部６１Ｃに並列に接続されると共に、第２給電線６２Ｂを介して第２電極部６１Ｂに並列に接続されている。
【0056】
このような接続構造とすることで、本実施形態では、両端以外の各抵抗発熱体５９Ｂ～５９Ｆで構成される第１発熱部６０Ａと、両端の各抵抗発熱体５９Ａ，５９Ｇで構成される第２発熱部６０Ｂとを、互いに独立して発熱制御することが可能である。具体的に、第１電極部６１Ａ及び第２電極部６１Ｂに電圧を印加して両電極部６１Ａ，６１Ｂ間に電位差を生じさせた場合は、両端以外の各抵抗発熱体５９Ｂ～５９Ｆが通電し、第１発熱部６０Ａのみが発熱する。一方、第３電極部６１Ｃ及び第２電極部６１Ｂに電圧を印加して両電極部６１Ｃ，６１Ｂ間に電位差を生じさせた場合は、両端の各抵抗発熱体５９Ａ，５９Ｇが通電するため、第２の発熱部６０Ｂのみが発熱する。また、全ての電極部６１Ａ～６１Ｃに電圧を印加して第１電極部６１Ａと第２電極部６１の間及び第３電極部６１Ｃと第２電極部６１Ｂの間でそれぞれ電位差を生じさせた場合は、全ての抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇが通電するため、第１の発熱部６０Ａ及び第２の発熱部６０Ｂの両方が発熱する。例えば、Ａ４サイズ（通紙幅：２１０ｍｍ）以下の比較的小さい幅サイズの用紙を通紙する場合は、第１の発熱部６０Ａのみを発熱させ、Ａ３サイズ（通紙幅：２９７ｍｍ）以上の比較的大きい幅サイズの用紙を通紙する場合は、第１の発熱部６０Ａに加え第２の発熱部６０Ｂも発熱させることで、用紙幅に応じた発熱領域とすることが可能である。
【0057】
ここで、本実施形態に係るヒータ２２に生じる温度のばらつき（温度分布偏差）について説明する。
【0058】
一般的に、上記のような抵抗発熱体が給電線を介して電極部に接続されたヒータにおいては、抵抗発熱体を発熱させる際、給電線への通電により給電線でもわずかながら発熱が生じる。従って、給電線の発熱分布によっては、ヒータの温度分布にばらつきが生じる虞がある。特に、画像形成装置の高速化に伴い、発熱量を増大させるべく発熱体へ流れる電流を大きくすると、給電線で生じる発熱量も大きくなるため、その影響を無視できなくなる。
【0059】
図１１では、全ての抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇに対して電流が２０％ずつ流れた場合に、抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇごとに区画された各ブロック内で発生する各給電線６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｄの発熱量とその合計値を示す。ここで、基材５０の抵抗発熱体５９が設けられている面に沿って長手方向Ｚと交差する方向Ｙ（図１０参照）を、基材５０の「短手方向」と称すると、本実施形態では、各給電線６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｄの短手方向Ｙに伸びる部分は短く、その部分における発熱量はわずかであることから無視し、長手方向Ｚに伸びる部分で発生する発熱量のみを算出している。また、発熱量（Ｗ）は下記式（１）で表されることから、図１１の表に示す発熱量は、便宜的に各給電線に流れる電流（Ｉ）の二乗として算出している。よって、算出された発熱量の数値は、あくまで簡易的に算出された値であり、実際の発熱量とは異なるものである。
【0060】
【数1】
【0061】
発熱量の算出方法について、図１１における第１ブロック及び第２ブロックを例に説明すると、第１ブロックにおいては、第１給電線６２Ａに流れる電流が１００％、第４給電線６２Ｄに流れる電流が２０％であるので、それぞれの二乗の合計値である１０４００（１００００＋４００）が第１ブロックにおける給電線の合計発熱量となる。また、第２ブロックにおいては、第１給電線６２Ａに流れる電流が８０％、第２給電線６２Ｂに流れる電流が２０％、第４給電線６２Ｄに流れる電流が２０％であるので、これらの二乗の合計値である７２００（６４００＋４００＋４００）が第２ブロックにおける給電線の合計発熱量となる。また、他のブロックにおいても、同様にして発熱量を算出している。
【0062】
そして、各ブロックの合計発熱量を縦軸に表したものが、図１１中のグラフである。このグラフを見てわかるように、各給電線の合計発熱量は、両端側のブロックで大きく、反対に中央側のブロックでは低くなる。また、中央に対して対称のブロック同士（例えば、第１ブロックと第７ブロック）における各給電線の合計発熱量も異なっている。このように、給電線の発熱分布には基材の長手方向Ｚに渡ってばらつきがあるため、このばらつきによってヒータの発熱分布にもばらつきが発生する。その結果、トナーの定着性が影響を受け、定着後の画像濃度にばらつきが生じ、画質が低下する虞がある。
【0063】
また、このような給電線の発熱に起因する温度のばらつきは、全ての抵抗発熱体を発熱させる場合（図１１に示す例）だけに限らず、一部の抵抗発熱体を発熱させる場合でも発生し得る。特に、ヒータの小型化や画像形成装置の高速化に伴って、給電線に意図しない分流が生じた場合は、温度のばらつきが顕著となる虞がある。また、意図しない分流は、ヒータを短手方向に小型化すべく、給電線の幅をヒータの短手方向に小さくした結果、給電線の抵抗値が大きくなった場合や、画像形成装置を高速化するため、抵抗発熱体の発熱量を増加させるべく、抵抗発熱体の抵抗値を小さくした場合に、発生しやすくなる。すなわち、小型化や高速化に伴って給電線の抵抗値と抵抗発熱体の抵抗値とが相対的に接近した場合は、これまで通電しなかった経路にも通電し得る（意図しない分流が発生し得る）状態となる。
【0064】
例えば、図１２に示すように、両端以外の各抵抗発熱体５９Ｂ～５９Ｆ（第１発熱部６０Ａ）のみに通電した場合に、図の左から２番目の抵抗発熱体５９Ｂを通過した電流の一部が、その先の第２給電線６２Ｂの分岐部Ｘにて第２電極部６１Ｂ側とは反対側（図の左側）にも流れる意図しない分流が発生することがある。分流した電流は、図１２における左端の抵抗発熱体５９Ａを通過し、さらに、第３給電線６２Ｃ、第３電極部６１Ｃ、第４給電線６２Ｄを介して右端の抵抗発熱体５９Ｇを通過した後、第２給電線６２Ｂに合流する。
【0065】
このように、意図しない分流は、分岐部Ｘから図１２中の一点鎖線Ｋ３で示す経路を通って第２給電線６２Ｂに至る。また、このような意図しない分流は、本実施形態に係るヒータ２２のような、ヒータ２２の導電経路が、両端以外の各抵抗発熱体５９Ｂ～５９Ｆ（第１発熱部６０Ａ）と第１電極部６１Ａとを接続する第１導電経路Ｋ１と、両端以外の各抵抗発熱体５９Ｂ～５９Ｆからヒータ２２の長手方向のうちの第１方向Ｓ１（図１２における右方向）に伸びて第２電極部６１Ｂに接続される第２導電経路Ｋ２と、第２導電経路Ｋ２から第１方向Ｓ１とは反対の第２方向Ｓ２（図１２における左方向）に分岐して第１導電経路Ｋ１を介さずに第２導電経路Ｋ２又は第２電極部６１Ｂに接続される分第３導電経路Ｋ３と、を少なくとも有する構成であれば生じ得る。なお、本実施形態では、第３導電経路Ｋ３を構成する部分として、第２給電線６２Ｂの一部（分岐部Ｘから図１２における左側の部分）と、第３給電線６２Ｃと、第４給電線６２Ｄのほか、両端の各抵抗発熱体５９Ａ，５９Ｇ（第２発熱部６０Ｂ）と、第３電極部６１Ｃと、が含まれているが、第３導電経路Ｋ３が抵抗発熱体や電極部を含まない給電線のみの場合であっても、意図しない分流は生じる可能性がある。
【0066】
図１２中の表及びグラフに、意図しない分流が発生した場合のブロックごとの各給電線６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｄで生じる発熱量及びその合計値を示す。この例では、両端以外の各抵抗発熱体５９Ｂ～５９Ｆへ電流が２０％ずつ均等に流れた場合に、そのうちの一部の電流が分岐部Ｘにおいて５％分流したとして、発熱させるブロック（第２ブロック～第６ブロック）ごとの各給電線６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｄの発熱量を算出している。なお、発熱量の算出方法は、図１１に示す例で説明した方法と同様である。
【0067】
図１２中の表及びグラフに示すように、この場合も、給電線の合計発熱量は、両端側のブロックで大きく、反対に中央側のブロックでは低くなり、ばらつきが発生する。ただし、図１２の場合は、図１１とは反対に、グラフの右側のブロックよりも左側のブロックの温度が高くなっている。なお、図１１及び図１２では、電流が一方向に流れる様子を示しているが、ヒータ２２に流れる電流は直流でもよいし交流でもよい。いずれにしても、このような給電線の温度分布にばらつきが生じると、定着後の画像濃度にばらつきが発生するため、画質が低下する虞がある。
【0068】
そこで、本実施形態に係る画像形成装置においては、上記のようなヒータの温度分布のばらつきに起因して生じる画像濃度のばらつきを抑制するため、以下のような対策を講じている。
【0069】
上記のように、ヒータの温度分布にばらつきがあると、トナーの定着性がその影響を受ける。具体的には、ヒータの温度が高い部分では、トナーが高い温度で加熱されるため、高い定着性が得られ、トナーが用紙から剥がれにくくなる。一方、トナーの温度が低い部分では、トナーが低い温度で加熱されるため、定着性が低下し、トナーが用紙から剥がれやすくなる。従って、トナー付着量をイメージ化した図１３に示すように、用紙Ｐ上に同じ量（同じ濃度）のトナーＴを付着させて定着処理したとしても、ヒータの温度分布にばらつきがある場合は、温度の低い部分Ｌの方が温度の高い部分ＨよりもトナーＴが用紙Ｐから剥がれやすいため、用紙Ｐ上に残るトナーが少なくなる。その結果、温度の低い部分Ｌで画像濃度が低下し、画像濃度のばらつきが生じる。
【0070】
ここで、画像濃度を高める方法として、定着前の用紙に対するトナー付着量、すなわち感光体や中間転写ベルトなどから用紙に転移されるトナー量をあらかじめ多くする方法がある。定着前の用紙に対するトナー付着量と、定着後の用紙に対するトナー付着量は、図１４に示すように、ほぼ比例関係が成立する。従って、定着前のトナー付着量を多くすれば、定着後のトナー付着量も多くなる傾向にある。
【0071】
しかしながら、定着後のトナー付着量は、トナーの加熱温度に依存するため、図１５に示すように、温度の低い部分Ｌに多くのトナーを付着させたとしても、温度に応じて定着可能なトナーの最大量は変わらない。従って、温度の低い部分Ｌのトナー付着量を多くしても、さらに多くのトナーが用紙から剥がれるだけであり、画像濃度が上がることにはならない。
【0072】
一方、図１６に示すように、温度の高い部分Ｈでは、定着前のトナー付着量をｔ０からｔ１に減らすことにより、定着後のトナー付着量を少なくする（画像濃度を低くする）ことが可能である。よって、本発明では、斯かる点に着目し、温度の高い部分Ｈにおけるトナー付着量をあらかじめ減らすことにより、温度の低い部分Ｌとの濃度差を低減し、画像濃度のばらつきを抑制できるようにしている。
【0073】
図１７は、画像濃度を調整するための制御系を示すブロック図である。
【0074】
図１７に示すように、本実施形態に係る画像形成装置は、階調処理手段４１と、階調率算出手段４２と、階調率比較手段４３と、トナー付着量算出手段４４と、トナー付着量比較手段４５と、露光制御手段４６と、を備えている。
【0075】
上記階調処理手段４１は、原稿読取装置あるいは端末から入力された画像情報を階調処理する手段である。入力された画像情報は、文字や写真などの画像の種類や画像形成装置の機種ごとにあらかじめ設定された情報に基づいて適宜所定の階調が設定される。
【0076】
上記階調率算出手段４２は、階調処理手段４１からの階調情報に基づいて、用紙上の複数のブロックごとに画像の階調率を算出する手段である。本実施形態では、図１８に示すように、用紙上で画像形成可能な最大の画像形成領域Ｊを、上記ヒータ２２の抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇごとに用紙幅方向に渡って７つのブロックＪ１～Ｊ７に分割し、これらのブロックＪ１～Ｊ７ごとに階調率が算出される。なお、分割されるブロックの数は、７つに限らず、少なくとも２つ以上であれば任意に設定可能である。階調率は、次のようにして求められる。
【0077】
まず、図１９に示すように、抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇごとに分割された上記７つのブロックＪ１～Ｊ７を、さらに用紙搬送方向Ｖに渡って複数（例えば７つ）のエリアに分割し、分割された分割エリアｇごとに階調率を算出する。分割エリアｇごとの階調率は、下記式（２）を用いて算出することができる。
【0078】
【数2】
【0079】
上記式（２）中の「単位画素あたりのＸ階調」は、１つの分割エリア内の印字部分における単位画素あたりの階調を意味する。ここで「Ｘ階調」としているのは、一般的に、階調は、文字や写真、グラフなどの入力画像の種類によって異なり、また、階調は、画像形成装置の機種ごとの画像設計（トナーの色味、画像処理方法など）に応じても異なるため、一律に決定できないからである。従って、「Ｘ階調」には、画像の種類に応じて機種ごとに設定された最適の値を用いる。
【0080】
また、上記式（２）中の「印字画素数」は、同じ１つの分割エリア内に印字された部分の画素数である。また、「単位画素あたりの最大階調」及び「分割エリア全体の画素数」は、同じ１つの分割エリアにおける最大階調と全体の画素数を意味する。
【0081】
上記ブロックＪ１～Ｊ７ごとの階調率を算出するには、まず、上記式（２）を用いて、分割エリアごとの階調率を算出する。そして、同じブロック内で算出された各分割エリアの階調率のうち、最大の階調率をそのブロックの階調率として特定する。
【0082】
また、１つの分割エリア内に形成される画像に、文字や写真、グラフが含まれる場合は、上記式（２）中の「単位画素あたりのＸ階調」を、文字、写真、グラフの種類ごとに分けた下記式（３）を用いて分割エリアごとの階調率を算出ればよい。なお、この場合、式（３）中の「単位画素あたりの最大階調」は、入力画像の種類によらず一定とする。
【0083】
【数3】
【0084】
さらに、「単位画素あたりの最大階調」が、文字、写真、グラフごとに異なる値に設定されている場合は、下記式（４）を用いて分割エリアごとの階調率を算出すればよい。
【0085】
【数4】
【0086】
上記階調率比較手段４３は、階調率算出手段４２によって算出された階調率をブロックＪ１～Ｊ７同士で比較する手段である。階調率の比較は、全てのブロックＪ１～Ｊ７を対象にして行うこともできるし、一部のブロック同士で行うこともできる。
【0087】
上記トナー付着量算出手段４４は、階調率算出手段４２によって算出された階調率と、図２に示す温度センサ１９によって検知されたヒータ２２の温度に基づき、ブロックＪ１～Ｊ７ごとの温度に応じた用紙に対する定着後のトナー付着量を算出する手段である。図２０に示すように、用紙に対する定着後のトナー付着量は、ヒータによって加熱される用紙の温度（定着温度）と画像の階調率とに応じて異なる。図２０では、定着後のトナー付着量が、画像の階調率ごとに分けて表示されており、いずれの階調率の場合も温度（定着温度）が高くなるにつれて定着後のトナー付着量が増えている。トナー付着量算出手段４４は、算出された階調率から各ブロックＪ～Ｊ７の画像が図２０中のどの階調率（グラフ）であるかを判断し、さらに、検知された各ブロックＪ１～Ｊ７の温度からその温度に対応する定着後のトナー付着量を算出する。
【0088】
また、本実施形態では、ブロックＪ１～Ｊ７ごとの各抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇの温度情報をトナー付着量算出手段４４が得られるように、図２１に示すように、温度センサ１９を、全ての抵抗発熱体５９Ａ～５９Ｇに対応して１つずつ設けている。また、一部のブロックの温度を検知することにより、その検知された温度情報に基づいて、他のブロックの温度（推定値）を算出できる場合は、図２２に示す例のように、一部の抵抗発熱体５９Ａ，５９Ｄ，５９Ｇのみに温度センサ１９を設けてもよい。この場合、設置する温度センサ１９の数を減らすことができ、小型化や低コスト化を図れるようになる。また、温度センサ１９を全く設けずに、各ブロックの温度を全て予測してトナー付着量を算出するようにしてもよい。
【0089】
上記トナー付着量比較手段４５は、トナー付着量算出手段４４によって算出された定着後のトナー付着量を、ブロックＪ１～Ｊ７同士で比較する手段である。定着後のトナー付着量の比較は、全てのブロックＪ１～Ｊ７を対象にして行うこともできるし、一部のブロック同士で行うこともできる。
【0090】
上記露光制御手段４６は、図１に示す露光装置６の露光量を制御する手段である。露光制御手段４６は、階調処理手段４１によって階調処理された画像情報に加え、階調率の比較結果、及び、定着後のトナー付着量の比較結果に基づいて、露光量を制御する。
【0091】
図２３は、露光量を変化させた場合のイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の用紙に対する付着量（定着前のトナー付着量）を示したものである。図２３に示すように、いずれの色のトナーの場合も、露光量を上げると、用紙に対するトナー付着量が多くなり、反対に、露光量を下げると、用紙に対するトナー付着量が少なくなる。このように、露光量を調整することにより、感光体に付着するトナー量が変化するため、定着後のトナー付着量（画像濃度）も調整することが可能である。
【0092】
以下、図２４を参照しつつ、露光量の制御フローについて説明する。
【0093】
図２４に示す露光量の制御フローでは、まず、各ブロックＪ１～Ｊ７のうち、比較対象となるブロックを抽出するためのブロックごとの階調率や、ヒータ温度、及び定着後のトナー付着量の各情報を取得する工程（Ｓｔｅｐ１～Ｓｔｅｐ５）が行われる。
【0094】
具体的には、図２４に示すように、画像形成装置に対して印字要求がなされると、まず、上記階調処理手段４１によって入力画像の階調処理がなされ（Ｓｔｅｐ１）、階調処理された画像情報に基づきブロックＪ１～Ｊ７ごとの階調率が階調率算出手段４２によって算出される（Ｓｔｅｐ２）。
【0095】
また、上記印字要求があると、定着装置のヒータの発熱が開始され（Ｓｔｅｐ３）、ヒータの温度が所定の定着温度（画像定着可能な温度）に達した状態で、各ブロックＪ１～Ｊ７の温度が上記温度センサ１９によって検知される（Ｓｔｅｐ４）。続いて、算出された階調率と検知された温度に基づきブロックＪ１～Ｊ７ごとの定着後のトナー付着量が上記トナー付着量算出手段４４によって算出される（Ｓｔｅｐ５）。このように、本実施形態では、まず、ブロックＪ１～Ｊ７ごとの階調率、ヒータ温度、及び定着後のトナー付着量の各情報が取得される。
【0096】
次に、比較対象となるブロックを抽出する工程（Ｓｔｅｐ６～Ｓｔｅｐ９）を実施する。
【0097】
具体的には、各ブロックＪ１～Ｊ７のうち、ヒータの温度が最低温度となるブロックを抽出し、その最低温度のブロックの階調率と他のブロックの階調率とを比較して、同じ階調率のブロックがあるか否か判断する（Ｓｔｅｐ６）。ここで、同じ階調率のブロックがあるか否か判断する理由は、そもそも同じ階調率のブロック同士でなければ画像濃度のばらつきを比較できない、あるいは比較が困難なためである。また、画像濃度の比較が困難であるということは、目視によって判別可能なほどの顕著な画質低下にはならないので、濃度調整を行う必要性も低い。そのため、階調率が同じブロック同士を比較対象として抽出するようにしている。また、最低温度のブロックを比較対象として抽出する理由は、他のブロックに対する温度差が大きく、これに伴う画像濃度のばらつきも大きくなるので、そのようなばらつきが大きい濃度差を優先して改善すべきだからである。
【0098】
例えば、図１１に示すヒータの温度分布を例に説明すると、この場合、ヒータによって加熱される温度が最低温度となるブロックは、第３ブロック又は第４ブロックである。このように、最低温度が同じブロックが複数ある場合は、画像形成領域の記録媒体幅方向中央に位置する第４ブロックを比較対象として選択する。ここで、第４ブロックを選択するのは、画像形成領域の中央の方が中央以外の部分よりも画像濃度のばらつきが目立ちやすいからである。なお、これに限らず、画像の種類やその他の画像形成の条件などによって、第３ブロックを選択してもよい。
【0099】
最低温度のブロックと同じ階調率のブロックがあるか否かは、上記階調率比較手段４３によって判断される。その結果、最低温度のブロックと同じ階調率のブロックがあった場合は、さらに、上記トナー付着量比較手段４５によって同じ階調率のブロック同士で定着後のトナー付着量の比較が行われる（Ｓｔｅｐ７）。
【0100】
一方、最低温度のブロックと同じ階調率のブロックが無かった場合は、次の比較対象となるブロックを探すため、画像形成領域の記録媒体幅方向中央を基準に対称に配置されるブロック同士の階調率を比較する（Ｓｔｅｐ８）。このように、対称に配置されるブロック同士を比較対象とするのは、対称となる部分同士の画像濃度にばらつきがあった場合に、そのばらつきが目立ちやすい傾向にあるからである。なお、この場合も、階調率の比較は階調率比較手段４３によって行われる。
【0101】
そして、対称に配置されるブロック同士の階調率を比較した結果、同じ階調率のブロックが無かった場合は、比較対象となるブロックを抽出することができなかったとして（画像濃度のばらつきを比較できないとして）、露光量の調整を行わずに（Ｓｔｅｐ１４）、画像形成を開始する。一方、同じ階調率のブロックがあった場合は、さらに、トナー付着量比較手段４５によって同じ階調率のブロック同士で定着後のトナー付着量の比較が行われる（Ｓｔｅｐ８）。
【0102】
上記のように、比較対象となるブロックが抽出されたそれぞれの場合に、同じ階調率のブロック同士の定着後のトナー付着量が比較された結果（Ｓｔｅｐ７、Ｓｔｅｐ９）、定着後のトナー付着量が互いに同じである場合は、画像濃度も同じであるので（画像濃度のばらつきが無いので）、露光量の調整は行わない（Ｓｔｅｐ１１、Ｓｔｅｐ１３）。なお、定着後のトナー付着量が同じであるか否かの判断は、厳密に一致するか否かを判断する場合に限らず、誤差などを含めた一定の範囲内で一致するか否かで判断してもよい。
【0103】
一方、定着後のトナー付着量が互いに異なる場合は、画像濃度のばらつきが生じる虞があると判断し露光量の調整が行われる（Ｓｔｅｐ１０、Ｓｔｅｐ１２）。
【0104】
露光量の調整は、上記露光制御手段４６によって行われる。具体的には、定着後のトナー付着量が多いと予想されるブロック、すなわち相対的に温度の高いブロックの露光量をあらかじめ設定された露光量よりも下げるように制御する。すなわち、最低温度のブロックを比較対象とした場合は、抽出されたブロック（最低温度ではないブロック）の露光量をあらかじめ設定された露光量よりも下げる制御を行う。また、対称に配置されるブロック同士を比較対象として抽出した場合は、温度の高い方のブロックの露光量をあらかじめ設定された露光量よりも下げる制御を行う。
【0105】
このように、同じ階調率のブロックのうち、相対的に温度が高いブロックにおいて、露光量をあらかじめ設定された露光量よりも下げる制御を行うことにより、図１６に示すように、温度の高い部分Ｈにおいて付着されるトナー量ｔ１を、あらかじめ画像情報（階調情報）に基づいて設定されるトナー量ｔ０よりも少なくすることができる。これにより、定着後の温度の高い部分Ｈに付着されるトナー量ｔ２を、定着後の温度の低い部分Ｌに付着されるトナー量ｔ３に近づけることができるので、温度の高い部分Ｈと温度の低い部分Ｌとでの画像濃度のばらつきを抑制することができる。
【0106】
上述の制御フローでは、比較対象となるブロックを抽出するにあたって、まず、最低温度のブロックと同じ階調率のブロックがあるか否か判断し、同じ階調率のブロックが無かった場合に、次に、対称に配置されるブロック同士で同じ階調率のブロックがあるか否か判断しているが、最低温度と同じ階調率のブロックがあった場合でも、さらに、対称に配置されるブロック同士で同じ階調率のブロックがあるか否か判断してもよい。その場合、最低温度と同じ階調率のブロックと、対称に配置されるブロックの両方で、露光量の調整を行ってもよい。また、最低温度のブロックと同じ階調率のブロックを探す工程と、対称に配置されるブロック同士で同じ階調率のブロックを探す工程の、いずれか一方のみを行う制御フローであってもよい。
【0107】
また、上述の露光量の調整は、カラー画像を形成する各色トナーそれぞれ（全色）に行ってもよいし、一部の色のトナーのみについて行ってもよい。また、複数の用紙に対して同一の画像を連続して形成する場合は、最初用紙に対する画像形成時に設定された露光量によってその後の用紙の画像形成を行うようにしてもよい。
【0108】
以上のように、本発明によれば、ヒータの長手方向に渡って温度のばらつきがあったとしても、ヒータの温度分布に基づいて露光量を調整することにより、ヒータの温度分布に起因する画像濃度のばらつきを抑制できるようになる。これにより、ヒータの温度分布のばらつきに起因する画像品質の低下の問題を改善できるようになる。また、ヒータの温度分布のばらつきに起因する画像品質の低下の問題を改善できることにより、温度分布のばらつきが発生しやすい小型のヒータや、高速化のために発熱量を増大させたヒータを用いた構成にも対応できるようになる。
【0109】
従って、本発明は、特に次のような小型のヒータを備える画像形成装置に適用された場合に大きな効果が期待できる。具体的は、図２５に示すような基材５０の短手方向寸法Ｑに対する抵抗発熱体５９の短手方向寸法Ｒの比（Ｒ／Ｑ）が、２５％以上となるヒータ２２に対して本発明を適用した場合に、大きな効果を期待できる。さらに、このような短手方向の寸法比（Ｒ／Ｑ）が、４０％以上となるヒータ２２であれば、本発明を適用することの効果はより大きくなる。なお、図２５に示す例では、ヒータ２２の基材５０が長方形に形成されているため、基材５０の短手方向寸法Ｑはどの長手方向位置でも同じ寸法であるが、基材５０の縁に凹凸があり、長手方向Ｚの位置によって短手方向寸法Ｑが変化する場合は、抵抗発熱体５９が配置されている長手方向範囲内で基材５０の短手方向寸法Ｑが最小となる部分を対象にして、上記短手方向の寸法比（Ｒ／Ｑ）が成立すればよい。
【0110】
また、ヒータにおける温度のばらつきを抑制するために、ＰＴＣ特性を有する抵抗発熱体を用いてもよい。ＰＴＣ特性とは、温度が高くなると抵抗値が高くなる（一定電圧をかけた場合に、ヒータ出力が下がる）特性である。ＰＴＣ特性を有する発熱部とすることで、低温では高出力によって高速で立ち上がり、高温では低出力により過昇温を抑制することができる。例えば、ＰＴＣ特性のＴＣＲ係数を３００～４０００ｐｐｍ／度程度にすれば、ヒータに必要な抵抗値を確保しながら、低コスト化を図れる。より好ましくは、ＴＣＲ係数を５００～２０００ｐｐｍ／度とするのがよい。
【0111】
抵抗温度係数（ＴＣＲ）は、下記式（５）を用いて算出することができる。式（５）中のＴ０は基準温度、Ｔ１は任意温度、Ｒ０は基準温度Ｔ０における抵抗値、Ｒ１は任意温度Ｔ１における抵抗値である。例えば、図１０に示す上述のヒータ２２において、第１電極部６１Ａと第２電極部６１Ｂとの間の抵抗値が、２５℃（基準温度Ｔ０）で１０Ω（抵抗値Ｒ０）であり、１２５℃（任意温度Ｔ１）で１２Ω（抵抗値Ｒ１）であった場合は、式（５）から抵抗温度係数は２０００ｐｐｍ／℃となる。
【0112】
【数5】
【0113】
また、定着装置が備えるヒータは、図２５に示すようなブロック状（四角形状）の抵抗発熱体５９を有するヒータ２２に限らず、図２６に示すような、直線を折り返したような形状の抵抗発熱体５９を有するヒータ２２や、その他の形状の抵抗発熱体を有するヒータであってもよい。
【0114】
【0115】
図２７に示す定着装置９は、定着ベルト２０の加圧ローラ２１側とは反対側に、押圧ローラ９０が配置されている点において、上述の定着装置とは異なっている。この場合、押圧ローラ９０とヒータ２２とによって定着ベルト２０を挟んで加熱するように構成されている。一方、加圧ローラ２１側では、定着ベルト２０の内周にニップ形成部材９１が配置されている。ニップ形成部材９１は、ステー２４によって支持されており、ニップ形成部材９１と加圧ローラ２１とによって定着ベルト２０を挟んでニップ部Ｎを形成している。
【0116】
次に、図２８に示す定着装置９では、上述の押圧ローラ９０が省略されており、定着ベルト２０とヒータ２２との周方向接触長さを確保するために、ヒータ２２が定着ベルト２０の曲率に合わせて円弧状に形成されている。その他は、図２７に示す定着装置９と同じ構成である。
【0117】
続いて、図２９に示す定着装置９では、定着ベルト２０のほかに加圧ベルト９２が設けられ、加熱ニップ（第１ニップ部）Ｎ１と定着ニップ（第２ニップ部）Ｎ２とが分けて構成されている。すなわち、加圧ローラ２１に対して定着ベルト２０側とは反対側にも、ニップ形成部材９１とステー９３が配置され、ニップ形成部材９１とステー９３を内包するように加圧ベルト９２が配置されている。その他は、図２に示す定着装置９と同じ構成である。
【0118】
このような、図２７～図２９に示すような定着装置を備える画像形成装置においても、本発明を適用することにより、ヒータの温度分布のばらつきに起因する画像濃度のばらつきを抑制でき、小型化や高速度化に対応できるようになる。
【0119】
また、本発明は、図１に示すようなカラー画像形成装置に限らず、モノクロ画像形成装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【0120】
２ 感光体（像担持体）
３ 帯電ローラ（帯電手段）
４ 現像装置（現像手段）
６ 露光装置（露光手段）
８ 転写装置（転写手段）
９ 定着装置（定着手段）
１９ 温度センサ（温度検知手段）
２２ ヒータ（加熱部材）
４１ 階調処理手段
４２ 階調率算出手段
４３ 階調率比較手段
４４ トナー付着量算出手段
４５ トナー付着量比較手段
４６ 露光制御手段
５０ 基材
５９ 抵抗発熱体（発熱体）
６０ 発熱部
６１ 電極部
６２ 給電線（導電部）
１００ 画像形成装置
Ｊ 画像形成領域
Ｊ１～Ｊ７ ブロック
Ｋ１ 第１導電経路
Ｋ２ 第２導電経路
Ｋ３ 第３導電経路
Ｓ１ 第１方向
Ｓ２ 第２方向
３ 帯電ローラ（帯電手段）
４ 現像装置（現像手段）
６ 露光装置（露光手段）
８ 転写装置（転写手段）
９ 定着装置（定着手段）
１９ 温度センサ（温度検知手段）
２２ ヒータ（加熱部材）
４１ 階調処理手段
４２ 階調率算出手段
４３ 階調率比較手段
４４ トナー付着量算出手段
４５ トナー付着量比較手段
４６ 露光制御手段
５０ 基材
５９ 抵抗発熱体（発熱体）
６０ 発熱部
６１ 電極部
６２ 給電線（導電部）
１００ 画像形成装置
Ｊ 画像形成領域
Ｊ１～Ｊ７ ブロック
Ｋ１ 第１導電経路
Ｋ２ 第２導電経路
Ｋ３ 第３導電経路
Ｓ１ 第１方向
Ｓ２ 第２方向
【先行技術文献】
【特許文献】
【0121】
【文献】特開平６－７５４５３号公報
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】