(57)【要約】【課題】定着部材の温度リプルを低減することを可能にする。【解決手段】電力算出部１０２は、用紙がニップ部に挿通されることにより、当該用紙が定着部材２１１及び加圧ローラー２２から奪う熱量に相当する剥奪電力を算出する。合計算出部１０３は、電力算出部１０２にて算出された剥奪電力と、ヒーター２１２を制御温度に維持する維持電力と、を合算した合計電力を算出する。電力制御部１０１は、用紙の先端がニップ部に到達する到達タイミングよりも予め定められた時間前の事前タイミングにおいて、ヒーター２１２の制御温度を、合計算出部１０３にて算出された合計電力に見合った引き上げ量だけ引き上げることで、合計算出部１０３にて算出された合計電力をヒーター２１２に供給する。【選択図】図２
2020071454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルト状の定着部材と、
前記定着部材の内部に配置され、前記定着部材の内周面を加熱する熱源と、
前記熱源に接触して当該熱源の温度を検出する熱源温度センサーと、
前記定着部材に対向配置され、前記定着部材との間に定着対象の記録媒体が挿通されるニップ部を形成する加圧部材と、
前記熱源温度センサーにて検出された前記熱源の温度を予め定められた制御温度に維持する維持電力を算出して、当該維持電力を当該熱源に対して供給する電力制御部と、
前記ニップ部に挿通される前の記録媒体の温度を検出する記録媒体温度センサーと、
前記加圧部材の温度を検出する加圧部材温度センサーと、
前記記録媒体が前記ニップ部に挿通されることにより、当該記録媒体が前記定着部材及び前記加圧部材から奪う熱量に相当する剥奪電力を、前記記録媒体温度センサーおよび前記加圧部材温度センサーによって検出される各温度に基づいて算出する電力算出部と、
前記電力算出部にて算出された前記剥奪電力と、前記熱源を前記制御温度に維持する維持電力とを合算した合計電力を算出する合計算出部と、備え、
前記電力制御部は、前記記録媒体の先端が前記ニップ部に到達する到達タイミングよりも予め定められた時間前の事前タイミングにおいて、前記熱源の制御温度を、前記合計算出部にて算出された前記合計電力に見合った引き上げ量だけ引き上げることで、前記合計算出部にて算出された前記合計電力を前記熱源に供給する定着装置。
【請求項２】
前記電力算出部は、前記剥奪電力を、
Ｗpaper = Ｓ×(Ｔbelt−Ｔpaper)／ａ +Ｓ×(Ｔpr−Ｔpaper)／ｂ …（１）
上記式（１）を用いて算出する請求項１に記載の定着装置。
但し、Ｗpaper：剥奪電力[W]、Ｓ：ニップ部の面積[m2]、Ｔbelt：熱源温度センサーの検知温度から予測される定着部材の温度 [℃]、Ｔpaper：記録媒体温度センサーで検出された記録媒体の温度[℃]、Ｔpr：加圧部材温度センサーで検出された加圧部材の温度[℃]、ａ：定着部材と記憶媒体間の接触熱抵抗[m2×℃ /W]、ｂ：加圧部材と記憶媒体間の接触熱抵抗[m2×℃ /W]である。
【請求項３】
前記記録媒体の種類ごとに予め定められた係数をそれぞれ記憶する記憶部を更に備え、
前記電力制御部は、前記記録媒体の種類を示す指示を受けた場合に、前記記録媒体の種類に対応する前記予め定められた係数を前記記憶部から読み出し、当該読み出した前記係数を前記引き上げ量に乗算した結果を、変更後の前記引き上げ量とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記電力制御部は、前記合計算出部にて算出された前記合計電力が予め定められた規定値を超える場合、当該規定値を超える合計電力に見合った新たな引き上げ量を算出し、前記予め定められた時間を当該算出された新たな引き上げ量に応じた時間に変更する請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の定着装置。
【請求項５】
前記電力制御部は、前記記録媒体の後端が前記ニップ部を抜けるタイミングよりも前記定着部材が１周する時間前の復帰タイミングにおいて、前記熱源の制御温度を予め定められた引き上げ量だけ引き上げる制御を中止して、前記熱源の制御温度を引き上げ前の温度とする制御を行う請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の定着装置。
【請求項６】
前記定着部材は、基材層と、当該基材層上に位置する、前記記録媒体と接触する表層と、を有する積層構成であり、
前記電力制御部は、前記記録媒体の先端が前記ニップ部に到達するタイミングよりも、前記基材層と前記表層との温度差が飽和するまでの時間分だけ早い予め定められた時間前である事前タイミングにおいて、前記熱源の制御温度を予め定められた引き上げ量だけ引き上げる制御を開始する請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
前記定着部材は、基材層と、当該基材層上に位置する、前記記録媒体と接触する表層と、を有する積層構成であり、
前記電力制御部は、前記記録媒体の先端が前記ニップ部に到達するタイミングよりも、前記定着部材が１周する時間分だけ早い予め定められた時間前である事前タイミングにおいて、前記熱源の制御温度を予め定められた引き上げ量だけ引き上げる制御を開始する請求項５に記載の定着装置。
【請求項８】
トナー画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部により形成されたトナー画像を前記記録媒体の表面上に定着させる請求項１乃至請求項７の何れか１つに記載の定着装置と、を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体に転写されたトナー画像を熱圧着によって記録媒体に定着させる定着装置および当該定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、用紙等の記録媒体に転写されたトナー画像を定着させる定着装置を備えている。定着装置は、一般に、加熱部材により加熱されるベルト状の定着部材と、定着部材に対向配置された加圧部材とを備え、定着部材と加圧部材との間に形成されたニップ部において、トナー画像を加熱・加圧（熱圧着）により記録媒体上に定着させる。このような熱圧着によってトナー画像を記録媒体に定着させる定着装置では、定着部材の温度を熱定着に適した制御温度に維持する必要がある。しかし、ニップ部における定着部材の温度を直接検出することはできない。このため、例えば下記の特許文献１に記載の定着装置では、定着部材を加熱する加熱部材の温度を検出し、この検出値に基づいて加熱部材への供給電力を制御している。
【０００３】
ところで、加熱部材が蓄熱状態になると、通紙により定着部材の温度が低下したとしても、通紙時の加熱部材の温度変化が小さいため、供給電力が小さくなり、定着性能が低下するという問題がある。そこで、上記の定着装置は、加熱部材の長手方向の端部箇所の温度を検出する端部温度検出器を備え、端部温度検出器での検出値の変化（つまり、温度変化）が一定範囲内になると、加熱部材が蓄熱状態であると判定し、加熱部材の蓄熱状態において加熱部材への供給電力を通常時よりも高くしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−６７８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の定着装置では、加熱部材が蓄熱状態になると、加熱部材への供給電力を通常時よりも高くしているだけであり、通紙による定着部材の温度の低下を捉えきれないため、定着部材の温度リプルが大きくなるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、定着部材の温度リプルを低減すること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】
【０００７】
本発明の一局面にかかる定着装置は、ベルト状の定着部材と、前記定着部材の内部に配置され、前記定着部材の内周面を加熱する熱源と、前記熱源に接触して当該熱源の温度を検出する熱源温度センサーと、前記定着部材に対向配置され、前記定着部材との間に定着対象の記録媒体が挿通されるニップ部を形成する加圧部材と、前記熱源温度センサーにて検出された前記熱源の温度を予め定められた制御温度に維持する維持電力を算出して、当該維持電力を当該熱源に対して供給する電力制御部と、前記ニップ部に挿通される前の記録媒体の温度を検出する記録媒体温度センサーと、前記加圧部材の温度を検出する加圧部材温度センサーと、前記記録媒体が前記ニップ部に挿通されることにより、当該記録媒体が前記定着部材及び前記加圧部材から奪う熱量に相当する剥奪電力を、前記記録媒体温度センサーおよび前記加圧部材温度センサーによって検出される各温度に基づいて算出する電力算出部と、前記電力算出部にて算出された前記剥奪電力と、前記熱源を前記制御温度に維持する維持電力とを合算した合計電力を算出する合計算出部と、備え、前記電力制御部は、前記記録媒体の先端が前記ニップ部に到達する到達タイミングよりも予め定められた時間前の事前タイミングにおいて、前記熱源の制御温度を、前記合計算出部にて算出された前記合計電力に見合った引き上げ量だけ引き上げることで、前記合計算出部にて算出された前記合計電力を前記熱源に供給する定着装置である。
【０００８】
また、本発明の別の一局面にかかる画像形成装置は、トナー画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部により形成されたトナー画像を前記記録媒体の表面上に定着させる前記定着装置と、を備えた画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、定着部材の温度リプルを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる定着装置および画像形成装置の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる定着装置および画像形成装置の電気的構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる定着装置の構成を示す断面図である。
【図４】制御温度を引き上げるタイミングを変更した場合における電力とベルト温度とを示す図である。
【図５】第１実施形態にかかる定着装置の温度制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態にかかる定着装置の構成を示す断面図である。
【図７】（Ａ）は、通紙後のニップ部の出口側におけるベルト各層の温度を示す図、（Ｂ）は、通紙前のニップ部の入口側におけるベルト各層の温度を示す図である。
【図８】第２実施形態にかかる定着装置の温度制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】（Ａ）は、第３実施形態にかかる定着装置においてＴ１＜Ｔ２の場合における制御温度の切り替えタイミングを示す図、（Ｂ）は、第３実施形態にかかる定着装置においてＴ１＞Ｔ２の場合における制御温度の切り替えタイミングを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態にかかる定着装置および画像形成装置について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態にかかる定着装置および画像形成装置の構造を示す断面図である。図２は、本発明の一実施形態にかかる定着装置および画像形成装置の電気的構成を示す機能ブロック図である。
【００１３】
画像形成装置１は、例えば、コピー機能、プリンター機能、スキャナー機能、およびファクシミリ機能のような複数の機能を兼ね備えた複合機である。画像形成装置１は、装置本体１１に、原稿読取部５、原稿給送部６、制御ユニット１０、画像形成部１２、給紙部１４、および定着部２０等を備えて構成されている。画像形成装置１は、定着装置２００を備えている。定着装置２００は、定着部２０と、後述する動作制御部１００（特に、動作制御部１００における定着部２０の制御を行う構成部分）とを備える。
【００１４】
制御ユニット１０は、プロセッサー、ＲＡＭ(Random Access Memory）、及びＲＯＭ（Read Only Memory）などから構成される。プロセッサーは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ(Micro-Processing Unit）、又はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等である。
【００１５】
制御ユニット１０は、上記のＲＯＭまたは内蔵ＨＤＤに記憶された制御プログラムが上記のＣＰＵに実行されることにより、原稿読取部５、原稿給送部６、画像形成部１２、給紙部１４、および定着部２０等の動作を制御する動作制御部１００として機能する。
【００１６】
動作制御部１００は、電力制御部１０１と、電力算出部１０２と、合計算出部１０３と、記憶部１０４と、を備える。なお、記憶部１０４には、少なくとも、電力制御部１０１、電力算出部１０２、および合計算出部１０３にて用いる各種のデータ、後述する式（１）及び式（２）などの情報が記憶されている。
【００１７】
画像形成装置１が原稿読取動作を行う場合、動作制御部１００による制御のもと、原稿読取部５が原稿給送部６により給送されてくる原稿、または原稿載置ガラス１６１に載置された原稿の画像を光学的に読み取り画像データを生成する。原稿読取部５により生成された画像データは、内蔵ＨＤＤ（Hard Disk Drive）またはネットワーク接続されたコンピューター等に保存される。
【００１８】
画像形成装置１が画像形成動作を行う場合、動作制御部１００による制御のもと、画像形成部１２が上記の原稿読取動作により生成された画像データまたは内蔵ＨＤＤに記憶されている画像データ等に基づいて、給紙部１４から給紙される記録媒体としての用紙Ｐにトナー画像を形成する。
【００１９】
カラー印刷を行う場合、画像形成部１２のマゼンタ用の画像形成ユニット１２Ｍ、シアン用の画像形成ユニット１２Ｃ、イエロー用の画像形成ユニット１２Ｙ、およびブラック用の画像形成ユニット１２Ｂｋが、帯電、露光および現像の工程により感光体ドラム１２１上に各色のトナー画像を形成する。当該形成された各色のトナー画像は、１次転写ローラー１２６により中間転写ベルト１２５上で重ね合わされ、カラーのトナー画像となる。当該重ね合わされたカラーのトナー画像は、２次転写ローラー２１０により搬送路１９０内を搬送されてきた用紙Ｐに転写される。このように用紙Ｐにトナー画像が転写された後、定着部２０により定着処理が行われ、定着処理の完了した用紙Ｐが排出トレイ１５１に排出される。
【００２０】
図３は、定着部２０の構成を示す断面図である。定着部２０は、定着ローラー２１と、加圧ローラー２２とを主要な構成として備える。定着ローラー２１および加圧ローラー２２は、樹脂製のハウジング２４内に収容されている。
【００２１】
加圧ローラー２２は、鉄製の芯金にシリコンゴムの弾性層を設け、その外面を厚さ５０μｍのＰＦＡ樹脂フィルムでコートして構成されている。加圧ローラー２２は、図３の紙面反時計回りに回転可能にハウジング２４内に軸支されている。定着処理の際には、加圧ローラー２２の回転軸２３が動作制御部１００による制御のもと、モーター等から構成される回転駆動部９５（図２参照）により回転駆動される。加圧ローラー２２は、定着ローラー２１との間に定着対象の用紙Ｐが挿通されるニップ部Ｎを形成する。なお、加圧ローラー２２は、特許請求の範囲における加圧部材の一例となる。
【００２２】
ハウジング２４内には、加圧ローラー２２の温度を検出する加圧ローラー温度センサー２２１が配置されている。加圧ローラー温度センサー２２１は、加圧ローラー２２の温度を非接触で検出する非接触式の温度センサーである。例えば、加圧ローラー温度センサー２２１は、加圧ローラー２２の周面のうちニップ部Ｎに向かう側の箇所に位置するようにハウジング２４の内側に配置されている。加圧ローラー温度センサー２２１は、加圧ローラー２２の温度値を示す検出信号を電力制御部１０１に出力する。なお、加圧ローラー温度センサー２２１は、特許請求の範囲における加圧部材温度センサーの一例となる。
【００２３】
定着ローラー２１は、ベルト状の定着部材２１１と、当該定着部材２１１の内部に設けられたヒーター２１２、ヒーター温度センサー２１３、保持部材２１４、および押圧部材２１５等から構成されている。
【００２４】
定着部材２１１は、外径３０ｍｍ、厚さ０．０３ｍｍのステンレス製ベルトの内面と外面とをフッ素樹脂でコートして構成されている。定着部材２１１は、図３の紙面時計回りに回転可能にハウジング２４内に軸支されている。定着部材２１１は、耐熱樹脂性のパッドからなる押圧部材２１５により加圧ローラー２２に圧接されており、加圧ローラー２２の回転にともなって従動回転する。定着部材２１１は、対向配置された加圧ローラー２２との間にニップ部Ｎを形成し、当該ニップ部Ｎにおいて挿通された用紙Ｐにトナー画像を定着させる。
【００２５】
ヒーター２１２は、例えば、セラミックヒーターである。なお、ヒーター２１２は、ＩＨヒーター、ハロゲンランプ又はキセノンランプ等の熱源であってもよい。ヒーター２１２は、動作制御部１００による制御のもと、定着処理中に加熱動作を行い、定着処理が完了後に加熱動作を停止する。なお、ヒーター２１２は、特許請求の範囲における熱源の一例となる。
【００２６】
ヒーター温度センサー２１３は、ヒーター２１２に接触して当該ヒーター２１２の温度を検出する接触式の温度センサーである。ヒーター温度センサー２１３は、ヒーター２１２の温度値を示す検出信号を電力制御部１０１に出力する。なお、ヒーター温度センサー２１３は、特許請求の範囲における熱源温度センサーの一例となる。
【００２７】
保持部材２１４は、ヒーター２１２を保持する。例えば、保持部材２１４は、ヒーター２１２を収容可能な大きさの収容凹部に、ヒーター温度センサー２１３が接触された状態のヒーター２１２を収容した状態で当該ヒーター２１２を保持している。
【００２８】
また、定着装置２００は、用紙搬送ガイド１９１と、用紙温度センサー１９２と、用紙位置検出センサー１９３とを備える。用紙搬送ガイド１９１は、搬送路１９０から定着部２０に向かう用紙Ｐをニップ部Ｎに案内するガイド部材である。用紙温度センサー１９２は、ニップ部Ｎに挿通される前の用紙Ｐの温度を非接触で検出する非接触式の温度センサーである。用紙温度センサー１９２は、用紙Ｐの温度値を示す検出信号を電力制御部１０１に出力する。なお、用紙温度センサー１９２は、特許請求の範囲における記録媒体温度センサーの一例となる。なお本実施形態の定着装置２００は、予め定められた同一サイズの用紙Ｐを定着処理する場合について説明している。
【００２９】
用紙位置検出センサー１９３は、定着部２０に向かう用紙Ｐの位置を検出する非接触式のセンサーである。用紙位置検出センサー１９３は、例えば、ニップ部Ｎから用紙Ｐの搬送上流側に予め定められた距離だけ（例えば、定着部材２１１の１周分だけ）離れた位置に配置されている。用紙位置検出センサー１９３は、用紙Ｐの検出を示す検出信号を電力制御部１０１に出力する。電力制御部１０１は、用紙位置検出センサー１９３からの検出信号に基づいて、用紙Ｐの先端がニップ部Ｎに到達する到達タイミングよりも予め定められた時間前の事前タイミングを判定することが可能である。例えば、電力制御部１０１は、定着部材２１１の周長Ｌ２が８０[ｍｍ]であり、前記予め定められた距離も８０[ｍｍ]であり、定着部材２１１の線速Ｖが１００[ｍｍ/ｓ]であった場合には、用紙位置検出センサー１９３が用紙Ｐの先端を検出したタイミングが、ニップ部Ｎに到達する０．８秒（８０[ｍｍ]/１００[ｍｍ/ｓ]＝０．８秒）前のタイミングであると判定する。また、電力制御部１０１は、用紙位置検出センサー１９３が用紙Ｐの先端を検出したタイミングから０．７秒経過したタイミングが、ニップ部Ｎに到達する０．１秒前のタイミングであると判定する。
【００３０】
電力制御部１０１は、ヒーター温度センサー２１３にて検出されたヒーター２１２の温度が予め定められた制御温度（つまり、定着温度）に維持する維持電力（つまり、ヒーター２１２の温度を予め定められた定着温度に保つために必要な電力）を算出して、当該維持電力を当該ヒーター２１２に対して供給する。制御温度は、使用されるトナー種類などにより決定されるが、例えば１００℃以上２００℃以下の温度であって定着に適した温度（例えば１７０℃）である。
【００３１】
電力算出部１０２は、用紙Ｐがニップ部Ｎに挿通されることにより、当該用紙Ｐが定着部材２１１及び加圧ローラー２２から奪う熱量に相当する剥奪電力を、用紙温度センサー１９２および加圧ローラー温度センサー２２１によって検出される各温度に基づいて算出する。
【００３２】
具体的には、電力算出部１０２は、剥奪電力Ｗpaperを、下記の式（１）を用いて算出する。
【００３３】
Ｗpaper = Ｓ×(Ｔbelt−Ｔpaper)／ａ +Ｓ×(Ｔpr−Ｔpaper)／ｂ …（１）
【００３４】
但し、Ｗpaper：剥奪電力[W]、Ｓ：ニップ部Ｎの面積[m2]、Ｔbelt：熱源温度センサーの検知温度から予測される定着部材の温度[℃]、Ｔpaper：記録媒体温度センサーで検出された記録媒体の温度[℃]、Ｔpr：加圧部材温度センサーで検出された加圧部材の温度[℃]、ａ：定着部材と記憶媒体間の接触熱抵抗[m2×℃ /W]、ｂ：加圧部材と記憶媒体間の接触熱抵抗[m2×℃ /W]である。例えば、電力算出部１０２は、ヒーター温度センサー２１３の検知温度から、予め算出又は測定しておいた補正値（例えば、通紙の際の加圧ローラー温度センサー２２１の検知温度の減少温度分）を減算した温度を、ヒーター温度センサー２１３の検知温度から予測される定着部材２１１の温度Ｔbelt[℃]としている。また、定着部材２１１の温度を検出するセンサーの検出温度を温度Ｔbelt[℃]としてもよい。
【００３５】
合計算出部１０３は、電力算出部１０２にて算出された剥奪電力と、ヒーター２１２を制御温度に維持する維持電力と、を合算した合計電力を算出する。なお、合計算出部１０３は、ヒーター２１２の制御温度に基づいて維持電力を算出する。なお、記憶部１０４は、ヒーター２１２を制御温度に維持する維持電力を予め記憶しておいてもよい。この場合には、合計算出部１０３は、電力算出部１０２にて算出された剥奪電力と、記憶部１０４に記憶されたヒーター２１２を制御温度に維持する維持電力とを合算した合計電力を算出する。
【００３６】
電力制御部１０１は、用紙Ｐの先端がニップ部Ｎに到達する到達タイミングよりも予め定められた時間前の事前タイミングにおいて、ヒーター２１２の制御温度を、合計算出部１０３にて算出された合計電力に見合った引き上げ量だけ引き上げる。これにより、当該到達タイミングにおいて合計電力がヒーター２１２に供給される。
【００３７】
具体的には、電力制御部１０１は、下記の式（２）を用いて、事前タイミングを求めることができる。式（２）は、ＰＩＤ制御による式であり、左辺が消費量であり、右辺が投入量となっており、右辺の第１項がＩ動作（積分動作）項を示し、右辺の第２項がＰ動作（比例動作）項を示し、右辺の第３項がＤ動作（微分動作）項を示す。
【００３８】
Ｗpaper + Ｗ = ∫(Tsv + Tff - Tpv)dt×Ｉ+ (Tsv + Tff - Tpv)×Ｐ+ (T'pv - Tpv)/t×Ｄ   …  式(２)
【００３９】
但し、Ｗpaper：剥奪電力[W]、Ｗ：維持電力[W]、Tsv：制御温度[℃]、Tff：制御温度の引き上げ量[℃]、Tpv：ヒーター温度[℃]、T'pv：1周期前の ヒーター温度[℃]、t：制御周期[s]、Ｉ：積分項の係数、Ｐ：比例項の係数、Ｄ：比例項の係数である。
【００４０】
制御温度の引き上げ量Tffは、記録媒体の種類と記録媒体の温度ごとに応じて予め定められた値に決定されている。そして、記憶部１０４は、記録媒体の種類と記録媒体の温度ごとに応じた制御温度の引き上げ量Tffを記憶している。電力制御部１０１は、記憶部１０４から、記録媒体の種類と記録媒体の温度ごとに応じた制御温度の引き上げ量Tffを読み出す。例えば、電力制御部１０１は、用紙Ｐの種類が基準厚み用紙であり、用紙Ｐが規定温度であった場合に、それに対応する制御温度の引き上げ量Tff＝２０[℃] を記憶部１０４から読み出す。
【００４１】
電力制御部１０１は、ヒーター温度の変化が無し（つまり、Tpv＝T'pv）として上記式（２）を用いることにより、事前タイミングdtを算出する。例えば、電力制御部１０１は、Tpv＝T'pvとし、合計算出部１０３にて算出された合計電力(Ｗpaper+Ｗ) = 210[W]、制御温度Tsv＝１７０[℃]、制御温度の引き上げ量Tff＝２０[℃]、積分項の係数Ｉ＝５、比例項の係数Ｐ＝１０、制御周期t＝０．１[s]とした場合、上記式（２）に各数値を代入することにより、事前タイミングdtを求めることができる。
210(合計電力) = (170＋20-170)×dt×5 + (170＋20-170)×10 + 0
dt = 10/100 = 0.1 [s]
上記例の場合、事前タイミングdtは0.1秒である。なお、ここで説明した各値に限定されるものではなく、その他の値であってもよい。
【００４２】
ここで、電力制御部１０１による制御温度の引き上げ量とその引き上げタイミングとについて、図４を用いて説明する。図４は、制御温度を引き上げるタイミングを変更した場合における電力とベルト温度とを示す図である。
【００４３】
用紙Ｐの先端がニップ部Ｎに到達する到達タイミングにおいてヒーター２１２の制御温度を引き上げた場合（事前タイミング：０ｍｓ）における電力波形とベルト温度とを図４に破線で示す。この場合には、ベルト温度が１２０℃程度まで低下しており、定着部材２１１の温度リプル（つまり、ベルト温度リプル）が大きくなっている。
【００４４】
これに対して、用紙Ｐの先端がニップ部Ｎに到達する到達タイミングよりも予め定められた時間前（１００ｍｓ）の事前タイミングにおいてヒーター２１２の制御温度を引き上げた場合（事前タイミング：１００ｍｓ）における電力波形とベルト温度とを図４に実線で示す。この場合には、ベルト温度が１２３℃程度の低下で止まり、図４に破線で示す場合に比べて、定着部材２１１の温度リプル（つまり、ベルト温度リプル）が小さくなっている。
【００４５】
なお、用紙Ｐの先端がニップ部Ｎに到達する到達タイミングよりも３００ｍｓ前のタイミングにおいてヒーター２１２の制御温度を引き上げた場合（事前タイミング：３００ｍｓ）における電力波形とベルト温度とを図４に一点鎖線で示す。この場合には、用紙Ｐの先端タイミングにおいてベルト温度のオーバーシュートが発生しており、過剰加熱となることから、好ましくない結果となっている。
【００４６】
ここで、第１実施形態にかかる定着装置２００の温度制御処理について図５を用いて説明する。図５は、第１実施形態にかかる定着装置の温度制御処理の一例を示すフローチャートである。
【００４７】
画像形成装置１が例えばユーザーによる印刷指示を受けると、電力制御部１０１は、ヒーター温度センサー２１３にて検出されたヒーター２１２の温度が予め定められた制御温度（例えば１７０℃）に維持する維持電力Ｗを算出して、当該維持電力Ｗを当該ヒーター２１２に対して供給する（Ｓ１）。
【００４８】
電力算出部１０２は、用紙Ｐがニップ部Ｎに挿通されることにより、当該用紙Ｐが定着部材２１１及び加圧ローラー２２から奪う熱量に相当する剥奪電力Ｗpaperを、用紙温度センサー１９２および加圧ローラー温度センサー２２１によって検出される各温度に基づいて算出する（Ｓ２）。
【００４９】
合計算出部１０３は、電力算出部１０２にて算出された剥奪電力Ｗpaperと、ヒーター２１２を制御温度に維持する維持電力Ｗと、を合算した合計電力を算出する（Ｓ３）。
【００５０】
電力制御部１０１は、記憶部１０４から、記録媒体の種類と記録媒体の温度ごとに応じた制御温度の引き上げ量Tff[℃]を読み出す。例えば、電力制御部１０１は、用紙Ｐの種類が基準厚み用紙であり、用紙Ｐが規定温度であった場合に、それに対応する制御温度の引き上げ量Tff＝２０[℃] を記憶部１０４から読み出す。つまり、電力制御部１０１は、合計電力をヒーター２１２に供給するためのヒーター２１２の制御温度の引き上げ量を読み出す。そして、電力制御部１０１は、上記の式（２）を用いて、事前タイミングを算出する（Ｓ４）。ここでは、上記の式（２）を用いて、事前タイミング（例えば、到達タイミングの１００ｍｓ前のタイミング）が算出されたとする。
【００５１】
電力制御部１０１は、用紙位置検出センサー１９３からの検出信号に基づいて、用紙Ｐの先端がニップ部Ｎに到達する到達タイミングよりも予め定められた時間前の事前タイミング（例えば、到達タイミングの１００ｍｓ前のタイミング）であるか否かを判定する（Ｓ５）。具体的には、電力制御部１０１は、用紙位置検出センサー１９３が用紙Ｐの先端を検出したタイミングから０．７秒経過したタイミングが、ニップ部Ｎに到達する０．１秒前の事前タイミングであると判定する。
【００５２】
電力制御部１０１は、事前タイミングでないと判定した場合（Ｓ５でＮＯ）、Ｓ５に戻り、事前タイミングであると判定した場合（Ｓ５でＹＥＳ）、合計算出部１０３にて算出された合計電力をヒーター２１２に供給することにより、ヒーター２１２の制御温度を引き上げる（Ｓ６）。すなわち、電力制御部１０１は、事前タイミングにおいてヒーター２１２の制御温度を引き上げ量T ff（＝２０[℃]）だけ引き上げた温度（例えば１９０℃）にする。
【００５３】
電力制御部１０１は、用紙位置検出センサー１９３からの検出信号に基づいて、用紙Ｐの後端がニップ部Ｎに到達するタイミングであるか否かを判定する（Ｓ７）。具体的には、電力制御部１０１は、用紙位置検出センサー１９３が用紙Ｐの後端を検出したタイミングから０．８秒経過したタイミングが、ニップ部Ｎに到達するタイミングであると判定する。
【００５４】
電力制御部１０１は、用紙Ｐの後端がニップ部Ｎに到達するタイミングでないと判定した場合（Ｓ７でＮＯ）、Ｓ７に戻り、用紙Ｐの後端がニップ部Ｎに到達するタイミングであると判定した場合（Ｓ７でＹＥＳ）、ヒーター２１２の制御温度を引き上げ前の温度に戻す（Ｓ８）。すなわち、電力制御部１０１は、用紙Ｐの後端がニップ部Ｎに到達するタイミングにおいて、ヒーター２１２の制御温度を予め定められた引き上げ量（例えば２０℃）だけ引き上げる制御（例えばヒーター２１２の制御温度を１９０℃とする制御）を中止して、ヒーター２１２の制御温度を引き上げ前の温度（例えば１７０℃）とする制御を行う。
【００５５】
上記Ｓ８のあと、動作制御部１００は、印刷終了であるか否かを判定する（Ｓ９）。動作制御部１００は、次の印刷がある場合には印刷終了でないと判定し（Ｓ９でＮＯ）、Ｓ２に進む。電力算出部１０２は、次の用紙Ｐによる剥奪電力を算出する（Ｓ２）。そして、上記のＳ２〜Ｓ８が実行される。一方、動作制御部１００は、次の印刷がない場合には印刷終了であると判定し（Ｓ９でＹＥＳ）、本処理を終了させる。
【００５６】
上記した第１実施形態にかかる定着部２０および画像形成装置１によれば、電力算出部１０２は、用紙Ｐがニップ部Ｎに挿通されることにより、当該用紙Ｐが定着部材２１１及び加圧ローラー２２から奪う熱量に相当する剥奪電力Ｗpaperを、用紙温度センサー１９２および加圧ローラー温度センサー２２１によって検出される各温度に基づいて算出する。合計算出部１０３は、電力算出部１０２にて算出された剥奪電力Ｗpaperと、ヒーター２１２を制御温度に維持する維持電力Ｗと、を合算した合計電力(Ｗpaper+Ｗ)を算出する。電力制御部１０１は、用紙Ｐの先端がニップ部Ｎに到達する到達タイミングよりも予め定められた時間前の事前タイミングにおいて、ヒーター２１２の制御温度を、合計算出部１０３にて算出された合計電力に見合った引き上げ量だけ引き上げることで、合計算出部１０３にて算出された合計電力をヒーター２１２に供給する。これにより、当該到達タイミングにおいて合計電力(Ｗpaper+Ｗ)がヒーター２１２に供給される。これにより、定着部材２１１の制御温度の引き上げ量とその引き上げタイミングとを好適な値に調整することができ、定着部材２１１の温度リプルを低減することができる。
【００５７】
また、電力算出部１０２は、用紙Ｐが定着部材２１１及び加圧ローラー２２から奪う熱量に相当する剥奪電力Ｗpaperを、上記式（１）を用いて算出するので、剥奪電力Ｗpaperを正確に算出することができる。
【００５８】
なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず種々の変形が可能である。
【００５９】
＜変形例１＞
なお、電力制御部１０１は、用紙Ｐの種類（用紙厚み、紙質の種類など）ごとに、ヒーター２１２の制御温度についての前記予め定められた引き上げ量を変更するようにしてもよい。具体的には、記憶部１０４は、用紙Ｐの種類ごとに予め定められた係数をそれぞれ記憶している。記憶部１０４は、例えば、上記第１実施形態における用紙Ｐを基準厚みとすると、この基準厚みの場合には上記係数が「１」であり、基準厚みの２倍である場合には上記係数が「２」であり、基準厚みの半分の場合には上記係数が「０．５」であり、用紙厚みの種類ごとに係数がそれぞれ記憶されている。
【００６０】
ユーザーが画像形成装置１の操作部４７（図１参照）を操作して、用紙Ｐの種類として用紙厚みが選択されると、電力制御部１０１は、用紙Ｐの種類を示す指示を受ける。そして、電力制御部１０１は、用紙Ｐの種類（ここでは、基準厚みの２倍であること）を示す指示を受けた場合に、用紙Ｐの種類に対応する予め定められた係数「２」を記憶部１０４から読み出し、当該読み出した前記係数「２」を前記引き上げ量に乗算した結果を、変更後の前記引き上げ量とする。
【００６１】
この変形例１の場合には、電力制御部１０１は、用紙Ｐの種類ごとに、ヒーター２１２の制御温度の引き上げ量を変更するので、用紙Ｐの種類に応じて適切な制御温度の引き上げ量とすることができる。これにより、複数種類の記録媒体（用紙）について、定着部材２１１の温度リプルを低減することができる。
【００６２】
＜変形例２＞
なお、電力制御部１０１は、合計算出部１０３にて算出された前記合計電力が予め定められた規定値を超える場合、当該規定値を超える合計電力に見合った新たな引き上げ量を算出し、前記予め定められた時間を当該算出された新たな引き上げ量に応じた時間に変更するようにしてもよい。例えば、電力制御部１０１は、上記新たな引き上げ量が上記第１実施形態の引き上げ量の何倍であるかを示す倍数値を算出し、当該算出した倍数値を上記第１実施形態の前記予め定められた時間に乗算した時間に変更する。この変形例２の場合には、制御温度を引き上げる事前タイミングが早められるので、ヒーター２１２の制御温度の引き上げ量が大きい場合でも、定着部材２１１の温度リプルを低減することができる。
【００６３】
次に、第２実施形態にかかる定着装置２００および画像形成装置１について、図６〜図８を用いて説明する。
【００６４】
図６は、本発明の第２実施形態にかかる定着装置の構成を示す断面図である。図７（Ａ）は、通紙後のニップ部の出口側におけるベルト各層の温度を示す図である。図７（Ｂ）は、通紙前のニップ部の入口側におけるベルト各層の温度を示す図である。図８は、第２実施形態にかかる定着装置の温度制御処理の一例を示すフローチャートである。
【００６５】
第２実施形態にかかる定着装置２００および画像形成装置１は、用紙Ｐの後端がニップ部Ｎを抜けるタイミングよりも定着部材２１１が１周する時間前の復帰タイミングにおいて、ヒーター２１２の制御温度を予め定められた引き上げ量だけ引き上げる制御（制御温度を例えば１７０＋２０＝１９０℃とする制御）を中止して、当該ヒーター２１２の制御温度を引き上げ前の温度（例えば１７０℃）に戻すものである。なお、電力制御部１０１における復帰タイミングの判定については後述する。
【００６６】
定着部材２１１は、図６に示すように、基材層２１１Ａと、当該基材層２１１Ａ上に位置する弾性層２１１Ｂと、当該弾性層２１１Ｂ上に位置する、用紙Ｐと接触する表層２１１Ｃと、を有する積層構成である。
【００６７】
図６に示す通紙後のニップ部Ｎの出口側の箇所Ｎoutにおける定着部材２１１の各層（ベルト各層）の温度は、図７（Ａ）に示すように、基材層２１１Ａの温度が制御温度（例えば１７０℃）程度を維持しているのに対して、表層２１１Ｃの温度が制御温度（例えば１７０℃）よりも大きく低下した温度（例えば１２０〜１５０℃程度）となっている。
【００６８】
なお、図６に示す通紙後前のニップ部Ｎの入口側の箇所Ｎinにおける定着部材２１１の各層（ベルト各層）の温度は、図７（Ｂ）に示すように、基材層２１１Ａ、弾性層２１１Ｂおよび表層２１１Ｃの何れの温度も制御温度（例えば１７０℃）程度を維持している。
【００６９】
図７（Ａ）によれば、表層２１１Ｃの温度が大きく低下するのに対して、基材層２１１Ａの温度低下量が小さいことがわかる。また、ニップ部Ｎにおいて、用紙Ｐは表層２１１Ｃの熱を奪うが、弾性層２１１Ｂや基材層２１１Ａから奪った熱量は小さいことがわかる。言い換えれば、ヒーター２１２は、表層２１１Ｃの奪われた熱を補充するだけでよいので、表層２１１Ｃの温度を素早く飽和させることができる。
【００７０】
第２実施形態にかかる定着装置２００においても、前記第１実施形態におけるヒーター２１２の制御温度を予め定められた引き上げ量だけ引き上げる制御（制御温度を例えば１７０＋２０＝１９０℃とする制御）で定着が行われているので、用紙Ｐの後端がニップ部Ｎを抜けるより定着部材２１１（ベルト）1周分前から制御温度を引き上げ前の温度（例えば１７０℃）に戻しても、定着部材２１１は当該定着部材２１１が１周する際に定着に必要な熱量を保持しているので、定着性能は低下しない。
【００７１】
電力制御部１０１は、用紙位置検出センサー１９３からの検出信号に基づいて、用紙Ｐの後端がニップ部Ｎを抜けるタイミングよりも定着部材２１１が１周する時間前の復帰タイミングを判定することが可能である。例えば、電力制御部１０１は、定着部材２１１の周長Ｌ２が８０[ｍｍ]であり、前記予め定められた距離も８０[ｍｍ]であり、定着部材２１１の線速Ｖが１００[ｍｍ/ｓ]であった場合には、用紙位置検出センサー１９３が用紙Ｐの後端を検出したタイミングは、ニップ部Ｎに到達する０．８秒（８０[ｍｍ]/１００[ｍｍ/ｓ]＝０．８秒）前のタイミングであり、定着部材２１１が１周する時間前の復帰タイミングであると判定する。
【００７２】
そこで、電力制御部１０１は、用紙Ｐの後端がニップ部Ｎを抜けるタイミングよりも定着部材２１１が１周する時間前の復帰タイミングにおいて、ヒーター２１２の制御温度を引き上げ前の温度（例えば１７０℃）に戻す。
【００７３】
ここで、第２実施形態にかかる定着装置２００の温度制御処理について図８を用いて説明する。図８に示す温度制御処理は、前述の第１実施形態の温度制御処理に対して、Ｓ７Ａのみ異なるため、Ｓ７Ａについて説明する。
【００７４】
電力制御部１０１は、用紙位置検出センサー１９３からの検出信号に基づいて、用紙Ｐの後端がニップ部Ｎを抜けるタイミングよりも定着部材２１１が１周する時間前の復帰タイミングであるか否かを判定する（Ｓ７Ａ）。例えば、電力制御部１０１は、定着部材２１１の周長Ｌ２が８０[ｍｍ]であり、前記予め定められた距離も８０[ｍｍ]であり、定着部材２１１の線速Ｖが１００[ｍｍ/ｓ]であった場合には、用紙位置検出センサー１９３が用紙Ｐの後端を検出したタイミングは、ニップ部Ｎに到達する０．８秒（８０[ｍｍ]/１００[ｍｍ/ｓ]＝０．８秒）前のタイミングであり、定着部材２１１が１周する時間前の復帰タイミングであると判定する。
【００７５】
上記した第２実施形態にかかる定着部２０および画像形成装置１によれば、電力制御部１０１は、用紙Ｐの後端がニップ部Ｎを抜けるタイミングよりも定着部材２１１が１周する時間前の復帰タイミングにおいて、ヒーター２１２の制御温度を引き上げ前の温度に戻すので、定着部材２１１が１周する時間についての制御温度の引き上げ量にかかる供給電力を削減することができ、省電力化を図ることができる。また、復帰タイミングにおいて、ヒーター２１２の制御温度を引き上げ前の温度に戻しても、定着部材２１１は当該定着部材２１１が１周する際に定着に必要な熱量を保持しているので、定着性能は低下しない。
【００７６】
次に、第３実施形態にかかる定着装置２００および画像形成装置１について、図９を用いて説明する。図９（Ａ）は、第３実施形態にかかる定着装置においてＴ１＜Ｔ２の場合における制御温度の切り替えタイミングを示す図である。図９（Ｂ）は、第３実施形態にかかる定着装置においてＴ１＞Ｔ２の場合における制御温度の切り替えタイミングを示す図である。
【００７７】
また、第３実施形態にかかる定着部２０および画像形成装置１において、図９（Ａ）に示すように、電力制御部１０１は、基材層２１１Ａと表層２１１Ｃとの温度差が飽和するまでの時間Ｔ１よりも定着部材２１１が１周する時間Ｔ２の方が大きい場合に、用紙Ｐの先端がニップ部Ｎに到達するタイミングよりも予め定められた時間前である定着部材２１１が１周する時間前（つまり、時間Ｔ２前）の事前タイミングにおいて、ヒーター２１２の制御温度を前記予め定められた引き上げ量だけ引き上げるようにしてもよい。なお、Ｔ１＞Ｔ２の場合には、用紙位置検出センサー１９３が、ニップ部Ｎから用紙Ｐの搬送上流側に当該時間Ｔ１に相当する距離に配置すればよい。
【００７８】
この場合には、電力制御部１０１は、基材層２１１Ａと表層２１１Ｃとの温度差が飽和するまでの時間Ｔ１よりも定着部材２１１が１周する時間Ｔ２の方が大きい場合に、用紙Ｐの先端がニップ部Ｎに到達するタイミングよりも予め定められた時間前である定着部材２１１が１周する時間前（つまり、時間Ｔ２前）の事前タイミングにおいて、ヒーター２１２の制御温度を前記予め定められた引き上げ量だけ引き上げる。これにより、定着部材２１１の制御温度の引き上げ量とその引き上げタイミングとを好適な値に調整することができ、定着部材２１１の温度リプルを低減することができる。
【００７９】
また、第３実施形態にかかる定着部２０および画像形成装置１において、図９（Ｂ）に示すように、電力制御部１０１は、用紙Ｐの先端がニップ部Ｎに到達するタイミングよりも予め定められた時間前である基材層２１１Ａと表層２１１Ｃとの温度差が飽和するまでの時間前（時間Ｔ１前）の事前タイミングにおいて、ヒーター２１２の制御温度を前記予め定められた引き上げ量だけ引き上げる制御を開始するようにしてもよい。
【００８０】
この場合には、電力制御部１０１は、基材層２１１Ａと表層２１１Ｃとの温度差が飽和するまでの時間Ｔ１の方が、定着部材２１１が１周する時間Ｔ２よりも大きい場合に、用紙Ｐの先端がニップ部Ｎに到達するタイミングよりも予め定められた時間前である基材層２１１Ａと表層２１１Ｃとの温度差が飽和するまでの時間前（時間Ｔ１前）の事前タイミングにおいて、ヒーター２１２の制御温度を前記予め定められた引き上げ量だけ引き上げる。これにより、定着部材２１１の制御温度の引き上げ量とその引き上げタイミングとを好適な値に調整することができ、定着部材２１１の温度リプルを低減することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１     画像形成装置
１０   制御ユニット
１２   画像形成部
２０   定着部
２１   定着ローラー
２２   加圧ローラー（加圧部材）
１００ 動作制御部
１０１  電力制御部
１０２  電力算出部
１０３  合計算出部
１９２  用紙温度センサー（記録媒体温度センサー）
２００  定着装置
２１１  定着部材
２１１Ａ  基材層
２１１Ｂ  弾性層
２１１Ｃ  表層
２１２  ヒーター（熱源）
２１３  ヒーター温度センサー（熱源温度センサー）
２２１  加圧ローラー温度センサー（加圧部材温度センサー）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020071454.tif 000009
【図８】
2020071454.tif 000010
【図９】
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