(57)【要約】【課題】定着ベルト温度のオーバーシュート量を小さくしつつ待機状態から復帰を高速に復帰させることが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】定着ベルト２４と、定着ベルト２４に押圧される加圧ローラ２１とを備えた定着装置２０を有し、定着装置２０は定着ベルト２４の温度を検知する温度検知手段２５と、定着ベルト２４の温度を制御する温度コントローラ２６とを備えており、温度コントローラ２６は、定着ベルト２６が静止加熱されている待機状態から回転させ、通紙温度まで昇温させる復帰動作時に、定着ベルト２４が回転を開始した時刻から所定時間の間はＯＮ・ＯＦＦ制御による加熱動作を行い、所定時間経過後にＰＩＤ制御による加熱動作へ切替える。【選択図】図５
2010015130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な定着部材と、定着部材に押圧される加圧部材と、少なくとも前記定着部材の一部を部分加熱する熱源を有し、前記定着部材と前記加圧部材とで形成されるニップにてトナー像を担持した転写紙を挟持搬送しつつ当該転写紙にトナー像を熱融着させる定着装置を有し、該定着装置は前記定着部材の温度を検知する温度検知手段と、前記定着部材の温度を制御する温度コントローラとを備えている画像形成装置において、
前記温度コントローラは、前記定着部材が静止加熱されている待機状態から定着部材を回転させ、通紙温度まで昇温させる復帰動作時に、前記定着部材が回転を開始した時刻から所定時間の間はＯＮ・ＯＦＦ制御による加熱動作を行い、所定時間経過後にＰＩＤ制御による加熱動作へ切替えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
回転可能な定着部材と、定着部材に押圧される加圧部材と、少なくとも前記定着部材の一部を部分加熱する熱源を有し、前記定着部材と前記加圧部材とで形成されるニップにてトナー像を担持した転写紙を挟持搬送しつつ当該転写紙にトナー像を熱融着させる定着装置を有し、該定着装置は前記定着部材の温度を検知する温度検知手段と、前記定着部材の温度を制御する温度コントローラとを備えている画像形成装置において、
前記温度コントローラは、前記定着部材が静止加熱されている待機状態から定着部材を回転させ、通紙温度まで昇温させる復帰動作時に、前記定着部材が回転を開始した時刻から所定時間の間はＯＮ・ＯＦＦ制御による加熱動作を行い、所定時間経過後にＰＩ−Ｄ制御による加熱動作へ切替えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
回転可能な定着部材と、定着部材に押圧される加圧部材と、少なくとも前記定着部材の一部を部分加熱する熱源を有し、前記定着部材と前記加圧部材とで形成されるニップにてトナー像を担持した転写紙を挟持搬送しつつ当該転写紙にトナー像を熱融着させる定着装置を有し、該定着装置は前記定着部材の温度を検知する温度検知手段と、前記定着部材の温度を制御する温度コントローラとを備えている画像形成装置において、
前記温度コントローラは、前記定着部材が静止加熱されている待機状態から定着部材を回転させ、通紙温度まで昇温させる復帰動作時に、前記定着部材が回転を開始した時刻から所定時間の間はＯＮ・ＯＦＦ制御による加熱動作を行い、所定時間経過後にＩ−ＰＤ制御による加熱動作へ切替えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れかに１つに記載の画像形成装置において、前記ＯＮ・ＯＦＦ制御により前記定着部材の加熱を行う所定時間を、前記待機状態の経過時間により決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１ないし３の何れかに１つに記載の画像形成装置において、前記加圧部材の温度を検知する加圧温度検知手段を設け、前記ＯＮ・ＯＦＦ制御により加熱を行う所定時間を、復帰動作開始時点で前記加圧温度検知手段が検知した前記加圧部材の温度により決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１ないし３の何れかに１つ記載の画像形成装置において、カラーモードとモノクロモードの印刷モードを有し、前記ＯＮ・ＯＦＦ制御により加熱を行う所定時間を、印刷ジョブの印刷モードがカラーモードかモノクロモードかによって決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１ないし３の何れかに１つ記載の画像形成装置において、前記ＯＮ・ＯＦＦ制御により加熱を行う所定時間を、前記転写紙の用紙厚さにより決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１ないし３の何れかに１つに記載の画像形成装置において、前記ＯＮ・ＯＦＦ制御により加熱を行う所定時間を、待機状態の経過時間と前記転写紙の用紙厚さとにより決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１ないし３の何れかに１つに記載の画像形成装置において、前記ＯＮ・ＯＦＦ制御により加熱を行う所定時間を、復帰動作開始時点の前記加圧温度検知手段が検知した前記加圧部材の温度と前記転写紙の用紙厚さとにより決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１ないし３の何れかに１つに記載の画像形成装置において、前記ＯＮ・ＯＦＦ制御により加熱を行う所定時間を、待機状態の経過時間と印刷ジョブの印刷モードがカラーモードかモノクロモードかによって決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１ないし３の何れかに１つに記載の画像形成装置において、前記ＯＮ・ＯＦＦ制御により加熱を行う所定時間を、復帰動作開始時点の前記加圧温度検知手段が検知した前記加圧部材の温度と印刷ジョブの印刷モードがカラーモードかモノクロモードかによって決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１の何れかに１つに記載の画像形成装置において、静止加熱されている待機状態の前記定着部材における最高温度値と最低温度値との間に、通紙温度が設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリまたはそれらの複合機などの画像形成装置、特にトナー像を転写した転写紙を定着装置に通して熱を用いてトナー像を転写紙に定着する電子写真式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置にあっては、用紙等の転写紙に形成されたトナー像を加熱溶融することにより、画像を定着させる定着装置を用いることが知られている。一般的に、トナー像として形成された電子写真画像を転写紙に定着する定着装置は、加熱手段であるヒータに電力を供給して定着ローラ、定着ベルト等の定着部材を発熱させ、この熱でトナー像を加熱溶融して転写紙に定着する処理を行う。
【０００３】
このような定着装置は、電子写真画像を転写紙に定着している間の定着温度を一定にするために、前記ヒータに電力を供給し、所定の温度（目標制御温度）に昇温させて定着可能状態とし、この所定定着温度を維持しつつ定着装置へ転写紙を通過させるという構成になっている。
【０００４】
近年では、定着可能状態への昇温時間（ウォームアップ時間）の短縮化や、消費電力の低減化の観点から、定着部材には、薄肉ローラや定着ベルトといった熱容量の小さい媒体を使用することが多くなってきている。
【０００５】
このような熱容量の小さい構成の場合、熱しやすく冷めやすい特性から、温度が変動しやすくなっており温度を制御するのが容易ではなくなってきている。
さて、定着温度の制御においては以下の２点が要求される。ア．定着部材の温度を目標温度（通紙温度）まで素早く昇温させる。イ．定着部材の温度のオーバーシュートを少なくする。ア、イは相反する要求事項であり、一般に昇温時間を短くするためにヒータへの供給電力を大きくするとオーバーシュートは大きくなり、また逆にヒータへの供給電力を小さくするとオーバーシュートは低減できるものの、目標温度までの昇温時間が長くなる。
【０００６】
電子写真装置においては、定着部材の温度がある一定以上の温度になるまで、印刷ができないため、昇温に時間がかかると、ユーザへの印刷までの待ち時間が長くなることになる。しかし昇温を素早く行い、定着部材の温度がオーバーシュートすると、温度が高い状態で用紙が定着することになり、印刷物の光沢度が狙いの値にならない場合や、ホットオフセットなどの障害が生じる可能性もある。
【０００７】
以上からア、イを両立させることは非常に重要である。
アの用件を満たす最も単純な方法として、目標温度よりも定着部材の温度が低いときには熱源への通電をオンし、定着部材の温度が目標温度よりも高いときは熱源への通電をオフする、いわゆる「ＯＮ・ＯＦＦ制御」を用いることにより、定着部材の温度を最短で目標制御温度まで上げることができるが、ＯＮ・ＯＦＦ制御では定着部材の温度が目標温度を越えた時点でヒータをオフするため、オーバーシュートが大きくなる。
【０００８】
一方、イの用件を満たす方法として、定着部材の温度と目標温度との偏差に着目し、偏差に応じて熱源への通電時間を変化させる「ＰＩＤ制御」などを用いると、定着部材の温度が目標温度に近づくにつれて熱源からの出力を弱めるため、昇温時間がやや長くなるものの、オーバーシュート量を低減することができる。図１４には、ＰＩＤ制御とＯＮ・ＯＦＦ制御のそれぞれの制御手法により定着部材の温度を目標制御温度に制御した場合の様子を示す。図１４に示すように、ＰＩＤ制御では昇温時間が長くなるが、オーバーシュートは小さくなる。一方、ＯＮ・ＯＦＦ制御では昇温時間が短いがオーバーシュートは大きくなる。このようにＰＩＤ制御とＯＮ・ＯＦＦ制御にはそれぞれ一長一短がある。
【０００９】
以上の問題に対して、従来技術では、電源の投入時はヒータを全通電連続加熱し、所定温度に達した後はＰＩＤ制御方式に切り替えてヒータの通電制御を行う制御方式が採用されている。
【００１０】
例えば、特許文献１に記載の温度制御方法では、ヒータの加熱温度が制御目標温度よりも低い温度の切り替え温度に達するまではヒータを全通電連続加熱し、切り替え温度に達した後はＩ（積分）制御によってヒータの通電を制御する構成になっている。
【００１１】
また、特許文献２に記載の温度制御回路では、切り替え温度に達するまではヒータを全通電連続加熱し、切り替え温度に達した後はＰＩＤ制御によってヒータの通電を制御する構成になっている。
【００１２】
さらに、特許文献３に記載の温度制御方法およびその装置では、切り替え温度に達するまではヒータを全通電連続加熱し、切り替え温度に達した後はＰ（比例）制御によってヒータの通電を制御する構成になっている。
【００１３】
上記のように特許文献１〜３に記載のものでは、定着部材の温度を読み取り、温度情報により制御アルゴリズムを切り替えて制御を行うことで、オーバーシュートを防ぎ、かつ目標制御温度に素早く追従させている。
【００１４】
しかしながら、特許文献１〜３の場合、制御アルゴリズムの切り替え温度値が１つのために、オーバーシュートと短時間での目標制御温度追従性の両者を満たすのには限界があった。
【００１５】
そこで、特許文献４に記載の温度制御方法および装置では、切り替え温度値を複数個用意し、ＰＩＤ制御パラメータを各切り替え温度で複数回変更することにより制御の高精度化を図っている。
【００１６】
以上のように、定着部材の温度を検知して、温度に応じて制御アルゴリズム、または制御パラメータを変更して制御を行うことは、定着温度を望ましい挙動にする上で非常に重要である。
【００１７】
さて、上記従来技術のように、定着部材の温度を監視し、温度情報により制御方法を切替える手法は、ウォームアップ動作時など、定着部材の温度が単調増加している状況下では容易に適用することができる。
【００１８】
しかしながら、温度情報により制御を切替えるタイミングを決定するのが困難な状況がある。以下にそのような状況について説明する。
図１５は一般的なベルト定着装置を示す模式図、図１６は画像形成装置が一般的な動作をした際の、定着ベルトの温度の推移と定着駆動の状態を示すグラフである。
【００１９】
ベルト定着装置の場合、ウォームアップ動作時は定着ベルト１００及び加圧ローラ１０１を回転させた状態で加熱手段に電力を供給し、定着ベルト１００の温度を上昇させ、通紙可能な状態とする。この時点でユーザーからの印刷の要求が無い場合は、定着ベルト１００及び加圧ローラ１０１の回転を停止させ、印刷要求がきた場合に即座に印刷動作へ移れるように、定着ベルト１００及び加圧ローラ１０１の熱源に電力を供給し、温度を一定温度に保つ動作へ移行する。この定着装置が静止した状態で、加熱保温されている状態が待機している状態であり、以降待機状態という。
【００２０】
ユーザーから印刷要求がきた場合には、定着ベルト１００の全体の温度が均一となるように、定着ベルト１００の回転駆動を開始し、通紙が可能となる状態まで定着ベルト１００を加熱する。以降、この通紙可能温度まで定着ベルト１００を回転加熱する動作を復帰動作という。
【００２１】
そして、定着ベルト１００の温度が通紙可能な温度まで到達した時点で、給紙装置より用紙が搬送され印刷動作が行われる。
印刷動作終了後は定着駆動を停止し、再び待機状態へ移行する。
【００２２】
図１７には、上記の一連の動作のうち、待機状態から復帰動作へ移る際の定着ベルトの温度の変化の詳細について示す。
待機動作時、定着駆動は停止しており、定着ベルト１００及び加圧ローラ１０１が待機目標温度にて一定に保たれている。この時、定着ベルト１００は加熱ローラ１０１に接している部分、及び加圧ローラ１０１に接している部分のみが加熱されていることになる。印刷の指令が入ると定着駆動が回転を開始し、定着ベルト１００上の加熱されていた部分と加熱されていない部分の温度を、温度センサが読みとり、定着ベルト１００の温度が上下する。そして上下動を繰り返しながら、定着ベルト１００の温度が通紙可能温度（復帰目標温度）まで昇温していく。
【００２３】
従来技術のような単調増加過程にある定着部材の温度を監視し、ＯＮ・ＯＦＦ制御からＰＩＤ制御へ切り替える場合、切替を行う温度は定着装置の熱容量、むだ時間（熱源に電力を供給してから実際に定着部材の温度が上昇するまでの応答遅れ）にもよるが一般的には目標温度から５０ｄｅｇ〜２０ｄｅｇ低い温度から制御を切り替える必要がある。
【００２４】
しかしながら、印刷の指令がきたときに、即座に印刷動作へ移れることを目的として、通常待機目標温度は復帰目標温度と同値かあるいは±１０ｄｅｇ程度の差とすることが多いため、待機状態から復帰動作を行う場合、復帰目標温度付近（例えば目標温度から２０ｄｅｇ程度の領域）で上下動を繰り返しながら昇温していくことになり、定着ベルト１００の温度を監視して、温度情報によりＯＮ・ＯＦＦ制御からＰＩＤ制御への切替タイミングを決定することが容易ではないという問題がある。
【００２５】
そこで、従来、ＯＮ・ＯＦＦ制御からＰＩＤ制御への切り替えを、単調増加過程にある定着部材の温度を監視して行っていたのに対して、何らかの代替の手段を持って切り替えを行う必要がでてきた。
【００２６】
昨今ではウォームアップ時間の短縮化、省エネ化といった観点から低熱容のベルト構成の定着装置を用いることが多いため、定着ベルト温度が上下動する局面が多く、このような従来技術では適用できない制御の切替の問題を解決することが重要となってきている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
本発明は、上記した従来の問題に鑑み、定着ベルト温度のオーバーシュート量を小さくしつつ待機状態から高速に復帰させることが可能な画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
この目的を達成するために、本発明は、回転可能な定着部材と、定着部材に押圧される加圧部材と、少なくとも前記定着部材の一部を部分加熱する熱源を有し、前記定着部材と前記加圧部材とで形成されるニップにてトナー像を担持した転写紙を挟持搬送しつつ当該転写紙にトナー像を熱融着させる定着装置を有し、該定着装置は前記定着部材の温度を検知する温度検知手段と、前記定着部材の温度を制御する温度コントローラとを備えている画像形成装置において、前記温度コントローラは、前記定着部材が静止加熱されている待機状態から定着部材を回転させ、通紙温度まで昇温させる復帰動作時に、前記定着部材が回転を開始した時刻から所定時間の間はＯＮ・ＯＦＦ制御による加熱動作を行い、所定時間経過後にＰＩＤ制御による加熱動作へ切替えることを特徴とする画像形成装置を提案する。
【００２９】
また、この目的を達成するために、本発明は、回転可能な定着部材と、定着部材に押圧される加圧部材と、少なくとも前記定着部材の一部を部分加熱する熱源を有し、前記定着部材と前記加圧部材とで形成されるニップにてトナー像を担持した転写紙を挟持搬送しつつ当該転写紙にトナー像を熱融着させる定着装置を有し、該定着装置は前記定着部材の温度を検知する温度検知手段と、前記定着部材の温度を制御する温度コントローラとを備えている画像形成装置において、前記温度コントローラは、前記定着部材が静止加熱されている待機状態から定着部材を回転させ、通紙温度まで昇温させる復帰動作時に、前記定着部材が回転を開始した時刻から所定時間の間はＯＮ・ＯＦＦ制御による加熱動作を行い、所定時間経過後にＰＩ−Ｄ制御による加熱動作へ切替えることを特徴とする画像形成装置を提案する。
【００３０】
この目的を達成するために、本発明は、回転可能な定着部材と、定着部材に押圧される加圧部材と、少なくとも前記定着部材の一部を部分加熱する熱源を有し、前記定着部材と前記加圧部材とで形成されるニップにてトナー像を担持した転写紙を挟持搬送しつつ当該転写紙にトナー像を熱融着させる定着装置を有し、該定着装置は前記定着部材の温度を検知する温度検知手段と、前記定着部材の温度を制御する温度コントローラとを備えている画像形成装置において、前記温度コントローラは、前記定着部材が静止加熱されている待機状態から定着部材を回転させ、通紙温度まで昇温させる復帰動作時に、前記定着部材が回転を開始した時刻から所定時間の間はＯＮ・ＯＦＦ制御による加熱動作を行い、所定時間経過後にＩ−ＰＤ制御による加熱動作へ切替えることを特徴とする画像形成装置を提案する。
【００３１】
なお、本発明は、前記ＯＮ・ＯＦＦ制御により前記定着部材の加熱を行う所定時間を、前記待機状態の経過時間により決定すると有利である。
さらに、本発明は、前記加圧部材の温度を検知する加圧温度検知手段を設け、前記ＯＮ・ＯＦＦ制御により加熱を行う所定時間を、復帰動作開始時点で前記加圧温度検知手段が検知した前記加圧部材の温度により決定すると有利である。
【００３２】
さらにまた、本発明は、カラーモードとモノクロモードの印刷モードを有し、前記ＯＮ・ＯＦＦ制御により加熱を行う所定時間を、印刷ジョブの印刷モードがカラーモードかモノクロモードかによって決定すると有利である。
【００３３】
さらにまた、本発明は、前記ＯＮ・ＯＦＦ制御により加熱を行う所定時間を、前記転写紙の用紙厚さにより決定すると有利である。
さらにまた、本発明は、前記ＯＮ・ＯＦＦ制御により加熱を行う所定時間を、待機状態の経過時間と前記転写紙の用紙厚さとにより決定すると有利である。
【００３４】
さらにまた、本発明は、前記ＯＮ・ＯＦＦ制御により加熱を行う所定時間を、復帰動作開始時点の前記加圧温度検知手段が検知した前記加圧部材の温度と前記転写紙の用紙厚さとにより決定すると有利である。
【００３５】
さらにまた、本発明は、前記ＯＮ・ＯＦＦ制御により加熱を行う所定時間を、待機状態の経過時間と印刷ジョブの印刷モードがカラーモードかモノクロモードかによって決定すると有利である。
【００３６】
さらにまた、本発明は、前記ＯＮ・ＯＦＦ制御により加熱を行う所定時間を、復帰動作開始時点の前記加圧温度検知手段が検知した前記加圧部材の温度と印刷ジョブの印刷モードがカラーモードかモノクロモードかによって決定すると有利である。
【００３７】
さらにまた、本発明は、静止加熱されている待機状態の前記定着部材における最高温度値と最低温度値との間に、通紙温度が設定されていると有利である。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、定着ベルト温度のオーバーシュート量を小さくし、かつ待機状態から高速に復帰させることが可能となり、これによって定着ベルトの破損、劣化を防ぐことにつながり、また狙いどおりの温度で定着が可能となることから、画像品質も安定する。さらにまた、高速に復帰できることは、ユーザへの印刷の待ち時間を低減することにつながる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略図である。
【図２】その画像形成装置の定着装置に示す構成図である。
【図３】復帰動作時ＯＮ・ＯＦＦ制御を行った場合の定着ベルトの温度とＤＵＴＹを示すグラフ図である。
【図４】復帰動作時ＰＩＤ制御を行った場合の定着ベルトの温度とＤＵＴＹを示すグラフ図である。
【図５】復帰動作時にＯＮ・ＯＦＦ制御とＰＩＤ制御を切り替えた場合の定着ベルトの温度とＤＵＴＹを示すグラフ図である。
【図６】紙厚に応じて制御切替時間を変化させた場合の、定着ベルトの温度とＤＵＴＹを示すグラフ図である。
【図７】待機時間の経過時間と蓄熱量の関係を示すグラフ図である。
【図８】待機時間が０ｓの時の制御切替時間とオーバーシュート量と復帰時間の関係を示すグラフである。
【図９】待機時間が３００ｓの時の制御切替時間とオーバーシュート量と復帰時間の関係を示すグラフである。
【図１０】復帰動作時とウォームアップ動作時の定着ベルトの温度変化を示すグラフである。
【図１１】加圧ローラの温度と最適制御切替時間の関係を示すグラフである。
【図１２】紙厚が異なる場合の加圧ローラの温度と最適制御切替時間の関係を示すグラフ図である。
【図１３】カラーモードが異なる場合の加圧ローラの温度と最適制御切替時間の関係を示すグラフ図である。
【図１４】ＯＮ・ＯＦＦ制御とＰＩＤ制御の比較を示すグラフである。
【図１５】従来の定着ベルトを示す説明図である。
【図１６】従来の画像形成装置の一般的な動作時の定着ベルトの温度推移を示すグラフ図である。
【図１７】従来の画像形成装置の待機後の復帰動作時の定着ベルトの温度推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明を実施する形態を添付図面に従って説明する。
図１は、画像形成装置本体１内に配置された作像装置２と、定着装置２０とを有する画像形成装置の断面概略図である。図１に示した作像装置２は、ドラム状の感光体として構成された第１ないし第４の像担持体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋを有し、その各像担持体上にイエロートナー像、シアントナー像、マゼンタトナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成される。第１ないし第４の像担持体３Ｙないし３Ｋに対向して中間転写ベルト４が配置され、この中間転写ベルト４は、支持ローラ５，６，７，８に巻き掛けられて矢印方向に回転駆動される。
【００４１】
本例の画像形成装置は、フルカラーモードとモノクロモードを含む複数の印刷モードを有しており、フルカラーモードが選択された際、第１の像担持体３Ｙが図１における時計方向に回転駆動され、このとき帯電ローラ９によって像担持体３Ｙが所定の極性に帯電され、次いでその帯電面に、レーザ書き込みユニット１０から出射する光変調されたレーザビームが照射される。これによって像担持体３Ｙに静電潜像が形成され、その静電潜像が現像装置１１によってイエロートナー像として可視像化される。
【００４２】
中間転写ベルト４を挟んで、像担持体３Ｙと反対側に一次転写ローラ１２が配置され、この一次転写ローラ１２に転写電圧が印加されることにより、像担持体３Ｙ上のトナー像が、矢印方向に走行する中間転写ベルト４上に一次転写される。トナー像転写後の像担持体３Ｙ上に付着する転写残トナーはクリーニング装置１３によって除去される。全く同様にして、図１に示した第２ないし第４の像担持体３Ｃ，３Ｍ，３Ｋ上にシアントナー像、マゼンタトナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成され、これらのトナー像がイエロートナー像の転写された中間転写ベルト４上に順次重ねて一次転写され、中間転写ベルト４上にフルカラートナー像が形成される。
【００４３】
一方、図１に示すように、画像形成装置本体１１内の下部には、例えば転写紙Ｐを収容した給紙カセット１４と、給紙ローラ１５を有する給紙装置が配置され、給紙ローラ１５の回転によって最上位の転写紙Ｐが矢印方向に送り出される。送り出された転写紙Ｐは、レジストローラ対１６によって、所定のタイミングで、支持ローラ５に巻き掛けられた中間転写ベルト４の部分と、これに対置された二次転写ローラ１７との間に給送される。このとき、二次転写ローラ１７には所定の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト４上の重ねトナー像が転写紙Ｐに二次転写される。
【００４４】
トナー像を二次転写された転写紙Ｐは、さらに上方に搬送されて定着装置２０を通り、このとき転写紙上のトナー像が熱と圧力の作用により定着される。定着装置２０を通過した転写紙Ｐは、画像形成装置本体１の上部の排紙部１８に排出される。また、トナー像転写後の中間転写ベルト４上に付着する転写残トナーはクリーニング装置１９によって除去される。
【００４５】
図２は図１に示した定着装置２０の構成を説明した説明図である。図２に示した定着装置２０は、加圧部材としての加圧ローラ２１と、定着部材としての定着ローラ２２と、加熱ローラ２３、及びこの定着ローラ２２と加熱ローラ２３に巻き掛けられた無端状の定着ベルト２４を備える。このように、本例の定着装置の定着ベルト２４は、２本の支持ローラ２２，２３に巻き掛けられているが、その支持ローラの数は適宜選択できる。
【００４６】
加熱ローラ２３と加圧ローラ２１の内部には、加熱手段３０，３１が設けられている。加熱手段３０，３１は本例の場合、ハロゲンヒータやカーボンヒータなどの加熱ヒータを使用するが、ヒータに限らず、例えば電磁誘導を利用して発熱する熱源を用いるようにしてもよい。
【００４７】
また、加熱ローラ２３と対向する位置において定着ベルト２４に近接して温度検知手段２５が配置され、定着ベルト２４の温度を測定する。また、加圧ローラ２１にも近接して温度検知手段３２が配置され、加圧ローラ２１の温度を測定する。
【００４８】
そして、定着装置２０は予め指定された定着ベルト２４の目標制御温度と、温度検知手段２５により検知された定着ベルト２４の温度との間の情報を基に温度コントローラ２６がＰＷＭ駆動回路２７を通して、定着ベルト２４の加熱手段３０への印加電力を、単位時間当たりの通電時間（＝ＤＵＴＹ）で制御する。
【００４９】
加圧ローラ２１も同様に、あらかじめ指定された加圧ローラ２１の目標制御温度と、温度検知手段３２により検知された加圧ローラ２１の温度との間の情報を基に温度コントローラ３３がＰＷＭ駆動回路３４を通して、加圧ローラ２１の加熱手段３１への印加電力を、単位時間当たりの通電時間（＝ＤＵＴＹ）で制御する。
【００５０】
かかる定着装置２０は、一般的な使われ方をした際の動作の状態遷移を定着ベルト２４の温度で示すと従来と同様に図１６に示すようになる。該定着装置２０はウォームアップ動作時においては、定着ベルト２４及び加圧ローラ２１を回転させた状態で温度を上昇させ、通紙可能な状態とする。なお、本書における通紙とはファーストコピーが定着ニップ、本例では定着ベルト２４と加圧ローラ２１により形成される定着ニップを通過し、その印刷ジョブの最終コピーが通過するまでのことを言う。この時点でユーザーからの印刷の要求が無い場合は、定着ベルト２４及び加圧ローラ２１の回転を停止させ、印刷要求がきた場合に即座に印刷動作へ移れるように、定着ベルト２４及び加圧ローラ２１の温度を一定温度に保つ動作へ移行する。この状態を待機状態と称し、該待機状態では定着ベルト２４及び加圧ローラ２１が静止しているが、加熱手段３０，３１がオンしている。なお、ウォームアップ動作とは機械の電源をオンして定着ベルト２４を通紙可能な状態の温度まで上昇させる動作で、その通紙可能な状態の温度に達した時点で終了する。
【００５１】
ここで、ユーザーから印刷要求がきた場合には、定着ベルト２４の全体の温度が均一となるように、定着ベルト２４の回転を開始し、印刷が可能となる状態まで定着ベルト２４を加熱する必要がある。この通紙可能な温度まで定着ベルト２４を回転加熱する動作を復帰動作という。そして定着ベルト２４の温度が通紙可能な温度まで到達した時点で、給紙装置より用紙が搬送され印刷動作が行われる。このことから、上記待機状態はその始点が通紙可能な状態に達した後に定着ベルト２４の回転を停止した時点で、その終点は印刷要求がきて定着ベルト２４が回転を開始した時点である。また、上記復帰動作はその始点が印刷要求を受けて定着ベルト２４が回転を開始した時点で、その終点は定着ベルト２４の温度が通紙可能な通紙温度に到達した時点である。このようにすれば定着装置２０に転写材が通紙されるときには確実に通紙温度に到達しているため、熱量不足による定着不良を引き起こすおそれがない。なお、本実施例とは別に、定着ベルト２４の温度が通紙可能な温度に到達する前に、給紙装置より用紙を搬送させて、通紙が開始されるまでを復帰動作とすることも可能である。かかる場合の復帰動作はその始点が印刷要求を受けて定着ベルト２４が回転を開始した時点で、その終点は定着装置２０において通紙が開始された時点である。これにより印刷要求から通紙開始までの復帰動作にかかる時間を、本実施例の復帰動作時間よりも短縮することが可能となる。
【００５２】
定着装置２０の制御において、定着ベルト２４の通紙時の目標温度は、復帰動作時の目標温度と同等あるいは５ｄｅｇ程度高めに設定することが多いが、図１６の例では印刷時の設定温度を復帰目標温度と同一にした場合の例を示している。なお、通紙目標温度と復帰目標温度の差が５ｄｅｇ以上ある場合であっても、温度検知手段が検知する温度情報が、定着ベルト２４の回転に伴い上下動する場合（定着ベルト２４の位置によって温度が異なり、温度検知手段が検知する温度情報が単調増加しない場合）には、同様適用することができるものである。なぜならば、定着ベルトの温度を監視して、温度情報によりＯＮ・ＯＦＦ制御からＰＩＤ制御への切替タイミングを決定することが容易ではない点は同様であるためである。印刷動作終了後は定着ベルト２４の駆動を停止し、再び待機状態へ移行する。ここで印刷動作の終了は、例えば最終のジョブが定着装置２０を通過したことを通過検知手段としてのフォトインタラプタが検知することによって判断することができる。
【００５３】
ここで、ＰＩＤ制御について説明する。
ＰＩＤ制御は、Ｐ：Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ（比例）、Ｉ：Ｉｎｔｅｇｒａｌ（積分）、Ｄ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ（微分）の３つの組み合わせで制御するものであり、制御目標値ｒ（ｔ）と現在値ｙ（ｔ）との偏差に応じ、複数のパラメータを最適化することにより制御を行うものである。
【００５４】
具体的には以下の数式により操作量ｕを演算する。
【数１】
2010015130.tif 000003
ただし
【００５５】
Ｋｐ：比例ゲイン  ＴＩ：積分時間  ＴＤ：微分時間
ｅ（ｔ）：制御目標値との偏差（＝ｒ（ｔ）−ｙ（ｔ））
定着温度制御にＰＩＤ制御を適用する場合は、数１を用いて単位時間あたりのヒータ通電時間（＝ＤＵＴＹ）を操作量uとして演算する。
【００５６】
以下にＰＩＤ演算式によるＤＵＴＹを計算する手順の詳細を述べる。
定着ベルトの制御目標温度ｒ（ｔ）、センサから取得した定着ベルト温度ｙ（ｔ）を基に偏差ｅ（ｔ）を計算する。数１の操作量ｕをＤＵＴＹに置き換えると数２となる。
【数２】
2010015130.tif 000004
【００５７】
ここで，数２を階段状近似によりディジタル系に変換するとディジタルＰＩＤ制御式数３を得る。
【数３】
2010015130.tif 000005
ただしＴ：制御周期
数３を用いて、制御周期ごとに目標制御温度と定着ローラの温度の誤差情報からＤＵＴＹを計算する。
【００５８】
このようにＰＩＤ制御では偏差を基にＤＵＴＹを連続的に計算するので、目標制御温度よりも高いか低いかでヒータのＯＮ・ＯＦＦを切り替えるＯＮ・ＯＦＦ制御などの２値制御と比較して緻密に温度を制御することが可能となる。
【００５９】
なお、数３に示したＤＵＴＹを計算する方法であるが、ここでは階段状近似によりディジタル変換を行ったＰＩＤコントローラの例を示したが、数４に示す双一次変換によるディジタル変換を行ったＰＩＤアルゴリズムを使用してもよい。
【数４】
2010015130.tif 000006
【００６０】
また、数３では位置型のアルゴリズムを示したが、数５に示すように制御周期ごとのＤＵＴＹの変化量を計算する速度型アルゴリズムを使用しても差し支えない。
【数５】
2010015130.tif 000007
【００６１】
図１７は復帰動作時の定着ベルト２４の温度の変化を詳細に示しているが、待機動作時、定着駆動は停止しており、定着ベルト２４及び加圧ローラ２１が待機目標温度にて一定に保たれている。この時、定着ベルト２４は加熱ローラ２３に接している部分、及び加圧ローラ２１に接している部分のみが加熱されていることになる。回転が開始すると、定着ベルト２４上の加熱されていた部分と加熱されていない部分の温度を、温度検知手段２５が読みとり、定着ベルト２４の温度が上下する。そして上下動を繰り返しながら、温度コントローラ２６が加熱手段３０への印加電力を制御し、復帰目標温度まで定着ベルト２４の温度を上昇させていく。
【００６２】
図３に復帰動作中にＯＮ・ＯＦＦ制御により定着ベルト２４の温度を制御している場合の様子を、図４に復帰動作中にＰＩＤ制御により定着ベルト２４の温度を制御している場合の様子を、それぞれ定着ベルト２４の温度と、加熱手段３０への単位時間当たりの通電時間（ＤＵＴＹ）と共に示す。
【００６３】
なお、本例では待機動作中及び通紙動作中はＰＩＤ制御により制御されているものとする。
ＯＮ・ＯＦＦ制御による復帰動作では、図３から明らかなように、定着ベルト２４の温度が復帰目標温度よりも低い場合は熱源への通電をＯＮし、復帰目標温度よりも高い場合は熱源への通電をＯＦＦするため、通紙可能な温度までに要する昇温時間（以降復帰時間と呼ぶ）を最短のｔ１とすることができるが、定着ベルト２４の温度が量ｓ１のオーバーシュートする。
【００６４】
このような温度がオーバーシュートした状態で用紙が定着装置を通過した場合、熱量過多となり、ホットオフセットなどの障害が起きる可能性がある。
一方、ＰＩＤ制御による復帰動作では、図４に示すように、定着ベルト２４の温度が復帰目標温度に近づくにつれてＤＵＴＹを弱めるため、ＯＮ・ＯＦＦ制御時と比べ、オーバーシュートは小さくすることができるが（オーバーシュート量ｓ２）、復帰時間がＯＮ・ＯＦＦ制御時と比べt２と長くなるため、印刷が開始されるまでの時間が長くなり、ユーザに待ち時間を発生させてしまうことになる。
【００６５】
そこで本発明では、待機状態からの復帰動作時にＯＮ・ＯＦＦ制御とＰＩＤ制御を切替えて使用することにより、オーバーシュートを発生させることなく、かつ復帰時間を短くする。
【００６６】
ＯＮ・ＯＦＦ制御とＰＩＤ制御を切替えるタイミングだが、従来技術のように定着ベルト２４の温度を検知して、温度により制御切替点を判断することは困難である。なぜならば図１７に示したように、待機状態からの復帰動作時は定着ベルト２４の温度が上下動を繰り返しながら上昇していくためである。
【００６７】
図１０は点線で示す定着ベルト２４の温度が単調増加過程にある状態と、実線で示す上下動を繰り返しながら増加する状態とを示している。
本定着装置２０では、図１０の点線で示すように、ウォームアップ動作時など定着ベルト２４の温度が単調増加過程にある場合、最適な制御切替温度は復帰目標温度から-２０ｄｅｇの温度となっている。これは、熱容量、むだ時間（熱源に電力を供給してから定着ベルト２４の温度が上昇するまでの時間）から算出している。
【００６８】
しかしながら、定着装置２０の場合、待機状態からの復帰動作時においては図中実線で示すように復帰動作時は−３０ｄｅｇ〜−５ｄｅｇ程度で定着ベルト２４の温度が上下動を繰り返すため、制御切替温度を複数回通過することになり、定着ベルト２４の温度を基に制御を切り替え判断を行うのは難しい。特に、待機状態における加熱ローラ２３又は加圧ローラ２１に接触している部分の温度（待機状態における定着ベルトの最高温度）と、その他の部分における最低温度（待機状態における定着ベルトの最低温度）との間に通紙可能な復帰目標温度が設定されている場合には、必ず復帰動作時において温度情報が復帰目標温度を上下して変動することになるため、従来のように温度検知手段２５の温度値に基づいて制御の切換えをすることは困難であり、本構成とすることが有利となる。
【００６９】
そこで、本発明では復帰動作を開始（つまり定着駆動が回転を開始）してからの所定時間経過後、ＯＮ・ＯＦＦ制御からＰＩＤ制御へ切り替える。この所定時間、すなわちＯＮ・ＯＦＦ制御行う時間を制御切替時間Ｔｓと称し、以下に最適な制御切替時間Ｔｓを決定する実施例について説明する。
【実施例１】
【００７０】
図５には復帰動作時にＯＮ・ＯＦＦ制御とＰＩＤ制御を、制御切替時間Ｔｓで切替えて制御を行った場合の、定着ベルト２４の温度とＤＵＴＹの様子を示す。
図５からもわかるようにＯＮ・ＯＦＦ制御とＰＩＤ制御を、制御切替時間Ｔｓで切り替えて制御を行うことにより、復帰時間をＯＮ・ＯＦＦ制御のみで復帰させた場合と同等の時間t３（≒t１）に、オーバーシュート量をＰＩＤ制御のみで復帰させた場合と同等の量ｓ３(≒ｓ２)にすることが可能となる。
【００７１】
制御切替時間Ｔｓは予め実験やシミュレーションなどにより、目標とするオーバーシュート量と復帰時間に応じて最適な時間を決定しておく。なお、本実施例では目標とするオーバーシュート量を５ｄｅｇ以下としているが、光沢度の低下やホットオフセットが発生しない範囲で、適宜設定することが可能である。
【００７２】
なお、本例ではＯＮ・ＯＦＦ制御とＰＩＤ制御を併用する例を示したが、ＰＩＤ制御の代わりにそれらを変形させた下記説明するところのＰＩ−Ｄ、Ｉ−ＰＤ制御などの公知のフィードバックコントローラを使用しても差し支えない。
【００７３】
ＰＩ−Ｄ制御について説明する。
上記したＰＩＤ制御では、制御目標値がステップ状に変化した場合（例えば定着目標温度が１５０℃から１７０℃に変化するような場合）、操作量（定着温度制御ではＤＵＴＹ）が急変するいわゆるキック現象が起こる。
【００７４】
目標値の急激な変化に素早く追従するためには、キックの発生は当然の動きだが、このキックは操作端、制御対象やプロセスなどに大きな機械的、物理的ショックを与える場合があるため、制御対象によってはキック現象が無視できない場合がある。
【００７５】
そこで、この問題を解決するために、目標値変化に対して最も大きなキックを発生する微分動作を止めて、キックを低減する方法がある。
この制御方法をＰＩＤ制御（微分先行型ＰＩＤ制御）といい、数６により操作量を演算する。
【数６】
2010015130.tif 000008
【００７６】
続いてＩ−ＰＤ制御について説明する。
ＰＩ−Ｄ制御の説明で記載したＰＩＤ制御でもキック現象を解消するのに不十分である場合には、微分動作の次に大きなキックを発生する比例動作についても、微分動作と同様の変形を行うことで、キック現象をさらに低減することができる。
【００７７】
この制御方式はＩ−ＰＤ制御（比例微分先行型制御）と呼ばれ、数７により操作量を演算する。
【数７】
2010015130.tif 000009
【実施例２】
【００７８】
本実施例では、制御切替時間Ｔｓを待機状態の経過時間Ｔｎにより変更する。待機状態では、定着ベルト２４及び加圧ローラ２１が加熱されている。この為、待機状態の経過時間が長いほど定着装置内部の蓄熱量が増える。定着装置内部の蓄熱量が大きくなると、復帰動作時において定着ベルト２４の昇温勾配が大きくなるため、復帰時間が短くなる。
【００７９】
このため制御切替時間Ｔｓの最適時間は定着内部の蓄熱量により異なる。
以下、定着内部の蓄熱量を待機状態の経過時間Ｔｎにより推定して、制御切替時間Ｔｓを決定する方法を示す。
【００８０】
画像形成装置本体１００には、任意の時刻から経過時間をカウントするタイマを有しており、ウォームアップ動作を経て、待機動作へ移行した時点でタイマがカウントを開始する。
【００８１】
ユーザから印刷要求により復帰動作を開始した時点で、タイマのカウント値（すなわち待機状態の経過時間Ｔｎ）を読み取る。
待機状態の経過時間Ｔｎと制御切替時間Ｔｓの間には表１のようなテーブルが前もって用意されており、テーブルを参照して制御切替時間Ｔｓを決定する。
【００８２】
【表１】
2010015130.tif 000010
ここで本発明に適用したＴｎとＴｓのテーブルの作成方法について具体例を述べる。
【００８３】
前述のように待機状態では定着ベルト２４及び加圧ローラ２１が加熱されているため、図７に示すように、待機時間の経過時間と共に定着内部の蓄熱量が増加していき、やがて飽和状態となる。
【００８４】
本例では、実験により待機時間と定着装置内部の蓄熱量の関係を取得し、蓄熱量が飽和状態になったと考えられる時間を３００ｓと見積もり、３００ｓを境に制御切替時間Ｔｓを変更することとした。
【００８５】
次に制御切替時間Ｔｓの決定方法について述べる。
はじめに待機時間が０ｓ、すなわち定着内部蓄熱量が最も少ない状態で、制御切替時間Ｔｓを変化させて通紙実験を行い、通紙時のオーバーシュート量ｓと復帰時間tを測定する。
【００８６】
図８に制御切替時間Ｔｓを変化させた場合の、通紙時のオーバーシュートｓと復帰時間tの関係を示す。本定着装置２０では目標値として、通紙時のオーバーシュート量を５ｄｅｇ以下に抑えたいため、制御切替時間Ｔｓを３ｓとした。図８に示すように制御切替時間Ｔｓを３ｓとした場合には、復帰時間も損なうことがないため、最適な設定値となっていることがわかる。なお、目標値に応じて設定することができ、上記値に限るものではない。
【００８７】
同様に蓄熱量が飽和状態になったと考えられる待機時間３００ｓの状態で、制御切替時間Ｔｓを変化させて通紙を行い、通紙時のオーバーシュート量ｓと復帰時間tを取得する。
【００８８】
図９に制御切替時間Ｔｓを変化させた場合の、通紙時のオーバーシュートｓと復帰時間tの関係を示す。同様に目標のオーバーシュート量を５ｄｅｇ以下とするため、制御切替時間Ｔｓを１ｓとした。このとき、復帰時間は制御切替時間Ｔｓを２ｓ以上に延ばした方が最短となるが、本例ではオーバーシュート量を優先して制御切替時間Ｔｓを１ｓに決定した。なお、この値についても目標値に応じて設定することができることは言うまでもない。なお、本例では上記のようにテーブル参照による制御切替時間Ｔｓの決定の例を示したが、より精度を高めるために、待機状態の経過時間Ｔｎと制御切替時間ＴｓをＴｓ＝ｆ(Ｔｎ)とし関数化しておき、それらを元に制御切替時間Ｔｓを決定しても差し支えない。以上のように、待機状態の経過時間を基に定着内部の蓄熱量を推定し、制御切替時間Ｔｓを決定することにより、復帰動作時の復帰時間、オーバーシュート量の最適化をより精度よく行うことができる。
【実施例３】
【００８９】
本実施例では、制御切替時間Ｔｓを復帰動作開始時点の加圧ローラ２１の温度により決定する。実施例２で述べたように、制御切替時間Ｔｓの最適値は定着内部の蓄熱量により異なる。実施例２では定着内部の蓄熱量を待機状態の経過時間を基に推定する方法を示したが、一般に定着装置２０には加圧ローラ２１に温度検知手段３２が取り付けられていることが多く、昨今の定着装置２０では、加圧ローラの２１熱容量が大きいことが多いことから、加圧ローラ２１の温度情報により定着装置２０内部の蓄熱量を推定することができる。
【００９０】
実施例２に記載した「待機状態の経過時間で蓄熱量を推定する」方法では、外気温度などの違いにより、同じ待機状態の経過時間でも蓄熱量にある程度の誤差が生じることがある。それに対して、加圧ローラ２１の温度情報を用いることで、外気温度によらず蓄熱量を推定することが可能となり、蓄熱量の推定がより精度よく行うことができる。
【００９１】
以下、加圧ローラ２１の温度を利用して、制御切替時間Ｔｓを変更する方法を示す。
ユーザからの印刷要求により復帰動作を開始する時点で、温度検知部材３２により加圧ローラ２１の温度を読み取る。加圧ローラ２１の温度Ｔｐと最適な制御切替時間Ｔｓの間には、予め決定されている数式Ｔｓ＝ｆ(Ｔｐ)により関係付けがなされおり、これを基に制御切替時間Ｔｓを決定する。
【００９２】
以下に関係式Ｔｓ＝ｆ(Ｔｐ)の作成方法を具体的に示す。
本例の定着装置では実使用上、加圧ローラ２１の温度Ｔｐは８０℃〜１５０℃の範囲で推移する。そこで、加圧ローラ２１の温度Ｔｐが（１）８０℃のとき、１２０℃のとき、１５０℃のときにそれぞれ制御切替時間Ｔｓを変化させて、オーバーシュート量ｓと復帰時間tを実験的に取得し、それぞれの加圧ローラの温度に対して最適な制御切替時間Ｔｓを決定する。
【００９３】
図１１に加圧ローラ２１の温度Ｔｐと最適な制御切替時間Ｔｓの関係を示す。測定結果から加圧ローラ２１の温度Ｔｐと最適な制御切替時間Ｔｓの間には線形関係があると考えられる。
【００９４】
そこで１次線形近似を行い次式を得た。
Ｔｓ＝−０.０２７５ Ｔｐ＋５.１３１１以上のように、加圧ローラ２１の温度Ｔｐを基に定着内部の蓄熱量を推定し、制御切替時間Ｔｓを決定することにより、復帰動作時の復帰時間、オーバーシュート量の最適化をより精度よく行うことができる。なお、本実施例についてもオーバーシュート量を５ｄｅｇ以下となるように設定している。
【実施例４】
【００９５】
請求項４に記載の発明では、制御切替時間Ｔｓを印刷ジョブに含まれるフルカラーまたはモノクロである印刷モードの情報により変更する。
フルカラー印刷ではシアン、マゼンタ、イエロの作像手順を踏むため、モノクロ印刷時に比べてファーストプリントタイム、ファーストコピータイムが長くなる。このことはユーザーから印刷の指令（例えばコピーボタン）を受けてから、定着装置へ用紙が搬送されるまでの時間が、フルカラーとモノクロ印刷時とで異なることを意味しており、要求される復帰時間もカラーモードで異なることを意味する。
【００９６】
そこで、カラーモードにより制御切替時間Ｔｓを変化させることにより、復帰時間、オーバーシュート量をカラーモード毎に最適化することができる。
具体的には、表２に示すように、モノクロ印刷の場合と、フルカラー印刷の場合で別々の制御切替時間Ｔｓをテーブルとして用意しておき、ユーザーからの印刷指令で印刷物のカラーモードが確定した時点で、制御切替時間Ｔｓを決定する。
【００９７】
なお、テーブルの作成方法であるが、実施例２で示したように制御切替時間Ｔｓを変化させた場合の、オーバーシュート量ｓと復帰時間tを実験的に測定し、最適な制御切替時間Ｔｓを決定する。
【００９８】
【表２】
2010015130.tif 000011
表２に示したカラーモードに対する最適制御切替時間Ｔｓは、待機状態の経過時間Ｔｎが０≦Ｔｎ≦３００の条件で決定している。
【００９９】
以上のように、印刷ジョブに含まれるカラーモード情報により、制御切替時間Ｔｓを決定することにより、復帰動作時の復帰時間、オーバーシュート量の最適化をより精度よく行うことができる。
【実施例５】
【０１００】
請求項５に記載の発明では、制御切替時間Ｔｓを用紙の厚さにより変更する。
転写紙が厚いほど、定着するために多くの熱量が必要となる。このため一般的には紙の厚さに応じて通紙時の目標制御温度を変えて対応することが多い。（通常,紙厚が厚いほど通紙時の目標制御温度を高く設定する。）
【０１０１】
復帰目標温度は、通紙時の目標制御温度に応じて決定するため、紙の厚さに応じて復帰目標温度が異なることになる。復帰目標温度が異なる場合、最適な制御切替時間Ｔｓが異なることが容易に想像できる。
【０１０２】
そこで、紙厚に応じて制御切替時間Ｔｓを決定することにより、復帰時間、オーバーシュート量を紙厚毎に最適化することができる。
以下、紙厚情報を利用して、制御切替時間Ｔｓを変更する方法を示す。なお本実施例では、定着内部の蓄熱量が充分飽和状態にあり、最適な制御切替時間Ｔｓが、紙厚情報のみによって異なる場合の例を示す。
【０１０３】
紙の厚さはそれを示す単位として、坪量や連量がよく用いられる。本実施例では転写紙の厚さを坪量（ｇ／ｍ２）で表し、転写紙の厚さに対して表３のような制御切替時間Ｔｓをテーブルとして用意しておく。
【０１０４】
【表３】
2010015130.tif 000012
転写紙の厚さを判断する方法だが、ユーザーが前もって厚さの情報を入力しておいてもよいし、ペーパーセンサなどを配置し、転写紙の厚さを検知してもよい。転写紙の厚さが確定した時点で、テーブルを参照し、制御切替時間Ｔｓを決定する。
【０１０５】
図６に転写紙の厚さに応じて、制御切替時間Ｔｓを変化させ復帰動作を行った場合の定着ベルト２４の温度及びＤＵＴＹを示す。図６には、転写紙の厚さが７０ｇ／ｍ２の場合と８０ｇ／ｍ２の場合の例を示している。
【０１０６】
転写紙の厚さが８０ｇ／ｍ２の場合、７０ｇ／ｍ２に比べて通紙時の設定温度を高くする必要があり、復帰目標温度も高くする必要がある。そこで復帰動作時においてＯＮ・ＯＦＦ制御を行う時間である制御切替時間Ｔｓを、設定温度が高い分長く設定することにより、復帰時間、オーバーシュート量を最適化することができる。なお、本実施例についてもオーバーシュート量を５ｄｅｇ以下となるように設定しているが、光沢度の低下やホットオフセットが発生しない範囲で適宜調整すること可能である。（図示例では７０ｇ／ｍ２の時、制御切替時間ＴｓがＴｓ１であるのに対して８０ｇ／ｍ２の時、制御切替時間ＴｓはＴｓ２としている。）
【０１０７】
以上のように、転写紙の厚さの情報により、制御切替時間Ｔｓを決定することにより、復帰動作時の復帰時間、オーバーシュート量の最適化をより精度よく行うことができる。
【実施例６】
【０１０８】
上述した紙厚による制御切替時間Ｔｓの最適化は、紙厚により復帰目標温度が異なることにのみ起因して行われているため、定着内部の蓄熱量とは独立して制御切替時間Ｔｓを決定することができる。つまり、紙厚による制御切替時間Ｔｓの最適化は実施例１及び２で示した、蓄熱量に応じて制御切替時間Ｔｓを変化させる手法と併用することが可能である。
【０１０９】
下記に待機状態の経過時間Ｔｎと、紙厚情報を併用して制御切替時間Ｔｓを決定する場合の一例を示す。
先に述べたように、表１に示すテーブルは定着内部の蓄熱量が飽和状態にある場合（待機状態の経過時間Ｔｎが３００ｓ以上である場合）に最適化した制御切替時間Ｔｓとなっている。待機状態の経過時間が３００ｓ未満の場合、表１によれば制御切替時間Ｔｓは待機状態の経過時間Ｔｎが３００ｓ以上である場合と比較して２ｓ多く見積もる必要がある。
【０１１０】
そこで待機状態の経過時間が３００ｓ未満の場合における、紙厚による最適制御切替時間Ｔｓのテーブルは表１及び表３に基づいて表４のように修正される。
【表４】
2010015130.tif 000013
【０１１１】
以上のように、待機状態の経過時間と紙厚情報を併用することで、制御切替時間Ｔｓをより精度よく決定することが可能となる。
【実施例７】
【０１１２】
上記実施例と同様にして復帰開始時の加圧ローラ２１の温度Ｔｐと、紙厚情報を併用して制御切替時間Ｔｓを最適化することもできる。
図１１で示した加圧ローラ温度Ｔｐに対する最適制御切替時間Ｔｓは紙厚が７０ｇ／ｍ２に対する復帰目標温度とした場合のデータである。例えば紙厚が１００ｇ／ｍ２の場合には、復帰目標温度が７０ｇ／ｍ２通紙時に比べて高くなるため、制御切替時間Ｔｓは相対的に長くなる。
【０１１３】
図１２に紙厚が７０ｇ／ｍ２の場合と１００ｇ／ｍ２の場合での最適制御切替時間Ｔｓを実験的に求めた結果を示す。なお実験方法であるが、実施例２で示したように制御切替時間Ｔｓを変化させた場合の、オーバーシュート量ｓと復帰時間tを測定し、最適な制御切替時間Ｔｓを求めた。
【０１１４】
図１２に示すように紙厚が厚い場合、最適な制御切替時間Ｔｓが長くなることがわかる。
以上のように、復帰開始時の加圧ローラ温度と紙厚情報を併用することで、制御切替時間Ｔｓをより精度よく決定することが可能となる。
【実施例８】
【０１１５】
実施例４では、フルカラー印刷時とモノクロ印刷時とで、ファーストコピー（プリント）タイムが異なり、要求される復帰時間が違う点に着目してカラーモードで制御切替時間Ｔｓを変化させる方法を示した。一方、実施例２、実施例３では、同じ制御切替時間Ｔｓとした場合では、定着内部の蓄熱量により復帰時間が異なることを記載した。
【０１１６】
そこでカラーモードと定着内部の蓄熱量の情報を併用して、最適制御切替時間Ｔｓを決定する例を示す。はじめに、カラーモードと待機状態の経過時間の情報を併用して、制御切替時間Ｔｓを決定する例を示す。
【０１１７】
表２に示したカラーモードに対する最適制御切替時間Ｔｓは、待機状態の経過時間Ｔｎが０≦Ｔｎ≦３００の条件で決定している。
図７に示したように、待機状態の経過時間Ｔｎが３００ ≦ Ｔｎ では内部の蓄熱量がおよそ飽和するため、Ｔｎが３００≦ Ｔｎの範囲では制御切替時間Ｔｓを短くすることができる。
【０１１８】
そこで、３００ ≦ Ｔｎの条件でのカラーモードの違いによる最適制御切替時間Ｔｓは表１及び表２に基づいて表５のように修正される。
【表５】
2010015130.tif 000014
【０１１９】
以上のように、待機状態の経過時間Ｔｎとカラーモードの情報を併用して制御切替時間Ｔｓを算出することでより精度よく制御を行うことが可能となる。
【実施例９】
【０１２０】
さらにまた、復帰開始時の加圧ローラ２１の温度Ｔｐと、カラーモードを併用して制御切替時間Ｔｓを最適化することもできる。
図１１で示した加圧ローラ温度Ｔｐに対する最適制御切替時間Ｔｓの関係はカラーモードがモノクロの時である。カラーモードがフルカラーの場合にはファーストコピー（プリント）タイムがモノクロに比べて長いため、制御切替時間Ｔｓは相対的に短くすることができる。
【０１２１】
図１３にカラーモードがモノクロの場合とフルカラーの場合での最適制御切替時間Ｔｓを実験的に求めた結果を示す。実験方法は、実施例２で示したように制御切替時間Ｔｓを変化させた場合の、オーバーシュート量ｓと復帰時間tを測定し、最適な制御切替時間Ｔｓを求めた。
【０１２２】
図１３に示すようにカラーモードがフルカラーの場合には、モノクロモードの場合に比べて、制御切替時間Ｔｓが短くなることがわかる。
以上のように、復帰開始時の加圧ローラ温度とカラーモード情報を併用することで、制御切替時間Ｔｓをより精度よく決定することが可能となる。なお、ここでは割愛するが、同様にしてカラーモード、転写紙厚さ、及び定着内部の蓄熱量の情報を複合的に組み合わせて制御切替時間Ｔｓを決定しても差し支えない。
【０１２３】
なお、本発明の実施の形態及び実施例において、ＯＮ・ＯＦＦ制御から切り替える制御としてＰＩＤ制御を用いたが、切り替える制御はその他の制御、例えば、ＰＩ−Ｄ制御、Ｉ−ＰＤ制御を用いることもできる。
【符号の説明】
【０１２４】
２０  定着装置
２１  加圧ローラ
２３  加熱ローラ
２４  定着ベルト
２５、３２  温度検知手段
３０、３１  加熱手段
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２５】
【特許文献１】特開昭５８−３８９７２号公報
【特許文献２】特開昭６０−１６３１０２号公報
【特許文献３】特開平３−１１６２０８号公報
【特許文献４】特開平９−２５８６０１公報
【図１】
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【図２】
2010015130.tif 000016
【図３】
2010015130.tif 000017
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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