(57)【要約】【課題】加熱回転体に関してＰＩ制御もしくはＰＩＤ制御を行う中で、立上げ期間において検出される最大温度を基に、次回のジョブに対する画像の光沢ムラや濃度ムラの発生を簡易な構成にて抑制できる画像加熱制御装置を提供する。【解決手段】加熱回転体と、加圧部材と、ＰＩ制御もしくはＰＩＤ制御を行い、温調制御する温調制御系と、夫々の温調初期温度に対応する初期デューティ、比例係数の少なくとも一つをデータとして記憶する記憶手段と、温調初期温度に対応する記憶手段のデータを用いた立上げ期間において、最大温度が目標温度としての第１の許容範囲を超えるか否か、または最大温度と目標温度の差の時間積分値が第２の許容範囲を超えるか否かを判別する判別手段と、許容範囲を超える場合に、温調初期温度に対応する記憶手段のデータを、次回のジョブに対する適正データに書き換えるデータ書き換え手段と、を有する。【選択図】図１
2014115513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱源によって加熱され、かつ回転する加熱回転体と、
前記加熱回転体に対向し、前記加熱回転体との間に形成されるニップ部に画像を担持した記録材を挟持搬送する加圧部材と、
前記加熱回転体の目標温度と温度検出手段の検出温度の差分に対応してＰＩ制御もしくはＰＩＤ制御を行い、前記検出温度を前記目標温度に温調制御する温調制御系と、
前記温調制御系における夫々の温調初期温度に対応する初期デューティ、夫々の前記温調初期温度に対応する温調制御における比例係数、の少なくとも一つをデータとして記憶する記憶手段と、
前記温度検出手段で検出された前記温調初期温度に対応する前記記憶手段のデータを用いた立上げ期間において、前記温度検出手段で検出される最大温度が前記目標温度としての第１の許容範囲を超えるか否か、または前記温度検出手段で検出される最大温度と前記目標温度の差の時間積分値が第２の許容範囲を超えるか否かを判別する判別手段と、
前記第１の許容範囲または前記第２の許容範囲を超える場合に、前記温調初期温度に対応する前記記憶手段のデータを、次回のジョブに対する適正データに書き換えるデータ書き換え手段と、
を有することを特徴とする画像加熱制御装置。
【請求項２】
前記判別手段は、前記温度検出手段で検出される最大温度が、許容最大温度と許容最小温度との間から外れるか否かを判別することを特徴とする請求項１に記載の画像加熱制御装置。
【請求項３】
前記温調制御系は、前記温調初期温度および前記比例係数に基づき、前記初期デューティの後のデューティを演算することを特徴とする請求項１または２に記載の画像加熱制御装置。
【請求項４】
前記データ書き換え手段は、前記許容範囲を超える場合に、検出された前記温調初期温度に対応する前記記憶手段のデータのみ、前記許容範囲を超える量に応じて異なる前記適正データに書き換えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像加熱制御装置。
【請求項５】
前記データ書き換え手段は、装置内の蓄熱量もしくは雰囲気温度に応じて異なる前記適正データに書き換えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像加熱制御装置。
【請求項６】
前記蓄熱量もしくは前記雰囲気温度を、前記温度検出手段が検出した温度およびプリント履歴から判断することを特徴とする請求項５に記載の画像加熱制御装置。
【請求項７】
前記データ書き換え手段は、前記許容範囲を超える場合に、検出された前記温調初期温度に対応する前記記憶手段のデータのみ、前記許容範囲を超える量および暖気指数に応じて異なる前記適正データに書き換えることを特徴とする請求項６に記載の画像加熱制御装置。
【請求項８】
前記データ書き換え手段は、前記許容範囲を超える場合に、初期設定として、
検出された前記温調初期温度に対応する前記記憶手段のデータのみならず、前記温調初期温度に対応する前記記憶手段のデータの全てを書き換えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像加熱制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やＬＢＰ等、電子写真方式・静電記録方式等の作像プロセスを採用した画像形成装置に使用される画像加熱制御装置に関する。このような画像加熱制御装置としては、記録材上に形成した未定着トナー画像を固着画像として加熱定着する定着装置や、記録材に定着された画像を加熱することにより画像の光沢度を増大させる光沢度増大装置等を挙げることができる。
【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では、画像形成手段として記録紙に形成されたトナー像を定着装置によって加熱溶融することにより、画像を定着させる方法が用いられてきた。
【０００３】
一般的にトナー像を用紙に定着する定着装置は、加熱源であるヒータに電力を供給して定着装置内の部材を加熱し、その熱でトナーを溶融して用紙に定着する。ヒータの出力は、ある定められた制御時間内のヒータの点灯時間（デューティ）を制御することによって可変とし、所望の出力値を得ることができる。
【０００４】
デューティの制御方法としては、ＰＩ制御やＰＩＤ制御などが用いられ、定着装置内に設けられた温度検出手段である温度検知素子が検知した定着部材の温度が、あらかじめ定められた目標温度（定着温度）となるようヒータのデューティを制御する。  
【０００５】
これらの制御に用いられる制御パラメータ（例えばＰＩＤ制御で用いられる、比例係数ＫＰ等）は、制御系の構成要素のバラつきを考慮しないノミナルモデルを基に設計される。しかしながら、実際に画像形成装置が使用される環境は一様ではなく、また構成要素にもバラつきが生じる。その為、電源事情や定着部材の物性値のばらつき等により、設計段階で決めた制御パラメータが、実際に使用される条件において必ずしも最適なパラメータであるとは限らない。
【０００６】
例えば、画像形成装置を使用する電源環境が設計時に想定した環境と異なり、意図していた入力電圧範囲を超える高い電圧が投入されることもある。この場合、設計時に決めた制御パラメータでヒータの立ち上げ制御を行うと、ヒータに過剰な電力が投入され定着部材が過剰に暖まり、初期１枚目の記録紙の画像に光沢ムラや濃度ムラが生じる恐れがあった。
【０００７】
こうした問題に対して、特許文献１では、省エネモードからの復帰時にヒータ温度−時間特性を算出し、その温度上昇率をもとに入力電圧を予測し、デューティの演算補正を行いヒータ出力の最適化を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−３３８６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、定着温度近傍における定着部材の温度変化は、入力電圧だけでなく、定着部材の物性値（例えば定着部材の熱伝導率等）のばらつきの影響も受ける。特に、クイックスタートを目的とした低熱容量部材を用いた定着装置（オンデマンド定着装置）においては、定着温度近傍の温度変化が定着装置を構成する部材の物性値のばらつきに敏感に反応する。また、立ち上げ時の温度上昇率はヒータの消費する電力、すなわちヒータ抵抗と入力電圧の影響が支配的であり、温度上昇率からだけでは定着部材の物性値の違いを検出することは難しい。
【００１０】
そのためオンデマンド定着装置においては、特許文献１のように温度上昇率から定着部材の温度変化を正確に見積もることは難しく、目標温度に対するオーバーシュート量等の定着温度近傍の挙動を予測することが難しい。確かに、画像画形成装置に電圧検知手段を設けたり、工場出荷時に各定着部材の物性値の測定等を行うことにより、予測精度を向上させることは可能だが、システムの複雑化やコストアップ等の弊害が懸念される。
【００１１】
本発明の目的は、加熱回転体に関してＰＩ制御もしくはＰＩＤ制御を行う中で、立上げ期間において検出される最大温度を基に、次回のジョブに対する画像の光沢ムラや濃度ムラの発生を簡易な構成にて抑制できる画像加熱制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係る画像加熱制御装置は、加熱源によって加熱され、かつ回転する加熱回転体と、前記加熱回転体に対向し、前記加熱回転体との間に形成されるニップ部に画像を担持した記録材を挟持搬送する加圧部材と、前記加熱回転体の目標温度と温度検出手段の検出温度の差分に対応してＰＩ制御もしくはＰＩＤ制御を行い、前記検出温度を前記目標温度に温調制御する温調制御系と、前記温調制御系における夫々の温調初期温度に対応する初期デューティ、夫々の前記温調初期温度に対応する温調制御における比例係数、の少なくとも一つをデータとして記憶する記憶手段と、前記温度検出手段で検出された前記温調初期温度に対応する前記記憶手段のデータを用いた立上げ期間において、前記温度検出手段で検出される最大温度が前記目標温度としての第１の許容範囲を超えるか否か、または前記温度検出手段で検出される最大温度と前記目標温度の差の時間積分値が第２の許容範囲を超えるか否かを判別する判別手段と、前記第１の許容範囲または前記第２の許容範囲を超える場合に、前記温調初期温度に対応する前記記憶手段のデータを、次回のジョブに対する適正データに書き換えるデータ書き換え手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、加熱回転体に関してＰＩ制御もしくはＰＩＤ制御を行う中で、立上げ期間において検出される最大温度を基に、次回のジョブに対する画像の光沢ムラや濃度ムラの発生を簡易な構成にて抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る画像加熱制御装置における初期デューティＩ０の最適化方法を説明するフローチャート、（ｂ）は第１の実施形態に係る画像加熱制御装置の加熱用ヒータの制御回路を説明する概略図である。
【図２】（ａ）は第１の実施形態に係る画像加熱制御装置を搭載した画像形成装置を表す概略断面図、（ｂ）は第１の実施形態に係る画像加熱制御装置を表す概略断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る画像加熱制御装置における夫々の温調初期温度に対する初期デューティＩ０を示すテーブルである。
【図４】入力電圧、及び加圧ローラの熱伝導率λが異なる条件における、サーミスタ温度プロファイルを示す図である。
【図５】サーミスタ温度の最大値Ｔｍａｘと目標温度との差分から、初期デューティＩ０の変化量を求めるテーブルである。
【００１５】
【図６】第２の実施形態に係る画像加熱制御装置における夫々の温調初期温度に対する初期デューティＩ０を示すテーブルである。
【図７】イニシャライズ後の初めてのプリント時における、サーミスタ温度の最大値Ｔｍａｘと目標温度との差分から、初期デューティＩ０の一律変化量を求めるテーブルである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
《第１の実施形態》
（画像形成装置）
図２（ａ）は、第１の実施形態に係る画像加熱制御装置を搭載した画像形成装置を表す概略断面図である。１は感光ドラムであり、ＯＰＣ、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉ等の感光材料がアルミニウムやニッケルなどのシリンダ状の基盤上に形成されている。感光ドラム１は矢印の方向に回転駆動され、先ず、その表面は帯電装置としての帯電ローラ２によって一様帯電される。次に、レーザースキャナ３によって画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザービームＬによる走査露光が施され、静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置４でトナー（現像剤）を用いて現像、可視化される。
【００１７】
転写ローラ５と感光ドラム１との圧接部である転写ニップ部において、給紙カセット６から所定のタイミングで搬送された記録紙Ｐに、感光ドラム１上より可視化されたトナー像が転写される。ここで、感光ドラム１上のトナー像の画像形成先端位置と記録紙の先端の書き出し位置が合致するように、搬送ローラ９によって搬送される記録紙の先端をトップセンサ８にて検知し、タイミングを合わせている。
【００１８】
転写ニップ部に所定のタイミングで搬送された用紙Ｐは、感光ドラム１と転写ローラ５により一定の加圧力で挟持搬送される。トナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置７へと搬送され、最終画像として定着された後、排紙トレイ上に排紙される。
【００１９】
（画像加熱制御装置）
次に、本実施形態における画像加熱制御装置に関し、定着装置７について詳細に説明する。本実施形態における画像加熱制御装置は、加熱回転体と加圧部材の他に、後述する温調制御系、記憶手段、判別手段、データ書き換え手段を備えるもので、全体として画像形成装置を構成する場合、全体として定着装置を構成する場合の両方を含むものである。
【００２０】
定着装置７は、図２（ｂ）に示されるように、回転可能な加熱回転体としての加熱部材１０と、加熱部材１０に対向し、加熱部材１０との間に形成されるニップ部Ｎに画像を担持した記録材Ｐを挟持搬送して画像を加熱するように加圧する加圧部材２０を有する。加圧部材２０としては、Ａｌ等の金属製芯金の外側に、シリコンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムあるいはシリコンゴムを発泡して形成された弾性層からなる加圧ローラ２１を用いた。
【００２１】
加熱部材１０は、加熱源としての加熱用ヒータ１２と、これを固定するヒータホルダー１３と、ヒータホルダー１３にルーズに外嵌させた円筒状の耐熱フィルム１１からなる。加熱部材１０は、加圧部材２０の方向に不図示の加圧手段により、長手方向両端部から加熱定着に必要なニップ部Ｎを形成するべく、十分に加圧されている。そして、長手方向端部から加圧ローラ２１の芯金を介して、不図示の回転駆動により、矢印の方向に回転駆動される。これにより耐熱フィルム１１はヒータホルダー１３の外側を図の矢印方向に従動回転する。
【００２２】
加熱用ヒータ１２には、窒化アルミ等のセラミック基板上に、Ａｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）合金や、ＲｕＯ２（酸化ルテニウム）合金等を主成分とする発熱体を、スクリーン印刷等により形成し、絶縁ガラス層でオーバーコートしたものを使用している。
【００２３】
また、耐熱フィルム１１の内側には、耐熱フィルム内面や加熱ヒータ裏面等の適所にサーミスタ等の温度検知素子１４が備わっており、その検知温度を基に耐熱フィルム１１の温度が所定目標温度になるように、以下に示す温調制御系で温調制御される。
【００２４】
（温調制御系）
１）ＰＩＤ制御を行う温調制御系の構成（演算手段を含む）
図１（ｂ）は、本実施形態におけるヒータ出力の制御に関して、演算手段を含む温調制御系３１の構成を、後述する記憶手段１００、判別手段２００、データ書き換え手段３００の構成と共に示している。図１（ｂ）において、加熱用ヒータ１２はトライアックのような双方向スイッチング素子３２を介し、商用電源３３に接続されている。
【００２５】
温調制御系３１では、以下に述べるように、温度検出手段であるサーミスタ１４が検出した定着部材である耐熱フィルム１１の検出温度と、予め設定した目標温度との差を基に演算を行い、ある時間あたりに点灯するヒータの割合（デューティ）を決定する。そして、決定されたデューティに基づき、トライアック３２を波数制御あるいは位相制御し、ヒータ１２に供給する電力をコントロールすることで、定着部材である耐熱フィルム１１が所望の温度となるように制御する。
【００２６】
２）ＰＩＤ制御におけるデューティの決定
２−１）初期設定（記憶手段より呼び出される初期デューティ）
ここで、温調制御系３１におけるデューティの決定について説明する。先ず、ヒータ１２の立ち上げ制御開始時には、検出される温調初期温度に対応した固定の点灯デューティである初期デューティＩ０（後述する記憶手段１００にデータ記憶）が設定される。初期デューティＩ０の設定値が大きい場合、立ち上げ時のデューティは高くなりヒータに供給される電力は高くなる。逆に、初期デューティＩ０の設定値が小さい場合、立ち上げ時にヒータに供給される電力は低くなる。
【００２７】
２−２）演算制御（演算決定されるその後のデューティ）
本実施形態では、ＰＩＤ制御を前提に、ヒータ出力のデューティを演算し決定していく。具体的には、上述した初期デューティＩ０に対して、以下に述べるように演算されるＰ成分、Ｉ成分、Ｄ成分を加算（増減）する。これにより、目標温度に対する追従性を向上させ、またヒータ立ち上がり時間短縮を図ることが可能となる。即ち、デューティは、サーミスタ１４が検知した温度と目標温度との差分に比例係数ＫＰを掛けて求まるＰ成分と、差分の時間積分に比例係数ＫＩを掛けて重み付けされたＩ成分と、差分の時間微分にＫＤを掛けたＤ成分との和によって決まる。
【００２８】
これらＫＰ、ＫＩ、ＫＤ、Ｉ０等の制御パラメータの設計は、各構成要素のばらつきを考慮しないノミナルモデルに基づき設計され、最適化されている。しかしながら、実際に画像形成装置が使用される環境や定着部材の物性値には、ばらつきが生じるため、設計段階で決定した制御パラメータが、実際に使用される環境において必ずしも最適なパラメータになるとは限らない。そこで、本実施形態では、制御パラメータの値を画像形成装置が設置された動作環境において好適な値に自ら最適化する。
【００２９】
（制御パラメータの最適化）
ここで、図１（ａ）のフローチャートを用いて、制御パラメータの最適化方法について具体的に説明する。本実施形態では、制御パラメータの一つである初期デューティＩ０の最適化について説明する。
【００３０】
温調制御開始と同時に、先ずは初期デューティＩ０が以下のように決定される。即ち、図３のテーブルに示すように、温調開始時のサーミスタ温度（温調初期温度）Ｔ０に対応して異なる値の初期デューティＩ０が記憶手段１００（図１（ｂ））に記憶されており、検出された温調初期温度に応じた初期デューティＩ０が設定される（Ｓ１０１）。
【００３１】
図３のテーブルのデータは、温調開始時点のサーミスタ温度Ｔ０（温調初期温度）が高いときほど、初期デューティＩ０の値を小さくしている。前回のプリントから長時間経過した後のコールド状態での立ち上げと、多量にプリントした後のホット状態における立ち上げとでは必要な電力量は異なり、ホット状態のほうがより低い電力量で定着部材の温度を目標温度に到達させることができる。この図３のテーブルは、各構成要素のバラつきを考慮しないノミナルモデルに対して最適化された値であり、画像形成装置が商品として初めて動作するときには、初期デューティＩ０はこの図３のテーブルの値に従う。
【００３２】
初期デューティＩ０決定後、上述したＰＩＤ制御に基づき決定されるデューティにより、ヒータ駆動を開始する（Ｓ１０２）。そして、ヒータ駆動開始後はサーミスタ温度をモニターし、温調制御開始から記録紙が定着ニップ部Ｎに到達するまでの間（立上げ期間）におけるサーミスタ温度の最大値Ｔｍａｘを記録する（Ｓ１０３）。
【００３３】
このＴｍａｘが目標温度よりも高い場合、Ｔｍａｘと目標温度との差がオーバーシュート量を示しており、このオーバーシュート量が大きいほど立ち上げ時に必要以上の電力を投入し定着部材を過剰に暖めていたことを示している。逆に、Ｔｍａｘが目標温度よりも低い場合には、投入電力を絞りすぎたため、定着部材温度の立ち上げ不足であったことを示している。
【００３４】
そこで、立ち上げ時におけるサーミスタ温度の最大値（最大温度）Ｔｍａｘが、目標温度としての許容範囲（第１の許容範囲）を超えるか否かを判断基準として、制御パラメータの値が適切であるか否かを判別手段２００（図１（ｂ））で判別する。即ち、最大温度Ｔｍａｘが予め設定した上限温度（許容最大温度）ＴＨと下限温度（許容最小温度）ＴＬとの間の範囲内であるか判断する（Ｓ１０４）。
【００３５】
この上限温度ＴＨは、サーミスタ温度がオーバーシュートしてこの温度を超えてしまうと、画像の光沢ムラや濃度ムラ等の画像弊害が出る閾値として設定される。一方、下限温度ＴＬは、記録紙が定着ニップに到達する時にサーミスタ温度がこの温度未満だと記録紙先端で定着不良が発生する閾値として設定される。
【００３６】
もし、Ｔｍａｘが許容範囲内でなかった場合には、使用した初期デューティＩ０が現動作環境において最適な値でなかったと判断し、図３のテーブルの初期サーミスタ温度Ｔ０に対応する初期デューティＩ０の値を修正する（Ｓ１０５）。ＴｍａｘがＴＨより大きかった場合には、初期デューティＩ０の値を下げ、立ち上げ時におけるヒータ出力のデューティを小さくする。逆にＴｍａｘがＴＬより小さかった場合には、初期デューティＩ０の値を上げ、立ち上げ時におけるヒータ出力のデューティを大きくする。
【００３７】
そして、次回のプリントジョブにおける立上げ制御では、修正後のテーブルを用いることで、定着部材温度を目標温度に素早く、かつ不必要なオーバーシュートを生じさせずに到達させることができる。このように、プリント毎に初期サーミスタ温度Ｔ０に対応する初期デューティＩ０の値が最適であるか判断し、必要な場合には適正データに置き換えることで、図３のテーブルを画像形成装置の動作環境において最適なテーブルに修正する。
【００３８】
定着部材の物性値は、画像形成装置が商品として出荷された時点でほぼ固有の値であり、入力電圧も設置場所が一度決まれば、極端に変動することは少ない。そのため、一度初期デューティＩ０の補正を行えば、それ以降のプリントでは補正後の初期デューティＩ０が最適な値のままである可能性は高い。しかしながら、本実施形態においては、初期デューティＩ０の最適化は、立ち上げ制御を行う毎に常に行う。
【００３９】
何故なら、立ち上げ時に常にサーミスタ温度を監視することで、電圧降下等の一時的なイレギュラー要因によって制御パラメータが最適な値ではなくなったとしても、次プリントですぐに修正できるからである。また、定着ユニット部材の物性値の経時変化にも対応することができるからである。
【００４０】
（比較結果）
次に、本実施形態の最適化制御と従来例の最適化制御との比較結果を示す。因みに、今回比較する従来例は、サーミスタ温度５０℃〜１００℃の区間における温度上昇率を基に、初期デューティＩ０を変更する制御としている。
【００４１】
図４は、熱伝導率λの異なる加圧ローラをもった定着装置に対して、異なる入力電圧Ｖｉｎを投入したときの、サーミスタ温度プロファイルを示している。因みにこのときは、初期サーミスタ温度Ｔ０＝５５℃で立ち上げを開始し、図３のテーブルを基に初期デューティＩ０＝４５％を選択している。それぞれ条件に対して、最適化制御を用いた結果を示す。
【００４２】
加圧ローラの熱伝導率λ＝０．２Ｗ／ｍ・Ｋ、入力電圧Ｖｉｎ＝１２０Ｖ（条件１）は、本実施形態の画像形成装置におけるノミナルモデルと同一条件である。本条件における立ち上げにおいては、サーミスタ温度はオーバーシュートすることなく、目標温度＝２００℃に到達する。このＴｍａｘ１のように、Ｔｍａｘが許容範囲内である場合は、現状の初期デューティＩ０＝４５％の値が問題ないと判断し、初期デューティＩ０の値の変更は行わない。
【００４３】
一方、加圧ローラの熱伝導率λ＝０．２Ｗ／ｍ・Ｋ、入力電圧Ｖｉｎ＝１３０Ｖ（条件２）と入力電圧が高い場合では、サーミスタ温度が目標温度をオーバーシュートしてしまった。具体的には、最大値のＴｍａｘ２が許容範囲の上限温度ＴＨ＝２０７℃（目標温度＋７℃）を大きく超えてしまった。この場合、本実施形態の制御では、ＴｍａｘがＴＨ  より高いことから、立ち上げ時のデューティが高すぎたと判断し、初期デューティＩ０の値を小さい値に変更する。本実施形態では、もともとの値である４５％を４３％に減少する。
【００４４】
本実施形態において、初期デューティＩ０の減算値は、オーバーシュート量（Ｔｍａｘ−目標温度）に応じて変更している。オーバーシュート量が８℃以上、１３℃未満であれば、Ｉ０値の減算値を−２％とし、オーバーシュート量が１３℃以上のときでは減算値を−４％としている。このように、オーバーシュート量に対応して初期デューティＩ０の減算値を変更することにより、初期デューティＩ０の最適化を素早く行う。図５に（Ｔｍａｘ−目標温度）に応じた、初期デューティＩ０値の変化量を示す。そして次ジョブ以降において初期サーミスタ温度Ｔ０＝５０〜７４℃でプリントを行う際には、初期デューティＩ０＝４３％で立ち上げを行う。
【００４５】
また、このように入力電圧が高いような条件では、従来例においてもサーミスタ温度の上昇率が高くなっていることから、立ち上げ時の投入電力が多すぎたと検知でき、制御パラメータを修正することができる。
【００４６】
次に、入力電圧はＶｉｎ＝１２０Ｖで同じであるが、加圧ローラの熱伝導率λが異なる場合についての結果を示す。このような条件においては、図４の１、３、４に示すように、立ち上げ初期の温度上昇率はほぼ一定だが、目標温度近傍のサーミスタ温度の挙動が変わる。
【００４７】
例えば、λ＝０．３  Ｗ／ｍ・Ｋ（条件３）と熱伝導率が大きい場合、立ち上げ中は加圧ローラに奪われる熱量が多いため、加熱部材の温度が上昇しにくく、サーミスタ温度は低くなる。特に目標温度近傍の高温状態では加熱部材温度と加圧ローラ温度との温度差が大きく、加圧ローラに奪われる熱量が多くなるため、温度上昇が大きく鈍化する。その為、紙が定着ニップに突入するまでに定着部材が十分に暖まらず、サーミスタ温度の最大値Ｔｍａｘ３が許容範囲の下限温度ＴＬ＝１９５℃を下回り、紙先端で軽微な定着不良が発生した。
【００４８】
この場合、本実施形態においては、Ｔｍａｘ３＜ＴＬの結果から立ち上げ時のデューティが低すぎたと判断し、初期デューティＩ０の値を大きい値に変更する。本実施形態では、図５のテーブルに従い、もともとの値である４５％を４７％に増加する。そして次ジョブ以降において初期サーミスタ温度Ｔ０＝５０〜７４℃でプリントを行う際には、初期デューティＩ０＝４７％で立ち上げを行う。一方、従来例においては、サーミスタ温度の上昇率がノミナルモデルの条件における温度上昇率とほぼ同等であることから、初期デューティＩ０の変更は行われない。
【００４９】
逆に、熱伝導率がλ＝０．１Ｗ／ｍ・Ｋ（条件４）と小さい場合、加圧ローラに奪われる熱量が少ないため、加熱部材内部の温度が上昇しやすく、サーミスタ温度はオーバーシュートする。その為、サーミスタ温度の最大値Ｔｍａｘ４が許容範囲の上限温度ＴＨを上回り、紙先端で軽微な濃度・光沢ムラが発生した。この場合、本実施形態においては、立ち上げ時のデューティが高すぎたと判断し、初期デューティＩ０の値を小さい値に変更する。本実施形態では、もともとの値である４５％を４３％に減少する。
【００５０】
そして、次ジョブ以降において初期サーミスタ温度Ｔ０＝５０〜７４℃でプリントを行う際には、初期デューティＩ０＝４３％で立ち上げを行う。この条件においても、従来例においては、サーミスタ温度の上昇率がノミナルモデルの条件における温度上昇率とほぼ同等であることから、初期デューティＩ０の変更は行われない。
【００５１】
このように、サーミスタ温度のプロファイルとしては、立ち上げ初期の挙動はヒータの消費するエネルギーが支配的で、ヒータの抵抗と入力電圧が同じであれば、サーミスタ温度の上昇率はほぼ同等である。一方、目標温度近傍の高温状態では、定着部材の物性値の影響も無視できず、各部材の熱伝導率や、その他にも部材同士の接触熱抵抗（定着ニップ幅等）のばらつきによってサーミスタ温度の挙動は変わる。
【００５２】
特に、本実施形態で採用しているような低熱容量部材を用いたオンデマンド定着装置では、定着部材の物性値の影響が顕著である。そのため、従来例のようにサーミスタ温度の上昇率からだけでは、オーバーシュート量等の目標温度近傍の温度変化を見極めるのは難しい。
【００５３】
次に、同じ条件で再度プリントしたときのプリント結果を以下の表１に示す。これは、条件１乃至４でプリントを行った際に、制御パラメータである初期デューティＩ０に（１）最適化を行わない場合、（２）従来例の最適化方法を用いた場合、及び（３）本実施形態の最適化方法を用いた場合についてである。
【００５４】
【表１】
2014115513.tif 000003
【００５５】
条件１のように、オーバーシュートせずに目標温度に到達した場合、従来例、本実施形態共に、現在の初期デューティＩ０の値は問題ないと判断し、初期デューティＩ０の変更は行わず、引き続き良好な画像を得られる。条件２のように入力電圧が高い条件においては、（１）最適化をしない場合では初期デューティＩ０の変更を行わないため、同一条件でプリントする際には、常に定着部材が過剰に暖められ、画像に濃度ムラや光沢ムラが発生し続けてしまう。
【００５６】
一方、（２）従来例の最適化方法では、サーミスタ温度の上昇率が大きいと判断し、初期デューティＩ０の値を減算する。そのため、同一条件でプリントする際には、立ち上げ時のデューティが抑えられるため、良好な画像が得られる。
【００５７】
また、（３）本実施形態においても、サーミスタ温度の最大値Ｔｍａｘ２が許容範囲の上限値ＴＨを超えていると判断し、初期デューティＩ０の値を減算するため、同一条件でプリントする際には、良好な画像が得られる。
【００５８】
条件３のように、加圧ローラの熱伝導率が低い条件において、（１）最適化をしない場合では初期デューティＩ０の変更を行わないため、同一条件でプリントする際には、常に電力不足となり、画像先端で定着不良が発生し続けてしまう。また、（２）従来例の最適化方法でも、サーミスタ温度の上昇率がノミナルモデルにおける温度上昇率と変わらないため、初期デューティＩ０の値を変更しない。そのため同一条件でプリントする際には、常に電力不足となり、画像先端で定着不良が発生し続けてしまう。
【００５９】
一方、（３）本実施形態においては、サーミスタ温度の最大値Ｔｍａｘ３が許容範囲の下限値ＴＬを下回っていると判断し、初期デューティＩ０の値を加算する。そのため、同一条件でプリントする際には、立ち上げ時のデューティが増え、良好な画像が得られる。
【００６０】
また、条件４のように、加圧ローラの熱伝導率が高い条件において、（１）最適化をしない場合では初期デューティＩ０の変更を行わないため、同一条件でプリントする際には、常に定着部材が過剰に暖められ、画像に濃度ムラや光沢ムラが発生し続けてしまう。また、（２）従来例の最適化方法でも、サーミスタ温度の上昇率がノミナルモデルにおける温度上昇率と変わらないため、初期デューティＩ０の値を変更しない。そのため、同一条件でプリントする際には、常に定着部材が過剰に暖められ、画像に濃度ムラや光沢ムラが発生し続けてしまう。
【００６１】
一方、（３）本実施形態においては、サーミスタ温度の最大値Ｔｍａｘ４が許容範囲の上限値ＴＨを上回っていると判断し、初期デューティＩ０の値を減算する。そのため、同一条件でプリントする際には、立ち上げ時のデューティを抑え、良好な画像が得られる。
【００６２】
以上、本実施形態における最適化方法では、入力電圧の違いだけでなく定着部材の物性値のばらつきにも対応でき、初期デューティＩ０の値を各画像形成装置の動作環境における最適な値に補正する。これにより、定着部材温度を目標温度に素早く、かつ不必要なオーバーシュートを生じさせずに到達させ、画像の光沢ムラや濃度ムラを防止することができる。
【００６３】
（本実施形態の効果）
本実施形態によれば、単純な最適化方法を用いて、ヒータ出力の制御パラメータを各画像形成装置の動作環境における最適な値に補正する。これにより、異なる動作環境においても定着部材温度を目標温度に素早く、かつ不必要なオーバーシュートを生じさせずに到達させ、画像の光沢ムラや濃度ムラを防止することができる。
【００６４】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。本実施形態における画像形成装置の構成、及び制御回路は、第１の実施形態で示したものと同様であるため説明を省く。本実施形態の特徴としては、制御パラメータの初期デューティＩ０を決定する際に、初期サーミスタ温度Ｔ０だけでなく、定着器のプリント履歴も加味した暖気カウント値αも考慮することにある。暖気カウント値αを導入した目的は、より正確に定着器のホット状態を見積もるためである。
【００６５】
本発明の最適化制御では、過去のプリント結果を基に補正を行っているため、最適化制御の信頼性を高めるためには、過去に行ったプリントがどのような状態で行なわれたのかを正確に知る必要がある。例えば、同じ初期サーミスタ温度Ｔ０＝１００℃の定着器でも、５００枚プリントした後にサーミスタ温度がゆっくりと低下して１００℃に到達した場合と、１０枚プリントした後で直ちに１００℃に到達した場合とでは、定着装置のホット状態が異なる。前者の方が、定着装置全体の蓄熱量は大きく、装置内の雰囲気温度も高い。
【００６６】
このように、一つの定着部材に設置されたサーミスタ温度からだけでは、定着装置全体の蓄熱量や、装置内の雰囲気温度を予測することは難しい。そのため、同じ初期サーミスタ温度Ｔ０から、同じ初期デューティＩ０で立ち上げを行ったとしても、プリント履歴の違いによって、サーミスタ温度の挙動に微妙な差が生じることがある。定着装置内に設置するサーミスタの数を増やし、複数の定着部材温度をもとに予測することも可能だが、定着装置の複雑化やコストアップが懸念される。  
【００６７】
そこで、本実施形態では、初期デューティＩ０を初期サーミスタ温度Ｔ０からだけでなく、暖気カウントαも考慮して決めるようにしている。暖気カウントαはプリント履歴、及び待機時間から求まる値であり、定着装置全体の蓄熱量、及び装置内の雰囲気温度に対応した値である。
【００６８】
以下に、暖気カウントの管理方法について説明する。暖気カウント値αは、紙を１枚プリントするごとに＋１加算され、プリント枚数が多いほどカウント値αは大きくなる。また、プリント時に定着装置が蓄える熱量が多いようなプリント条件では、カウントの加算値を増やす。例えば、厚紙・ラフ紙用の印刷モードでは定着温度が高いため、１枚プリントする毎に暖気カウントαを＋２加算する。一方、プリント終了後の待機状態の際には、定着器が自然と冷えていくのに対応して、暖気カウントαも時間経過と共にカウントダウンする。
【００６９】
具体的には、事前に定着装置の冷却特性を調べておき、経過時間を関数とした演算式を用いて暖気カウントを減算する。このように暖気カウントαを管理することにより、定着装置全体の蓄熱量、及び装置内の雰囲気温度を予測することができる。
【００７０】
そして、本実施形態では、初期デューティＩ０のテーブルを図６のように設定し、各初期サーミスタ温度Ｔ０、及び暖気指数α毎に異なる値を選択する。同じ初期サーミスタ温度でも、暖気カウントが高い状態での立ち上げ時には、初期デューティＩ０の値を小さくする。例えば、初期サーミスタ温度が５０℃であったとしても、暖気カウントαが０のときは初期デューティＩ０を４５％であるが、暖気カウントαが５００のときは４２％とする。
【００７１】
そして、第１の実施形態と同じように、プリントを行う度に、立ち上げ時のサーミスタ温度の最大値Ｔｍａｘが許容範囲内（ＴＨ≧Ｔｍａｘ≧ＴＬ）であるか否かを判断する。そして、許容範囲外であれば、各初期サーミスタ温度Ｔ０、及び暖気指数αに対応する初期デューティＩ０の値を補正する。
【００７２】
以上のように、本実施形態における最適化方法では、初期サーミスタ温度Ｔ０および暖気指数αごとに、適正データに書き換える（最適な初期デューティＩ０に修正する）ことにより、最適化制御の信頼性を向上することができる。
【００７３】
《第３の実施形態》
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。本実施形態の特徴は、ユーザーが画像形成装置の初期設定（イニシャライズ）を行った後に初めてプリントを行う際に、以下のようにすることである。即ち、立ち上げ時のサーミスタ温度のＴｍａｘが、予め設定した温度範囲を外れた場合、初期デューティＩ０テーブルの全ての値を一律変更することである。目的は初期デューティＩ０テーブルを素早く最適化し、画像不良の発生回数を減らすことにある。
【００７４】
第２の実施形態において、初期デューティＩ０は立ち上げ制御開始時の状態（初期サーミスタ温度Ｔ０、及び暖気指数α）によって決まり、それぞれの状態に対して最適な値になるよう補正される。サーミスタ温度プロファイルは、制御開始時の定着装置の状態に左右されるため、制御開始時の状態、すなわち図６のテーブルの初期デューティＩ０の値を細かく分類すればするほど、最適化制御の信頼性は上がる。
【００７５】
しかしながら、定着装置の状態を細かく分類すればするほど、必然的に補正前の初期デューティＩ０で立ち上げを行う回数が増えてしまう。そのため、画像形成装置の動作環境がノミナルモデルの条件と大きくかけ離れる場合、画像不良の発生する回数が増えてしまう。
【００７６】
そこで、本実施形態では、ユーザーがイニシャライズを行った後に初めてプリントを行う際、例えば画像形成装置が動作環境に設置されて初めてプリント動作を行うときに、立ち上げ時のオーバーシュート量がある閾値を超える場合には、以下のようにする。即ち、その他の状態（その他の初期サーミスタ温度Ｔ０、及び暖気指数α）でもオーバーシュートが発生する可能性が高いと予想し、その他の状態における初期デューティＩ０の値も一律減少させる。そうすることにより、次プリント以降、他の状態においてプリントを行ったとしても画像不良の発生する可能性は低くなる。
【００７７】
逆に、イニシャライズ後初めてプリント動作を行ったとき、サーミスタ温度の最大値Ｔｍａｘがある閾値を下回った場合には、その他の状態でも立ち上げ不足が発生する可能性が高いと予想し、その他の状態における初期デューティＩ０の値を一律増加させる。例えば、イニシャライズ後初めてプリント動作を行うとき、プリント開始時の状態が初期サーミスタ温度Ｔ０＝２０℃、暖気カウントα＝０であり、図６のテーブルに従い初期デューティＩ０＝５０％で立ち上げ制御を行った場合を考える。
【００７８】
このとき、立ち上げ時のサーミスタ温度の最大値Ｔｍａｘが２１０℃以上、即ちオーバーシュート量（Ｔｍａｘ−目標温度）が１０℃以上であった場合には、以下のようにする。即ち、立ち上げ時の状態（初期サーミスタ温度Ｔ０＝２０℃、暖気カウントα＝０）に対応する初期デューティＩ０の値５０％を４８％に減少させる。かつ、その他の状態（その他の初期サーミスタ温度Ｔ０、暖気カウントα）の初期デューティＩ０の値も一律２％減少させる。これにより、次プリント以降において、他の条件でプリントを行う際も、立ち上げ時の電力が絞られ、濃度ムラや光沢ムラ等の画像不良が発生する可能性が低くなる。
【００７９】
逆に、立ち上げ時のサーミスタ温度の最大値Ｔｍａｘが１９５℃以下、即ち差分（Ｔｍａｘ−目標温度）が−５℃以下であった場合には、以下のようにする。即ち、立ち上げ時の状態（初期サーミスタ温度Ｔ０＝２０℃、暖気カウントα＝０）に対応する初期デューティＩ０の値５０％を５２％に増加させる。かつ、その他の状態（その他の初期サーミスタ温度Ｔ０、暖気カウントα）の初期デューティＩ０の値も、一律２％増加させる。
【００８０】
これにより、次プリント以降において、他の状態でプリントを行う際にも、立ち上げ時の電力を増やすことにより、定着不良等の画像不良が発生する可能性が低くなる。図７にイニシャライズ後初めてのプリント時における差分（Ｔｍａｘ−目標温度）と、初期デューティＩ０の一律変化量をまとめたテーブルを示す。
【００８１】
このように、画像形成装置がイニシャライズ後に初めてプリント動作を行うときに、立ち上げ時のサーミスタ温度のＴｍａｘが、予め設定した温度範囲を外れた場合、初期デューティＩ０テーブルの全ての値を一律変更する。これにより、初期デューティＩ０テーブルを素早く最適化し、画像不良の発生回数を減らすことができる。
【００８２】
ただし、初期デューティＩ０テーブルの値を一律変更した後も、プリントを行う際には、常に立ち上げ時のサーミスタ温度の最大値Ｔｍａｘが許容範囲内（ＴＨ≧Ｔｍａｘ≧ＴＬ）であるか否かを判断する。そして、許容範囲外であれば、各状態（各初期サーミスタ温度Ｔ０、及び暖気指数）に対応する初期デューティＩ０のみの値を補正する（書き換える）。
【００８３】
なお、定着器の交換を行ったときや、画像形成装置の設置環境が変わったとき等で、ユーザーがイニシャライズを行った場合、イニシャライズ後には本実施形態で説明した初期デューティＩ０テーブルを一律変更するか否かの判断を行う。ただし、イニシャライズ時には、初期デューティＩ０テーブルを、ノミナルモデルをもとに設計された初期の値にリセットする。
【００８４】
（変形例１）
上述した実施形態では、最適化する制御パラメータを初期デューティＩ０としたが、最適化する制御パラメータは初期デューティＩ０に限らず、比例係数ＫＰ等の別の制御パラメータでも良い。
【００８５】
（変形例２）
また、上述した実施形態では、サーミスタ温度の最大値Ｔｍａｘが目標温度としての第１の許容範囲を超えるか否かを判断基準として、制御パラメータの値が適切であるかを判断していた。この替わりに、温度検出手段で検出される最大温度と目標温度の差の時間積分値が第２の許容範囲を超えるか否かを判断基準として、制御パラメータの値が適切であるかを判断しても良い。
【００８６】
（変形例３）
また、上述した実施形態では、温度制御系がＰＩＤ制御を行うものを示したが、ＰＩ制御を行うものでも同様である。
【００８７】
（変形例４）
また、加熱回転体である耐熱フィルムは、上述した実施形態で説明したヒータで加熱されるものに限らず、耐熱フィルムが通電部を備えて自己発熱するもの、あるいは耐熱フィルムが電磁誘導により発熱するものであっても良い。
【００８８】
（変形例５）
また、上述した実施形態では、加圧部材として駆動ローラとしての加圧ローラを用いたが、加熱回転体である耐熱フィルムが別の駆動ローラを介して架けられ回転できる構成を採る場合には、加圧部材として固定の加圧パッドを用いることもできる。
【符号の説明】
【００８９】
１１・・耐熱フィルム（加熱回転体）、１２・・加熱用ヒータ（加熱源）、１４・・サーミスタ（温度検出手段）、２１・・加圧ローラ（加圧部材）、３１・・温調制御系、１００・・記憶手段、２００・・判別手段、３００・・データ書き換え手段
【図６】
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【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】
2014115513.tif 000009
【図７】
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