(57)【要約】【課題】  画像が形成された被記録媒体を、加熱手段と該加熱手段に圧接される圧接手段とで挟みながら搬送することにより、前記画像を前記被記録媒体に定着する定着器に対し、各部材間の熱移動をシミュレーションする定着器のシミュレーション方法において、シミュレーションのモデルを簡略化することにより、係数等のパラメータを適切に設定して有用なシミュレーションを可能にすること。【解決手段】  本発明では、定着器を構成する各部材を、各部位の温度が等しい部材、すなわち、熱的に１点とみなせる部材であると仮定している。このため、例えば、ローラ本体１１と圧力ローラ５３とが用紙を挟むことなく回転されているときは、ローラ本体１１にはハロゲンランプヒータから熱エネルギＱhalogen が供給され、圧力ローラ５３にエネルギＱnip が熱伝導され、空気中にエネルギＱairHR 放熱されると考える。【選択図】  図３
2006185174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像が形成された被記録媒体を、加熱手段と該加熱手段に圧接される圧接手段とで挟みながら搬送することにより、前記画像を前記被記録媒体に定着する定着器に対し、各部材間の熱移動をシミュレーションする定着器のシミュレーション方法であって、
少なくとも前記加熱手段及び前記圧接手段を、それぞれ各部位の温度が等しい部材であると仮定して、各部材間を移動する熱量を算出する算出処理を、
備えたことを特徴とする定着器のシミュレーション方法。
【請求項２】
前記算出処理では、互いに接触する２つの部材の間を移動する熱量とその２つの部材の温度差とが比例関係を有すると仮定して、前記熱量を算出することを特徴とする請求項１記載の定着器のシミュレーション方法。
【請求項３】
前記２つの部材が前記加熱手段と前記圧接手段とである場合に前記比例関係を規定する比例係数、前記２つの部材が前記加熱手段と被記録媒体とである場合に前記比例関係を規定する比例係数、または、前記２つの部材が前記被記録媒体と前記圧接手段とである場合に前記比例関係を規定する比例係数の、少なくともいずれか１つが実測値に基づいて設定されたことを特徴とする請求項２記載の定着器のシミュレーション方法。
【請求項４】
前記加熱手段が加熱ローラであって、前記圧接手段がその加熱ローラに圧接される加圧ローラであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の定着器のシミュレーション方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の前記算出処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項６】
請求項５記載のプログラムが、コンピュータによって読み取り可能に記録されたことを特徴とする記録媒体。
【請求項７】
電子写真方式により被記録媒体に画像を形成する画像形成手段を備え、
該画像形成手段によって前記被記録媒体に形成された画像を、前記定着器によって定着する画像形成装置であって、
請求項５記載のプログラム、または、請求項６記載の記録媒体が組み込まれたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
少なくとも前記加熱手段または前記圧接手段における任意の１点の温度を検出する検出手段と、
該検出手段によって検出された温度、及び、前記算出処理によって算出された熱量に応じて、前記加熱手段の発熱状態をフィードバック制御する制御手段と、
を更に備えたことを特徴とする請求項７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、画像が形成された被記録媒体を、加熱手段と該加熱手段に圧接される圧接手段とで挟みながら搬送することにより、前記画像を前記被記録媒体に定着する定着器に対し、各部材間の熱移動をシミュレーションする定着器のシミュレーション方法に関し、詳しくは、そのシミュレーション方法、並びに、そのシミュレーション方法を適用したプログラム、記録媒体、及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置等では、画像が形成された被記録媒体を、加熱手段と該加熱手段に圧接される圧接手段とで挟みながら搬送することにより、前記画像を前記被記録媒体に定着する定着器が用いられている。この種の定着器では、被記録媒体の表面に付着したトナー等の記録材を加熱手段で加熱しながら、加熱手段と圧接手段とで挟みつけることにより、被記録媒体に画像を形成することができる。
【０００３】
また、この種の定着器では、加熱手段等の温度を制御する必要性から、各部材間を移動する熱量を算出することが考えられている。例えば、加熱手段としてのヒートローラ表面を多数のセルに分割してセル毎の温度変化をシミュレーションしたり（例えば、特許文献１参照）、被記録媒体としての用紙の幅に応じて、その用紙と接触する部分と接触しない部分とを考慮してシミュレーションを行ったりすることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−２６８０６９号公報
【特許文献２】特開平１０−２５４２６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、前記各技術では、極めて複雑な計算を要するにも拘らず、パラメータとして比較的不正確な値を使用しており、有用なシミュレーションが行えなかった。そこで、本発明は、シミュレーションのモデルを寧ろ簡略化することにより、係数等のパラメータを適切に設定して有用なシミュレーションを可能にすることを目的としてなされた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達するためになされた本発明は、画像が形成された被記録媒体を、加熱手段と該加熱手段に圧接される圧接手段とで挟みながら搬送することにより、前記画像を前記被記録媒体に定着する定着器に対し、各部材間の熱移動をシミュレーションする定着器のシミュレーション方法であって、少なくとも前記加熱手段及び前記圧接手段を、それぞれ各部位の温度が等しい部材であると仮定して、各部材間を移動する熱量を算出する算出処理を、備えたことを特徴とする定着器のシミュレーション方法。
【０００６】
このように構成された本発明は、画像が形成された被記録媒体を、加熱手段と該加熱手段に圧接される圧接手段とで挟みながら搬送することにより、前記画像を前記被記録媒体に定着する定着器に対して用いられる。そして、本発明の算出処理では、少なくとも前記加熱手段及び前記圧接手段を、それぞれ各部位の温度が等しい部材であると仮定して、各部材間を移動する熱量を算出する。本発明では、このように、少なくとも加熱手段及び圧接手段を、各部位の温度が等しい部材、すなわち、初歩の力学で想定される質点のように熱的に１点とみなせる部材であると仮定している。このため、加熱手段，圧接手段等の各部材間を移動する熱量を計算するための式が簡略化され、係数等のパラメータを適切に設定して有用なシミュレーションを可能にすることができる。
【０００７】
なお、本発明は、前記算出処理の内容について具体的に限定するものではないが、前記算出処理では、互いに接触する２つの部材の間を移動する熱量とその２つの部材の温度差とが比例関係を有すると仮定して、前記熱量を算出してもよい。前述のように、本発明では各部材の温度がその部位によらず一意に決定されるので、２つの部材の温度差も一意に決定される。このため、互いに接触する２つの部材の間を移動する熱量とその２つの部材の温度差とが比例関係を有すると仮定して前記熱量を算出すれば、極めて処理が簡略化できる。
【０００８】
また、この場合、前記２つの部材が前記加熱手段と前記圧接手段とである場合に前記比例関係を規定する比例係数、前記２つの部材が前記加熱手段と被記録媒体とである場合に前記比例関係を規定する比例係数、または、前記２つの部材が前記被記録媒体と前記圧接手段とである場合に前記比例関係を規定する比例係数の、少なくともいずれか１つが実測値に基づいて設定されたものであってもよい。この場合、定着器の実際の動作に即した一層正確なシミュレーションが可能となる。
【０００９】
更に、本発明では、加熱手段及び圧接手段の具体的構成は特に限定しないが、前記加熱手段が加熱ローラであって、前記圧接手段がその加熱ローラに圧接される加圧ローラであってもよい。
【００１０】
また、本発明のプログラムは、前記いずれかの発明の前記算出処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであることを特徴としている。このため、本発明のプログラムをコンピュータに実行させれば、前記いずれかの発明のシミュレーション方法を容易に実施することができる。
【００１１】
また、本発明の記録媒体は、前記発明のプログラムが、コンピュータによって読み取り可能に記録されたことを特徴としている。このため、本発明の記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータに実行させれば、前記いずれかの発明のシミュレーション方法を容易に実施することができる。
【００１２】
更に、本発明の画像形成装置は、電子写真方式により被記録媒体に画像を形成する画像形成手段を備え、該画像形成手段によって前記被記録媒体に形成された画像を、前記定着器によって定着する画像形成装置であって、前記発明のプログラム、または、前記発明の記録媒体が組み込まれたことを特徴としている。
【００１３】
このように構成された本発明では、画像形成手段が電子写真方式により被記録媒体に画像を形成し、その画像形成手段により形成された画像を、定着器によって定着することができる。また、本発明の画像形成装置は、前記発明のプログラム、または、前記発明の記録媒体が組み込まれているので、前記いずれかの発明によるシミュレーションを実行してその結果を制御に反映することができる。
【００１４】
また、この画像形成装置が、更に、少なくとも前記加熱手段または前記圧接手段における任意の１点の温度を検出する検出手段と、該検出手段によって検出された温度、及び、前記算出処理によって算出された熱量に応じて、前記加熱手段の発熱状態をフィードバック制御する制御手段と、を更に備えた場合、次のような更なる効果が生じる。
【００１５】
この場合、検出手段によって検出された加熱手段または圧接手段の温度に応じて、前記加熱手段の発熱状態を制御手段によってフィードバック制御することができる。しかも、前記シミュレーション方法により定着器を構成する各部材間の熱移動をシミュレーションして、それをフィードバック制御に反映させることにより、定着器を構成する各部材の温度を極めて安定してフィードバック制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。図１は、本発明が適用された電子写真方式のプリンタＰ（画像形成装置に相当）の構成を表す断面図である。このプリンタＰは、レーザによる露光を行うレーザプリンタである。先ず、図１に基づいてこのプリンタＰの構成を簡単に説明する。
＜プリンタ及び定着器の構成＞
このプリンタＰは、被記録媒体としての用紙が積載収納された給紙カセット部Ａと、一枚ずつ用紙を吸入可能な手差し給紙部Ｂと、給紙カセット部Ａ若しくは手差し給紙部Ｂから吸入した用紙を搬送する用紙搬送部Ｃと、ドラム型電子写真感光体，帯電器，現像器，除電器等を備え、搬送された用紙に記録材としてのトナーを付着して電子写真方式により画像を形成する電子写真プロセス部Ｄ（画像形成手段に相当）と、帯電された前記感光体に、画像データに従って変調されたレーザビームを走査して露光し、前記感光体に静電潜像を形成するレーザビームスキャナＳ（露光器）と、定着用ヒートローラ，圧力ローラ等を備え、用紙に付着したトナーを熱によって定着する熱定着部Ｅと、トナーの定着された用紙を本体上部の受け皿に搬送する用紙排出部Ｆとを、本体筐体Ｇ内に収めてなる。
【００１７】
図２は、熱定着部Ｅに配置された定着器５１の構成を表す断面図である。定着器５１は、用紙に付着したトナーを加熱する加熱手段としてのヒートローラ１と、金属製のシャフト５３ａの回りに耐熱性のシリコーンゴム等を設けて構成され、ヒートローラ１の外周面に用紙を押圧する圧接手段としての圧力ローラ５３と、装置外部に用紙を排出する排出ローラ５５，５７と、用紙を所定の位置に案内する用紙ガイド５９，６１と、ヒートローラ１及び圧力ローラ５３を覆うカバー６３とを備えている。
【００１８】
また、ヒートローラ１は、表面に離型層が形成された金属素管からなるドラム状のローラ本体１１と、そのローラ本体１１の回転軸に沿って配設されたハロゲンランプヒータ１２と、ローラ本体１１の軸方向中心に配設されてそのローラ本体１１の表面の温度を検出するサーミスタ１３（検出手段に相当）とを備えている。そして、このヒートローラ１は、ハロゲンランプヒータ１２を熱源としてトナーを用紙に定着させるための熱を提供すると共に、圧力ローラ５３との間に用紙を挟んで排出ローラ５５，５７方向へ搬送する役割をも担っている。
【００１９】
ハロゲンランプヒータ１２によって加熱されたローラ本体１１の熱は、周囲の空気や用紙や圧力ローラ５３に熱伝導によって移動する。次に、定着器５１内における各部材間の熱移動を数値的に解析するシミュレーション方法について説明する。なお、以下の説明では、一般的なモデル記述方法〔例えばＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ（いずれも登録商標：ＭａｔｈＷｏｒｋｓ社）〕を用いて、パーソナルコンピュータ等のディスプレイ上にモデルを記述する方法について説明するが、他の方法でシミュレーションモデルを構築してもよいことはいうまでもない。
＜シミュレーションモデルの基本的原理＞
先ず、本シミュレーションモデルの具体的な構成を説明するのに先立ち、本シミュレーションモデルの基本的な考え方について説明する。図３，図４に示すように、ローラ本体１１には、ハロゲンランプヒータ１２から放熱されるエネルギＱhalogen が、用紙の有無や回転の有無に関わらず供給されている。
【００２０】
ローラ本体１１と圧力ローラ５３とが用紙を挟むことなく回転（以下ガラ回しともいう）されているときは、図３に示すように、ローラ本体１１からは、圧力ローラ５３に熱伝導されるエネルギＱnip と空気中に熱伝導（すなわち放熱）されるエネルギＱairHR とが奪われる。一方、圧力ローラ５３には、このとき前述のエネルギＱnip が供給され、シャフト５３ａ（図２参照）に熱伝導されるＱPRと空気中に放熱されるエネルギＱairPR とが奪われる。
【００２１】
ローラ本体１１と圧力ローラ５３との間に用紙があるときは、図４に示すように、ローラ本体１１からは用紙に熱伝導されるエネルギＱpaperHR と前記ＱairHR が奪われる。一方、圧力ローラ５３には、このときエネルギは供給されず、用紙に熱伝導されるエネルギＱpaperPR と前記ＱPR，ＱairPR とが奪われる。
【００２２】
本シミュレーションモデルでは、互いに接触する２つの部材間を移動するエネルギＱ（熱量）を、その２つの部材の温度差Ｔ−Ｔ0 を用いて次のように推定できるものと仮定した。但し、ｈは熱の伝達係数、Ｓは前記２つの部材の接触面積である。
【００２３】
Ｑ＝ｈＳ（Ｔ−Ｔ0）
このため、前記各エネルギは、次の各式のように表すことができる。なお、次の各式において、ＴHRはローラ本体１１の温度、Ｔa は室温、ＴPRは圧力ローラ５３の温度、Ｔpaper は用紙の温度、Ｔshaft はシャフト５３ａの温度、ｈair は空気の熱伝達係数、ｈnip はローラ本体１１と圧力ローラ５３との間の熱伝達係数、ｈpaperHR はローラ本体１１と用紙との間の熱伝達係数、ｈPRは圧力ローラ５３とシャフト５３ａとの間の熱伝達係数、ｈpaperPR は圧力ローラ５３と用紙との間の熱伝達係数、ＳHRはローラ本体１１の表面積、Ｓnip はニップ部の面積、ＳPRは圧力ローラ５３の表面積、ＳPRo はシャフト５３ａと圧力ローラ５３との接触面積、をそれぞれ表している。
【００２４】
【数１】
2006185174.tif 000003
【００２５】
また、ローラ本体１１の熱容量をＣHRとすると、それに温度ＴHRの変化量をかけた値はローラ本体１１に供給された熱エネルギの総和に等しい。同様に、圧力ローラ５３の熱容量をＣPRとすると、それに温度ＴPRの変化量をかけた値は圧力ローラ５３に供給された熱エネルギの総和に等しい。従って、次の微分方程式が成立する。
【００２６】
すなわち、用紙がなくガラ回しがなされているときは、
【００２７】
【数２】
2006185174.tif 000004
【００２８】
ガラ回しの有無に関わらず、ローラ本体１１と圧力ローラ５３との間に用紙が存在するときは、
【００２９】
【数３】
2006185174.tif 000005
【００３０】
本シミュレーションモデルは、以下に詳細に説明するように、このような考え方に基づいて構成されている。
＜シミュレーションモデルの構成＞
続いて、本シミュレーションモデルの具体的な構成を説明する。なお、以下に示す各処理を実行するためのプログラムは、図５に示すパーソナルコンピュータ７０のＲＯＭ７１ｂ（ハードディスク等であってもよい）に格納されている。パーソナルコンピュータ７０は、ＣＰＵ７１ａ，ＲＯＭ７１ｂ，ＲＡＭ７１ｃを備えた本体７１に、ディスプレイ７２、キーボード７３、マウス７４等が接続された一般的な構成を有している。
【００３１】
図６は、本シミュレーションモデルの全体像を表すブロック線図である。図６に示すように、本シミュレーションモデルは、ハロゲンランプヒータ１２を制御するパルス信号を入力するブロック９０と、ハロゲンランプヒータ１２に相当するハロゲンランプヒータモデル１００とを備えている。なお、本シミュレーションモデルでは、ハロゲンランプヒータモデル１００を、時定数τh の１次遅れ系〔すなわち、１／（τh ・Ｓ＋１）〕として構成している。
【００３２】
また、本シミュレーションモデルでは、ブロック９０は、サーミスタ１３に対応するサーミスタモデル３００からの信号に基づいてハロゲンランプヒータモデル１００に入力すべき信号をフィードバック制御する。なお、本シミュレーションモデルでは、サーミスタモデル３００を、ローラ本体１１の温度ＴHRを時定数τs で伝達する１次遅れ系として構成している。
【００３３】
定着器５１内の熱移動をシミュレーションする定着器モデル５００は、ローラ本体１１に対する熱移動をシミュレーションするヒートローラモデル５１０と、圧力ローラ５３に対する熱移動をシミュレーションする圧力ローラモデル５３０と、ヒートローラ１と圧力ローラ５３とのニップ部に対する熱移動をシミュレーションするニップ部モデル５５０とを備えている。また、ヒートローラモデル５１０，圧力ローラモデル５３０，ニップ部モデル５５０には、ブロック５７０に設定された室温Ｔa が入力されている。
【００３４】
ヒートローラモデル５１０には、ハロゲンランプヒータモデル１００から前述のエネルギＱhalogen が加えられ、ニップ部モデル５５０から前述のエネルギＱnip またはＱpaperHR （図６に示すようにＱfromHRという）が差し引かれる。そこで、本シミュレーションモデルでは、ブロック５８０によってＱhalogen からＱfromHRを差し引いた値（Ｑとする）を、ヒートローラモデル５１０に入力している。なお、ＱfromHRは、後述のように、ガラ回しの有無や用紙の有無に応じて０，Ｑnip ，またはＱpaperHR に切り換えられる。
【００３５】
ニップ部における熱移動は、前述のように、ガラ回しの有無や、用紙の有無に影響を受ける。このため、ニップ部モデル５５０には、ガラ回しの有無が設定されるブロック６００、及び、用紙の挿入タイミングを表す信号を発生するブロック７００からの信号が入力されている。
【００３６】
ヒートローラモデル５１０では、前述の係数ｈair ×ＳHRを比例係数Ｈair と置き換えている。このため、ヒートローラモデル５１０における熱の収支は次式によって表される。
【００３７】
【数４】
2006185174.tif 000006
【００３８】
そこで、ヒートローラモデル５１０は、図７に示すように構成されている。すなわち、ブロック５１１によりＴHRからＴa を減算した値がブロック５１２にてＨair 倍され、その値がブロック５１３にてＱから減算される。すなわち、ブロック５１３では、ＣHR・ｄＴHR／ｄｔが算出される。この値を、ブロック５１４にてＣHRで割り、更にブロック５１５にて時間ｔで積分することにより、前述のＴHRが得られる。
【００３９】
次に、圧力ローラモデル５３０では、前述の係数ｈair ×ＳPRを比例係数Ｈa と置き換え、前述の係数ｈPR ×ＳPRoをＨprと置き換えている。更に、圧力ローラモデル５３０とニップ部モデル５５０との熱の収支（前述のように＋Ｑnip または−ＱpaperPR ）をＱtoPRと置けば、圧力ローラモデル５３０における熱の収支は次式によって表される。なお、シャフト５３ａの温度は室温と同じ（Ｔshaft ＝Ｔa ）であるものと仮定している。
【００４０】
【数５】
2006185174.tif 000007
【００４１】
そこで、圧力ローラモデル５３０は、図８に示すように構成されている。すなわち、ブロック５３１によりＴPRからＴa を減算した値を更にブロック５３２にてＨa 倍した値、及び、ブロック５３３によりＴPRからＴa を減算した値を更にブロック５３４にてＨpr倍した値が、ブロック５３５にてＱtoPR（図８ではＱnip と表記）から減算される。すなわち、ブロック５３５では、ＣPR・ｄＴPR／ｄｔが算出される。この値を、ブロック５３６にてＣPRで割り、更にブロック５３７にて時間ｔで積分することにより、前述のＴPRが得られる。
【００４２】
続いて、ニップ部モデル５５０では、用紙がなくガラ回しもされていないときは熱エネルギの出入りを０と仮定し、ガラ回し時は、前述の係数ｈnip×Ｓnipを比例係数をＨnip と置き換え、用紙があるときは、ｈpaperHR×Ｓnip ，ｈpaperPR×Ｓnipを比例係数ＨpaperHR ，ＨpaperPRと置き換えている。なお、用紙の温度は室温と同じ（Ｔpaper ＝Ｔa ）であるものと仮定している。
【００４３】
こうすることによって、ニップ部モデル５５０は、図９に示すように構成される。なお、このニップ部モデル５５０は、ローラ本体１１からニップ部を介して奪われるエネルギに相当するＱfromHRと、圧力ローラ５３にニップ部を介して供給されるエネルギに相当するＱtoPRとが計算される。
【００４４】
用紙（ｐａｐｅｒ）がなく、ガラ回し（ｒｏｔ）もされていないときは、ブロック５５１に設定された定数「０」がブロック５５２，５５３を介してＱfromHRとして算出され、同じく「０」がブロック５５２，５５４を介してＱtoPRとして算出される。用紙がなく、ガラ回しがなされた場合は、ブロック５５５にてＴHRからＴPRを減算した値を、更にブロック５５６にてＨnip 倍した値が、ＱfromHR，ＱtoPRとして算出される。
【００４５】
更に、ニップ部モデル５５０では前記Ｔpaper ＝Ｔa と仮定しているので、用紙がある場合は、ガラ回しの有無に関わらず、ブロック５６１にてＴHRからＴa を減算した値を、更にブロック５６２にてＨpaperHR 倍した値がＱfromHRとして算出され、ブロック５６３にてＴPRからＴa を減算した値を、更にブロック５６４にて−ＨpaperPR 倍した値がＱtoPRとして算出される。
【００４６】
このように構成された本シミュレーションモデルでは、ローラ本体１１から圧力ローラ５３への熱移動や、ローラ本体１１及び圧力ローラ５３から用紙への熱移動を、良好にシミュレーションすることができる。
＜各種パラメータの設定方法及びその効果＞
次に、前記係数等の各種パラメータの設定方法について、一例を挙げて説明する。なお、各種パラメータの設定方法は、次に挙げる例以外にも種々考えられる。本例では、ＣHRはローラ本体１１の材料の比熱より求める。τs はサーミスタ１３の仕様書より求める。ｈair は自然対流状態での空気への熱伝達係数より求める。Ｑhalogen は、ＴHRの立ち上がりの傾きを実測して求める。τh はＴHRの立ち上がりの遅れを実測して求める。ＣPR ,ｈnipＳnipは、用紙なしの状態におけるガラ回し開始時のＴHR ,ＴPRの温度上昇の傾きを実測して求める。ｈpaperHRＳnip ,ｈpaperPRＳnipは通紙時におけるＴHR ,ＴPRの温度変化を実測して求める。なお、係数ＨPR（ｈPR×ＳPRo ）は０と仮定する。
【００４７】
この設定方法により各種パラメータを設定した場合の前記シミュレーションモデルによる計算結果と、実際の温度変化との比較を、図１０に示す。なお、図１０において、実線が前記シミュレーションモデルによる計算値を表しており、破線が測定値を表している。また、温度の高い方がローラ本体１１の温度ＴHRに対する計算値及び測定値で、温度の低い方が圧力ローラ５３の温度ＴPRに対する計算値及び測定値である。更に、グラフの下端には、ハロゲンランプヒータモデル１００のＯＮ／ＯＦＦの状態も記入した。
【００４８】
図１０に示すように、前記計算値は前記測定値に良好に一致し、前記シミュレーションモデルが極めて有用であることが分かった。なお、図１０において、圧力ローラ５３の温度ＴPRが立ち上がるタイミングがガラ回しの開始タイミングであり、用紙の通過に応じて各温度ＴHR ,ＴPRが波状に変動している。また、前記測定値を測定した実機は、ガラ回し開始後６秒後（グラフにおける約２０秒のタイミング）に他の機構とのタイミング調整のためハロゲンランプヒータ１２を一時ＯＦＦしているが、前記シミュレーションモデルではその動作を省略した。
【００４９】
図１１は、前記シミュレーションモデルを利用して、ブロック９０によるフィードバック制御の効果をシミュレーションした例である。なお、図１１（Ａ）はヒートローラ１の温度ＴHRの変化を表しており、図１１（Ｂ）は消費電力の変化を表している。また、図１１（Ａ），（Ｂ）において、破線は前記フィードバック制御がＯＮ−ＯＦＦ制御の場合を、一点差線はＰ制御の場合を、実線はＰＩ制御の場合を、それぞれ表している。図１１から分かるように、前記シミュレーションモデルを利用すれば、制御法によるヒートローラ１の温度リップルの違いが容易に確認できる。
＜フィードバック制御への応用＞
次に、前記シミュレーションモデルを用いて、定着器５１のハロゲンランプヒータ１２をフィードバック制御する例を説明する。図１２は、その制御系の構成を表すブロック図である。
【００５０】
図１２に示すように、温度制御部９９０（制御手段に相当）はＣＰＵ９９１，ＲＯＭ９９２，ＲＡＭ９９３を備えたマイクロコンピュータとして構成され、ハロゲンランプヒータ１２へ制御信号を入力している。このハロゲンランプヒータ１２の放熱によって加熱された定着器５１の温度（正確にはローラ本体１１の温度）はサーミスタ１３によって検出され、その検出信号は温度制御部９９０に入力されている。
【００５１】
また、この温度制御部９９０は、前述のシミュレーションモデルと同様の、ハロゲンランプヒータモデル１００、及び、定着器モデル５００を備えている。これらのシミュレーションモデルは、ＲＯＭ９９２に記録されたプログラムをＣＰＵ９９１が実行することにより仮想的に構成されるが、図１２では、説明の便宜上、これらのシミュレーションモデルを温度制御部９９０のブロックの外に記載した。
【００５２】
次に、図１３は、この温度制御部９９０によって実行されるフィードバック制御処理を表すフローチャートである。この処理が開始されると、先ず、Ｓ３１にて、ハロゲンランプヒータ１２に予め設定された制御信号が出力され、同時に、ハロゲンランプヒータモデル１００にも同様の制御信号が出力される。
【００５３】
続くＳ３２では、定着器モデル５００により、前述のようにローラ本体１１の温度ＴHR及び圧力ローラ５３の温度ＴPRが計算され、続いて、Ｓ３３にて、サーミスタ１３の検出値が読み込まれる。
【００５４】
続くＳ３４では、前記各処理で読み込まれたローラ本体１１の温度ＴHR，圧力ローラ５３の温度ＴPR，及び，サーミスタ１３の検出値に基づき、制御信号が作成され、ハロゲンランプヒータ１２及びハロゲンランプヒータモデル１００に出力され、処理はＳ３２へ移行する。
【００５５】
従来は、サーミスタ１３の検出値のみに基づいてフィードバック制御を行っていたが、このように、シミュレーションモデルを用いた各種計算値を考慮してフィードバック制御を行うことにより、一層正確な制御を実行することができる。
【００５６】
以上、本発明を実施の形態を挙げて説明したが、前記実施の形態において、ブロック５１２，５３２，５３４，５６２，５６４，５５６による処理が算出処理に相当する。また、本発明は前記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。例えば、前記実施の形態では加熱手段及び圧接手段をいずれもローラ（ヒートローラ１及び圧力ローラ５３）にて構成しているが、加熱手段及び圧接手段の少なくともいずれか一方がベルトであってもよい。
【００５７】
更に、前述の各種処理をパーソナルコンピュータ，マイクロコンピュータ等に実行させるためのプログラムは、ＲＯＭ等の素子の他、フレキシブルディスク，コンパクトディスク，インターネット上のウェブサーバ等の各種記録媒体に記録することができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明が適用されたプリンタの構成を表す断面図である。
【図２】そのプリンタの定着器の構成を表す断面図である。
【図３】用紙がない場合の前記定着器におけるエネルギの出入りを表す説明図である。
【図４】用紙がある場合の前記定着器におけるエネルギの出入りを表す説明図である。
【図５】シミュレーションを行うパーソナルコンピュータの構成を表す説明図である。
【図６】シミュレーションモデルの全体像を表すブロック線図である。
【図７】そのモデルのヒートローラモデルの詳細を表すブロック線図である。
【図８】そのモデルの圧力ローラモデルの詳細を表すブロック線図である。
【図９】そのモデルのニップ部モデルの詳細を表すブロック線図である。
【図１０】前記シミュレーションモデルによる計算値と測定値との比較を表す説明図である。
【図１１】前記シミュレーションモデルによりフィードバック制御の効果をシミュレーションした例を表す説明図である。
【図１２】前記シミュレーションモデルを利用した制御系の構成を表すブロック図である。
【図１３】その制御系におけるフィードバック制御処理を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５９】
１…ヒートローラ        １１…ローラ本体      １３…サーミスタ
５１…定着器            ５３…圧力ローラ      ７０…パーソナルコンピュータ
１００…ハロゲンランプヒータモデル      ３００…サーミスタモデル
５００…定着器モデル    ５１０…ヒートローラモデル    ５３０…圧力ローラモデル
５５０…ニップ部モデル    ９９０…温度制御部
【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】
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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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