(57)【要約】【課題】定着部材の目標温度に対する実際の温度の追従性を向上させることができる定着装置及び画像形成装置を得る。【解決手段】定着装置１００は、定着ベルト１０２と、定着ベルト１０２の温度を検知するサーミスタ１７０と、定着ベルト１０２の検知温度Ｔが目標温度Ｔｇに保たれるようにＰＩＤ制御を行う制御部２０と、を有している。ここで、制御部２０では、検知温度Ｔが目標温度Ｔｇを下回ったとき又は目標温度Ｔｇを下回ることが予測されるときに、ＰＩＤ制御の比例ゲインＫｐを大きくするように設定されている。これにより、比例ゲインＫｐを一定とする構成に比べて、定着ベルト１０２の目標温度Ｔｇに対する実際の温度の追従性を向上させることができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体上の現像剤像を加熱して定着させる無端状の定着部材と、
前記定着部材の温度を検知する温度検知手段と、
前記定着部材の検知温度が記録媒体への現像剤像の定着に適した目標温度に保たれるように前記温度検知手段の検知温度に基づいてＰＩＤ制御により前記定着部材の温度を制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記検知温度が前記目標温度を下回ったとき、又は前記目標温度を下回ることが予測されるときに、前記ＰＩＤ制御の比例ゲインを大きくする定着装置。
【請求項２】
前記定着部材へ向けて記録媒体を加圧する加圧部材と、
定着開始前で前記検知温度が前記目標温度よりも大きくなった後に前記定着部材と前記加圧部材とを接触させる接触手段と、をさらに有し、
前記制御手段は、前記定着部材と前記加圧部材とが接触した後、定められた条件が整ったときに前記比例ゲインを小さくする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記制御手段は、定着動作中において前記検知温度が前記目標温度を上回ったとき、又は前記目標温度を上回ることが予測されるときに、前記比例ゲインを小さくする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
記録媒体に現像剤像を形成する現像剤像形成手段と、
前記現像剤像形成手段で形成された現像剤像を記録媒体に定着する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の定着装置と、
前記比例ゲインの切り替え前に記録媒体を前記現像剤像形成手段から前記定着装置へ搬送する搬送手段と、
を有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の像加熱装置は、定着ベルトの温度制御をＰＩＤ制御で行っており、温度検出器により検出した定着ベルトの加熱開始時の温度（ベルト温度）に応じて、ＰＩＤ演算の演算式の比例係数Ｋｐを変更している。
【０００３】
特許文献２の加熱定着装置は、定着ローラを加熱するヒータの切替温度値が複数（多段に）設定されている。そして、定着ローラの検出温度値とヒータの切替温度値との差に比例した比例動作、各温度値の差の積分値に比例した積分動作、及び各温度値の差の微分値に比例した微分動作を行って、ヒータによる定着ローラの加熱温度を制御目標温度値に合わせている。
【０００４】
特許文献３の加熱装置は、フィルム状の定着体をセラミックヒータで加熱する加熱装置において、電源からセラミックヒータへの電力供給をＰＩＤ制御で行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２５７９４５号公報
【特許文献２】特開平９−２５８６０１号公報
【特許文献３】特開平１１−２８２３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、定着部材の目標温度に対する実際の温度の追従性を向上させることができる定着装置及び画像形成装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る定着装置は、記録媒体上の現像剤像を加熱して定着させる無端状の定着部材と、前記定着部材の温度を検知する温度検知手段と、前記定着部材の検知温度が記録媒体への現像剤像の定着に適した目標温度に保たれるように前記温度検知手段の検知温度に基づいてＰＩＤ制御により前記定着部材の温度を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記検知温度が前記目標温度を下回ったとき、又は前記目標温度を下回ることが予測されるときに、前記ＰＩＤ制御の比例ゲインを大きくする。
【０００８】
本発明の請求項２に係る定着装置は、前記定着部材へ向けて記録媒体を加圧する加圧部材と、定着開始前で前記検知温度が前記目標温度よりも大きくなった後に前記定着部材と前記加圧部材とを接触させる接触手段と、をさらに有し、前記制御手段は、前記定着部材と前記加圧部材とが接触した後、定められた条件が整ったときに前記比例ゲインを小さくする。
【０００９】
本発明の請求項３に係る定着装置は、前記制御手段は、定着動作中において前記検知温度が前記目標温度を上回ったとき、又は前記目標温度を上回ることが予測されるときに、前記比例ゲインを小さくする。
【００１０】
本発明の請求項４に係る画像形成装置は、記録媒体に現像剤像を形成する現像剤像形成手段と、前記現像剤像形成手段で形成された現像剤像を記録媒体に定着する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の定着装置と、前記比例ゲインの切り替え前に記録媒体を前記現像剤像形成手段から前記定着装置へ搬送する搬送手段と、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明は、ＰＩＤ制御の比例ゲインを変更しない構成に比べて、定着部材の目標温度に対する実際の温度の追従性を向上させることができる。
【００１２】
請求項２の発明は、ＰＩＤ制御の比例ゲインを変更しない構成に比べて、加圧部材の接触による定着部材の温度低下を抑制しつつ、定着部材の温度が上昇しすぎるのを防止することができる。
【００１３】
請求項３の発明は、ＰＩＤ制御の比例ゲインを変更しない構成に比べて、定着しながら短時間で定着部材の温度を目標温度に近づけることができる。
【００１４】
請求項４の発明は、ＰＩＤ制御の比例ゲインを変更しない構成に比べて、定着後の画像の光沢むらを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体図である。
【図２】本発明の実施形態に係る画像形成ユニットの構成図である。
【図３】（Ａ）本発明の実施形態に係る定着装置の構成図である。（Ｂ）本発明の実施形態に係る定着ベルトの断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るリトラクト機構部の構成図である。
【図５】本発明の実施形態に係るサーミスタ、制御回路、通電回路、及び励磁コイルの接続状態を示す模式図である。
【図６】（Ａ）本発明の実施形態に係る制御回路におけるＰＩＤ制御の比例ゲインＫｐの変更状態を示すグラフである。（Ｂ）本発明の実施形態に係るリトラクト機構部の動作タイミング及びニップ部Ｎへの記録用紙Ｐの進入タイミングを示すチャート図である。
【図７】本発明の実施形態に係るＰＩＤ制御による定着ベルトの温度追従状態と比較例のＰＩＤ制御による定着ベルト温度追従状態を示すグラフである。
【図８】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）時点ｔ２、ｔ３、ｔ４前後において、本発明の実施形態に係るＰＩＤ制御による定着ベルトの温度追従状態と比較例のＰＩＤ制御による定着ベルト温度追従状態とを比較したグラフである。
【図９】（Ａ）比較例のＰＩＤ制御における比例ゲインＫｐの変更状態を示すグラフである。（Ｂ）比較例のＰＩＤ制御による定着ベルトの温度追従状態を示すグラフである。（Ｃ）比較例におけるリトラクト機構部の動作タイミング及びニップ部Ｎへの記録用紙Ｐの進入タイミングを示すチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の第１実施形態に係る排紙装置及び画像形成装置の一例について説明する。
【００１７】
図１には、第１実施形態の一例としての画像形成装置１０が示されている。画像形成装置１０は、上下方向（図示の矢印Ｙ方向）の下側から上側へ向けて、記録用紙Ｐが収容される用紙収容部１２と、用紙収容部１２の上に設けられ用紙収容部１２から供給される記録用紙Ｐに画像形成を行う画像形成部１４と、画像形成部１４の左上側に一体的に設けられ画像形成された記録用紙Ｐを排出する排出部１６と、排出部１６の上に設けられ読取原稿Ｇを読み取る原稿読取部１８と、画像形成部１４内に設けられ画像形成装置１０の各部の動作を制御する制御手段の一例としての制御部２０と、を含んで構成されている。なお、以後の説明では、画像形成装置１０の上下方向を矢印Ｙ方向、水平方向を矢印Ｘ方向と記載する。また、左、右と記載するときは、画像形成装置１０を正面から見た場合の左、右を表している。
【００１８】
用紙収容部１２は、記録媒体の一例としてのサイズの異なる記録用紙Ｐが収容される第１収容部２２、第２収容部２４、第３収容部２６、及び第４収容部２８が矢印Ｙ方向に並んで設けられている。第１収容部２２、第２収容部２４、第３収容部２６、及び第４収容部２８には、収容された記録用紙Ｐを画像形成装置１０内に設けられた搬送路３０に送り出す送り出しロール３２が設けられており、搬送路３０における送り出しロール３２よりも下流側には、記録用紙Ｐを一枚ずつ搬送するそれぞれ一対の搬送ロール３４及び搬送ロール３６が設けられている。また、搬送路３０における記録用紙Ｐの搬送方向で搬送ロール３６よりも下流側で且つ画像形成部１４内には、記録用紙Ｐを一端停止させると共に、決められたタイミングで二次転写部３７（詳細は後述する）へ送り出す位置合せロール３８が設けられている。
【００１９】
画像形成部１４は、装置本体である筐体１６Ａを有している。筐体１６Ａは、画像形成装置１０の正面視で画像形成部１４の左上部が中央上部及び右上部よりも上側に突出されている。そして、排出部１６の上端に原稿読取部１８の左端部が結合されている。これにより、画像形成装置１０には、画像形成部１４の上面、原稿読取部１８の下面、及び排出部１６の右側面で囲まれた排出領域１９が形成されている。排出領域１９では、排出部１６からの記録用紙Ｐの排出及び積載が行われる。
【００２０】
画像形成部１４の搬送路３０を挟んで第４収容部２８の搬送ロール３６と反対側には、画像形成装置１０の正面視で左側面に設けられた折り畳み式の手差給紙部３９から搬送路３０へ記録用紙Ｐが搬送される予備搬送路４０が設けられている。予備搬送路４０には、手差給紙部３９の記録用紙Ｐを予備搬送路４０に送り出す送り出しロール４２と、送り出しロール４２よりも下流側に設けられ記録用紙Ｐを一枚ずつ搬送する複数の搬送ロール４４とが設けられており、予備搬送路４０の下流側端部は搬送路３０に接続されている。
【００２１】
また、画像形成部１４で搬送路３０における二次転写部３７よりも下流側には、詳細を後述する定着装置１００が設けられている。定着装置１００は、記録用紙Ｐ上の現像剤（トナー）を加熱する定着ベルト１０２と、定着ベルト１０２に向けて記録用紙Ｐを加圧する加圧ロール１０４とを有しており、記録用紙Ｐが定着ベルト１０２と加圧ロール１０４との接触部であるニップ部Ｎ（図３（Ａ）参照）を通過すると、トナーが溶融、凝固して記録用紙Ｐにトナー画像が定着されるようになっている。
【００２２】
図１、２に示すように、画像形成部１４の中央には、黒（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色のトナーを組合せて記録用紙Ｐにトナー画像（現像剤像）を形成する現像剤像形成手段の一例としての画像形成ユニット６０が設けられている。画像形成ユニット６０は、潜像を保持する潜像保持体としての感光体６２Ｋ、６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃが、黒（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色のトナーに対応して設けられている。なお、以後の説明では、Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃを区別する必要がある場合は、数字の後にＫ、Ｙ、Ｍ、Ｃのいずれかの英字を付して説明し、同様の構成でＫ、Ｙ、Ｍ、Ｃを区別する必要がない場合は、Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃの記載を省略する。
【００２３】
感光体６２Ｋ、６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃは、この順番で図示の右斜め上方に向けて並んでおり、それぞれ矢印ｂ方向（図示の反時計回り方向）に回転すると共に光照射によって形成される静電潜像を外周面に保持するようになっている。また、各感光体６２Ｋ、６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃの周囲には、矢印ｂ方向に沿って順に、帯電ロール６６、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）ヘッド６８、現像器７２、中間転写ベルト６４（一次転写ロール７４）、及びクリーニングロール７６が設けられている。
【００２４】
帯電ロール６６は、一例として、ステンレス鋼製の軸部の周囲に導電性弾性層、中間層、及び表面樹脂層を含む複数の層（いずれも図示省略）が形成された構成となっている。また、帯電ロール６６は、外周面が感光体６２の表面層と接触して従動するように軸部が回転可能に設けられており、電圧印加部（図示省略）から電圧が印加されることにより生じる放電により、感光体６２の外周面を帯電させるようになっている。
【００２５】
ＬＥＤヘッド６８は、帯電ロール６６により帯電した感光体６２の外周面に各トナー色に対応した光を照射（露光）して静電潜像を形成するようになっている。なお、感光体６２への露光手段として、Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃの４色共通でレーザ光をポリゴンミラーで走査する方式を用いてもよい。
【００２６】
現像器７２は、感光体６２に形成された潜像へ現像剤を供給して現像剤像（トナー画像）を形成する現像ロール７１と、現像ロール７１へ現像剤を循環搬送する搬送部材７３Ａ及び７３Ｂとを有している。なお、現像剤としては、主にトナーとキャリアを含む二成分現像剤、トナーを主とする一成分現像剤のいずれを用いても良い。
【００２７】
中間転写ベルト６４は、無端状に形成されており、二次転写部３７に設けられたベルト搬送ロール８２と、ベルト搬送ロール８２の右下方に設けられたベルト搬送ロール８４と、ベルト搬送ロール８２の右斜め上方に設けられモータ（図示省略）で駆動される駆動ロール８６とに巻き掛けられて矢印ａ方向（図示の時計回り方向）に周回移動可能に支持されている。中間転写ベルト６４の外周面は、トナー画像が転写される転写面とされており、中間転写ベルト６４の駆動ロール８６からベルト搬送ロール８４までの転写面に感光体６２Ｋ、６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃの外周面が接触している。
【００２８】
一方、中間転写ベルト６４を挟んで感光体６２Ｋ、６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃの反対側には、一次転写ロール７４（７４Ｋ、７４Ｙ、７４Ｍ、７４Ｃ）が設けられている。一次転写ロール７４は、中間転写ベルト６４の内周面に接触しており、電圧印加部（図示省略）から電圧が印加されることで、接地された感光体６２との電位差により、感光体６２のトナー画像を中間転写ベルト６４の転写面へ一次転写させるようになっている。これにより、中間転写ベルト６４が１周する間に中間転写ベルト６４上に各トナー画像が重ねて転写される。
【００２９】
また、中間転写ベルト６４を挟んでベルト搬送ロール８４と反対側には、トナー濃度検出センサ８８が設けられている。トナー濃度検出センサ８８は、中間転写ベルト６４の転写面に転写されたトナー画像の濃度を検出する機能を有している。さらに、中間転写ベルト６４を挟んで駆動ロール８６と反対側には、二次転写後の中間転写ベルト６４の転写面に残留したトナー等を清掃する清掃部材９２が設けられている。
【００３０】
二次転写部３７は、中間転写ベルト６４が巻き掛けられたベルト搬送ロール８２と、中間転写ベルト６４を挟んでベルト搬送ロール８２と反対側に設けられた搬送手段の一例としての二次転写ロール８９とで構成されている。ベルト搬送ロール８２又は二次転写ロール８９には、電圧印加部（図示省略）から電圧が印加されるようになっており、ベルト搬送ロール８２と二次転写ロール８９との電位差により、中間転写ベルト６４上のトナー画像が記録用紙Ｐ上に二次転写されるようになっている。なお、二次転写ロール８９は、詳細を後述する時点ｔ２以降での比例ゲインＫｐの切り替え前に、記録用紙Ｐを画像形成ユニット６０から定着装置１００へ搬送するようになっている。
【００３１】
図１に示すように、画像形成部１４の清掃部材９２よりも右側には、黒（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各トナーを収容するトナーカートリッジ７７Ｋ、７７Ｙ、７８Ｍ、７８Ｃが交換可能に設けられている。また、画像形成部１４の搬送路３０よりも左側には、記録用紙Ｐの両面に画像形成を行うために記録用紙Ｐが搬送及び反転される両面搬送路９４が設けられている。
【００３２】
両面搬送路９４は、搬送路３０における記録用紙Ｐの搬送方向で定着装置１００よりも下流側に設けられた搬送ロール９５と、搬送ロール９５よりも下流側に設けられ回転方向が切り換え可能とされた搬送ロール９６との間に一端が接続されており、他端が位置合せロール３８の上流側に接続されている。また、両面搬送路９４には、搬送ロール９６から送り込まれる記録用紙Ｐを位置合せロール３８へ向けて搬送する複数の搬送ロール９７が設けられている。これにより、両面画像形成時には、定着装置１００で表面側にトナー画像が定着された記録用紙Ｐが、搬送ロール９６の逆回転及び経路切り替え部材（図示省略）により両面搬送路９４に進入し、再度位置合せロール３８に進入することで、記録用紙Ｐの表裏が反転されるようになっている。
【００３３】
排出部１６における搬送ロール９５よりも下流側で、搬送路３０から排出領域１９側へ分岐された搬送路３１には、画像形成部１４の上部に設けられた下置台５２へ記録用紙Ｐを排出する下排出ロール５４が設けられている。そして、下排出ロール５４に隣接する位置には、下置台５２上に積載された記録用紙Ｐの積載高さを検知するための下検知部５５が設けられている。また、排出部１６Ａにおける搬送ロール９５よりも下流側の搬送路３０には、下置台５２の上方に設けられた上置台５６へ記録用紙Ｐを排出する上排出ロール５７が設けられている。そして、上排出ロール５７に隣接する位置には、上置台５６上に積載された記録用紙Ｐの積載高さを検知するための上検知部５８が設けられている。
【００３４】
一方、原稿読取部１８は、読取原稿Ｇを１枚ずつ自動で搬送する原稿搬送装置４５と、原稿搬送装置４５の下側に配置され１枚の読取原稿Ｇが載せられるプラテンガラス４７と、原稿搬送装置４５によって搬送された読取原稿Ｇ又はプラテンガラス４７に載せられた読取原稿Ｇを読み取る原稿読取装置４９とが設けられている。原稿搬送装置４５は、一対の搬送ロール４６が複数配置された自動搬送路４８を有しており、自動搬送路４８の一部は記録用紙Ｐがプラテンガラス４７上を通るように配置されている。また、原稿読取装置４９は、プラテンガラス４７の左端部に静止した状態で原稿搬送装置４５によって搬送された読取原稿Ｇを読み取り、又は矢印Ｘ方向に移動しながらプラテンガラス４７に載せられた読取原稿Ｇを読み取るようになっている。
【００３５】
次に、定着装置１００の詳細について説明する。
【００３６】
図３（Ａ）に示すように、定着装置１００は、記録用紙Ｐの進入又は排出を行うための開口が形成された筐体１２２を備えている。筐体１２２の内部には、矢印Ｄ方向へ回転する定着部材の一例としての無端状の定着ベルト１０２が設けられている。定着ベルト１０２は、両端部を塞ぐようにしてキャップ部材（図示省略）が取り付けられており、このキャップ部材がベアリング（図示省略）で回転可能に支持されている。また、定着ベルト１０２は、図３（Ｂ）に示すように、内側から外側に向けて基層１２６、発熱層１２８、保護層１３０、弾性層１３２、及び離型層１３４で構成されており、これらが積層され一体となっている。
【００３７】
基層１２６は、定着ベルト１０２の強度を保持するベースとなるもので、一例として、ポリイミド（ＰＩ）で構成されている。なお、基層１２６の他の例として、非磁性ステンレスを用いてもよい。発熱層１２８は、磁界Ｈ（図３（Ａ）参照）を打ち消す磁界を生成するように渦電流が流れる電磁誘導作用により発熱する金属材料であり、一例として、銅を用いている。そして、保護層１３０は、合成樹脂で構成され、一例として、基層１２６と同じポリイミドで構成されている。
【００３８】
弾性層１３２は、優れた弾性と耐熱性が得られる等の観点から、シリコン系ゴム、又はフッ素系ゴムが用いられ、本実施形態では一例として、シリコンゴムを用いている。また、離型層１３４は、記録用紙Ｐ上で溶融されたトナー画像Ｇ（図３（Ａ）参照）との接着力を弱めて、記録用紙Ｐを定着ベルト１０２から剥離し易くするために設けられる。本実施形態では一例として、離型層１３４をＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂）で形成している。
【００３９】
図３（Ａ）に示すように、定着ベルト１０２の外周面と対向する位置には、絶縁性の材料で構成されたボビン１０８が配置されている。ボビン１０８は、定着ベルト１０２の外周面に倣った円弧状に形成されており、定着ベルト１０２と反対側に凸部１０８Ａが設けられている。そして、ボビン１０８には、励磁コイル１１０が凸部１０８Ａを中心として軸方向（図３（Ａ）の紙面奥行き方向）に複数回巻き回されている。また、励磁コイル１１０を間にしてボビン１０８と反対側には、ボビン１０８の円弧状に倣って円弧状に形成されたフェライト系の磁性体からなる磁性コア１１２が配置され、ボビン１０８に支持されている。
【００４０】
定着ベルト１０２の内側には、一例として、非磁性体であるアルミニウムで形成された固定部材１１４が、定着ベルト１０２と非接触状態で配置され、両端が筐体１２２に固定されている。固定部材１１４は、定着ベルト１０２の内周面と対向して円弧状に形成された円弧部１１４Ａと、柱状に形成された柱部１１４Ｂとが一体成形された形状となっている。また、円弧部１１４Ａの外周面には、磁性コア１１２と同様の材質で構成された磁性コア１１６が取り付けられている。磁性コア１１６は、定着ベルト１０２と非接触状態となっており、この磁性コア１１６と磁性コア１１２との間で、定着ベルト１０２を貫通した磁界Ｈによる閉磁路が形成され、磁界Ｈが強められるようになっている。
【００４１】
さらに、固定部材１１４の柱部１１４Ｂの端面には、定着ベルト１０２を内側から支持する支持部材１１８が固定されている。支持部材１１８は、一例として、ウレタンゴムで構成されており、一端面が定着ベルト１０２の内周面と接触して定着ベルトを外方向へ押圧している。
【００４２】
一方、定着ベルト１０２の外周面と対向する位置には、定着ベルト１０２及び記録用紙Ｐを支持部材１１８に向けて加圧するとともに、モータ及びギアからなる駆動機構（図示省略）により矢印Ｅ方向に回転する加圧部材の一例としての加圧ロール１０４が設けられている。この加圧ロール１０４と定着ベルト１０２との回転により、記録用紙Ｐが矢印ＩＮ方向に進入し、矢印ＯＵＴ方向に排出されるようになっている。
【００４３】
加圧ロール１０４は、一例として、アルミニウムからなる芯金１０６の周囲に、シリコンゴム及びＰＦＡが被覆された構成となっている。また、加圧ロール１０４は、後述するリトラクト機構部１４０（図４参照）によって矢印Ａ方向（定着ベルト１０２に近づく方向）又は矢印Ｂ方向（定着ベルト１０２から離れる方向）に移動可能となっており、矢印Ａ方向に移動して定着ベルト１０２の外周面と接触して加圧し、又は矢印Ｂ方向に移動して定着ベルト１０２の外周面から離れるようになっている。
【００４４】
次に、リトラクト機構部１４０について説明する。
【００４５】
図４には、定着装置１００の定着開始前で定着ベルト１０２の検知温度Ｔが目標温度Ｔｇ（検知温度Ｔ及び目標温度Ｔｇについては後述する）よりも大きくなった後に、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４とを接触させる接触手段の一例としてのリトラクト機構部１４０が示されている。リトラクト機構部１４０は、一例として、へ字状の板金で構成されたアーム部材１４２を有している。アーム部材１４２は、加圧ロール１０４の両端部を回転可能に支持するベアリング（図示省略）が固定されており、筐体１２２の内側で加圧ロール１０４の両端部に立設された一対の側板１４４に、円柱状の支持ピン１４６によって矢印Ｒ１方向に揺動可能に支持されている。
【００４６】
側板１４４の一方の側面上部には、円柱状のシャフト１４８が側板１４４の側面と平行に設けられている。シャフト１４８は、一方の端部（図示の右端）が、側板１４４の一方の側面にコ字状に設けられた固定部１５０の孔部１５１に固定されており、他方の端部（図示の左端）が、側板１４４に設けられた固定部（図示省略）に固定されている。
【００４７】
また、アーム部材１４２における支持ピン１４６とは反対側の端部には、シャフト１４８が挿通可能な大きさの孔部１４９が形成されたコ字状の被付勢部１５２が設けられている。ここで、シャフト１４８は、バネ１５４に挿通されると共に孔部１４９に挿通された状態で固定されており、固定部１５０と被付勢部１５２との間にバネ１５４が配置されている。これにより、被付勢部１５２がバネ１５４の付勢力により図示の左側へ付勢され、アーム部材１４２は、図示の左側へ付勢されている。そして、加圧ロール１０４が定着ベルト１０２から離れるようになっている。
【００４８】
一方、アーム部材１４２に隣接する位置には、円柱状の支持ピン１５８を軸として矢印Ｒ２方向へ揺動する偏芯カム１５６が設けられている。偏芯カム１５６は、予め設定された歯数のギア部１６２が設けられており、ギア部１６２には、予め設定された歯数の駆動ギア１６４が噛み合っている。また、駆動ギア１６４は、制御部２０（図１参照）からの指示により、電源（図示省略）によって駆動される駆動モータ１６６の正転（図示の反時計回り）、逆転（図示の反時計回り）によって、偏芯カム１５６を揺動するようになっている。
【００４９】
ここで、駆動モータ１６６が正転ＯＮとなり、駆動ギア１６４が正転方向へ回転すると、偏芯カム１５６は図示の右側に揺動する。これにより、偏芯カム１５６がアーム部材１４２の屈曲部位である接触部１６０と接触して、アーム部材１４２を定着ベルト１０２側へ揺動させ、加圧ロール１０４が定着ベルト１０２に接触してニップ部Ｎ（図３（Ａ）参照）を形成する。また、駆動モータ１６６が逆転ＯＮとなり、駆動ギア１６４が逆転方向へ回転すると、偏芯カム１５６は図示の左側に揺動する。これにより、偏芯カム１５６がアーム部材１４２の接触部１６０から離れ、アーム部材１４２がバネ１５４で図示の左側へ付勢されて、加圧ロール１０４が定着ベルト１０２から離れる。
【００５０】
次に、定着ベルト１０２の温度検知について説明する。
【００５１】
図３（Ａ）に示すように、定着ベルト１０２の表面で励磁コイル１１０と対向しない領域であり且つ記録用紙Ｐの排出側の領域には、定着ベルト１０２表面の温度を検知する温度検知手段の一例としてのサーミスタ１７０が設けられている。サーミスタ１７０は、定着ベルト１０２表面から与えられる熱量に応じて抵抗値が変化することで、定着ベルト１０２表面の温度を計測する。また、サーミスタ１７０の取り付け位置は、記録用紙Ｐのサイズの大小によって定着ベルト１０２の温度検知（測定値）が変わらないように、定着ベルト１０２の軸方向（図示の奥行き方向）の中央部となっている。なお、記録用紙Ｐは、一例として、定着ベルト１０２の軸方向中央を中心として搬送されるため、ここではサーミスタ１７０を定着ベルト１０２の軸方向中央部に配置している。
【００５２】
図５に示すように、サーミスタ１７０は、配線１７１を介して、前述の制御部２０（図１参照）の内部に設けられた制御回路１７２に接続されている。また、制御回路１７２は、配線１７３を介して通電回路１７４に接続されており、通電回路１７４は、配線１７５、１７６を介して前述の励磁コイル１１０に接続されている。
【００５３】
制御回路１７２は、概略として、サーミスタ１７０から送られた電気量に基づいて定着ベルト１０２表面の温度を検知（測定）し、この検知温度Ｔと、予め記憶させてある目標温度Ｔｇとを比較する。そして、検知温度Ｔが目標温度Ｔｇよりも低い場合は、通電回路１７４を駆動して励磁コイル１１０に通電し、磁気回路としての磁界Ｈ（図３（Ａ）参照）を発生させる。一方、検知温度Ｔが目標温度Ｔｇよりも高い場合は、通電回路１７４による通電を制御するようになっている。なお、目標温度Ｔｇは、狙いとしている温度の中央値、下限値、上限値のいずれの設定であってもよい。
【００５４】
ここで、図３（Ａ）及び図５に示すように、定着装置１００では、制御回路１７２からの電気信号に基づいて通電回路１７４が駆動され、励磁コイル１１０に交流電流が供給されると、励磁コイル１１０の周囲に磁気回路としての磁界Ｈ（図３（Ａ）参照）が生成消滅を繰り返して、磁性コア１１２と磁性コア１１６との間で磁界Ｈの閉磁路が形成される。そして、磁界Ｈが定着ベルト１０２の発熱層１２８を横切ると、磁界Ｈの変化を妨げる磁界が生じるように発熱層１２８に渦電流（図示せず）が発生し、発熱層１２８は、表皮抵抗及び発熱層１２８を流れる渦電流の大きさに比例して発熱する。このようにして、定着ベルト１０２は、電磁誘導作用により加熱されるようになっている。
【００５５】
次に、定着ベルト１０２の温度制御の詳細な設定について説明する。
【００５６】
制御部２０（図１参照）は、定着ベルト１０２の目標温度Ｔｇへの追従性を高めるためにＰＩＤ制御を行う機能を有している。本実施形態におけるＰＩＤ制御は、目標温度Ｔｇと検知温度Ｔとの差（偏差）に対して線形に出力を制御する比例制御Ｐ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）と、偏差が小さいときに温度変更にブレーキを掛けると共に残偏差を抑えて０に近づける積分制御Ｉ（Ｉｎｔｅｇｒａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）と、急激に偏差が大きくなったとき、偏差の変化速度（時間微分）に比例して出力を返し、比例動作より急激に温度を変更する微分動作Ｄ（Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）と、を行う３つの演算式を用いて温度制御するものである。
【００５７】
ＰＩＤ制御の基本式は、操作量（ここでは温度）をＭ、時間ｔに対する偏差の関数をｅ（ｔ）、比例ゲインをＫｐ、積分時間をｔｉ、微分時間をｔｄとして、（１）式で与えられる。なお、比例ゲインＫｐは、限界感度法に基づいて設定される。
【００５８】
【数１】
2011253062.tif 000003
【００５９】
図７には、本実施形態に係るＰＩＤ制御による定着ベルト１０２の温度追従状態のグラフＣと、後述する比較例のＰＩＤ制御による定着ベルト１０２の温度追従状態のグラフＢとが示されている。ここで、図７の横軸において、定着装置１００の使用開始前に定着ベルト１０２（図３（Ａ）参照）を昇温させるときの開始時設定温度Ｔｓから、前述の目標温度Ｔｇへ、定着ベルト１０２の目標とする温度を設定変更する時点をｔ１で表している。なお、開始時設定温度Ｔｓとは、この温度を超えると定着装置１００における定着が可能となる温度であり、且つ制御部２０（図１参照）が画像形成（定着）の指令を受付ける温度のことである。
【００６０】
また、図７では、リトラクト機構部１４０（図４参照）の動作により定着ベルト１０２と加圧ロール１０４とが接触した後、予め定められた条件が整った時点をｔ２で表している。なお、本実施形態では、予め定められた条件の一例として、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４とが接触した後に設定時間Δｔ（図６（Ｂ）の時間Δｔ）が経過することを条件としている。
【００６１】
さらに、図７では、定着動作中に定着ベルト１０２の検知温度Ｔが目標温度Ｔｇを下回った時点、又は目標温度Ｔｇを下回ることが予測される時点をｔ３で表している。そして、定着動作中に検知温度Ｔが目標温度Ｔｇを上回った時点、又は目標温度Ｔｇを上回ることが予測される時点をｔ４で表し、定着動作の終了時点をｔ５で表している。
【００６２】
また、図６（Ｂ）には、リトラクト機構部１４０の動作タイミング及び定着装置１００への記録用紙Ｐの通紙タイミングのチャートが示されている。図６（Ｂ）において、時点ｔ１から時点ｔ２までの間の一部の時間で設定されているチャートＡが、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４とが接触するタイミングを表しており、時点ｔ２から時点ｔ５までの間で間隔をあけて設定されている複数のチャートＢが、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４とのニップ部Ｎを記録用紙Ｐが通過するタイミングの一例を表している。なお、時点ｔ１から時点ｔ２までの間で接触した定着ベルト１０２及び加圧ロール１０４は、時点ｔ５まで接触している。
【００６３】
一方、図６（Ａ）には、制御回路１７２（制御部２０：図５参照）におけるＰＩＤ制御の比例ゲインＫｐの各時点における変更状態がグラフで示されている。ここで、制御部２０では、比例ゲインＫｐの設定の一例として、前述の時点ｔ１において比例ゲインがＫｐ０からＫｐ１に切り替えられ、時点ｔ２において比例ゲインがＫｐ１からＫｐ２に切り替えられるようになっている。さらに、時点ｔ３において比例ゲインがＫｐ２からＫｐ３に切り替えられ、時点ｔ４において比例ゲインがＫｐ３からＫｐ１に切り替えられるように設定されている。なお、本実施形態では、各比例ゲインの大小関係がＫｐ２＜Ｋｐ１＜Ｋｐ３＜Ｋｐ０となっている。
【００６４】
このように、制御部２０では、定着ベルト１０２と加圧ロール１０４とが接触してから設定時間Δｔが経過したとき（時点ｔ２）に、比例ゲインをＫｐ１からＫｐ２に小さくしており、検知温度Ｔが目標温度Ｔｇを下回ったとき、又は目標温度Ｔｇを下回ることが予測されるとき（時点ｔ３）に、比例ゲインをＫｐ２からＫｐ３へ大きくしている。さらに、制御部２０では、検知温度Ｔが目標温度Ｔｇを上回ったとき、又は目標温度Ｔｇを上回ることが予測されるとき（時点ｔ４）に、比例ゲインをＫｐ３からＫｐ１へ小さくしている。
【００６５】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００６６】
まず、画像形成装置１０における画像形成工程について説明する。
【００６７】
図１に示すように、画像形成装置１０が作動すると、画像処理装置（図示省略）又は外部から、黒（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色の画像データがＬＥＤヘッド６８（図２参照）に出力される。続いて、ＬＥＤヘッド６８から画像データに応じて出射された光は、帯電ロール６６により帯電された感光体６２の外周面（表面）を露光し、各感光体６２の表面には各色の画像データに対応した静電潜像が形成される。さらに、各感光体６２の表面に形成された静電潜像は、各現像器７２によってトナー画像として現像される。そして、各感光体６２の表面のトナー画像は、一次転写ロール７４によって中間転写ベルト６４に順次多重転写される。
【００６８】
一方、用紙収容部１２から送り出され、搬送路３０を搬送されてきた記録用紙Ｐは、位置合せロール３８により、中間転写ベルト６４への各トナー画像の多重転写とタイミングを合わせて二次転写部３７に搬送される。そして、中間転写ベルト６４上に多重転写されたトナー画像は、二次転写部３７に搬送されてきた記録用紙Ｐ上に二次転写ロール８９によって二次転写される。
【００６９】
続いて、トナー画像が転写された記録用紙Ｐは、定着装置１００へ搬送される。そして、定着装置１００では、トナー画像が定着ベルト１０２及び加圧ロール１０４によって加熱、加圧されることで記録用紙Ｐに定着される。さらに、トナー画像が定着された記録用紙Ｐは、排出部１６から下置台５２又は上置台５６へ排出される。なお、記録用紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着装置１００で表面に画像定着を行った後、この記録用紙Ｐの下端を搬送ロール９６から両面搬送路９４に送り込むと共に位置合せロール３８（搬送路３０）へ送り出すことで、記録用紙Ｐの先端と後端を入れ替える。そして、記録用紙Ｐの裏面の画像形成及び定着を行う。
【００７０】
ここで、本実施形態の定着装置１００に対する比較例について説明する。なお、比較例の定着装置（図示省略）は、本実施形態の定着装置１００と機械的には同じ構成を用いているが、制御部２０における比例ゲインＫｐの設定が異なっている。
【００７１】
図９（Ａ）に示すように、比較例では、時点０から時点ｔ１までの比例ゲインがＫｐ０、時点ｔ１から時点ｔ５までの比例ゲインがＫｐ４で設定されている。なお、Ｋｐ４は、Ｋｐ１＜Ｋｐ４＜Ｋｐ３＜Ｋｐ０となる大きさで設定されている。ここで、図９（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、比較例では、開始時設定温度Ｔｓを目標として通電回路１７４（図５参照）により通電が行われ、定着ベルト１０２が昇温される。なお、このとき、加圧ロール１０４は定着ベルト１０２から離れた状態となっている。
【００７２】
続いて、時点ｔ１となったとき（画像形成指示が制御部２０に来たとき）、定着ベルト１０２の目標となる設定温度が開始時設定温度Ｔｓから目標温度Ｔｇに切り替えられる（グラフＡ）と共に、比例ゲインがＫｐ０からＫｐ４に切り替えられ、定着ベルト１０２の昇温（グラフＢ）がピーク温度Ｔ１まで継続される。そして、時点ｔ１から時点ｔ２までの間においてリトラクト機構部１４０（図４参照）が作動され、加圧ロール１０４が移動して定着ベルト１０２表面に接触する。これにより、定着ベルト１０２の熱量の一部が加圧ロール１０４に奪われ、定着ベルト１０２の温度がピーク温度Ｔ１から低下する。
【００７３】
ここで、図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）には、前述の時点ｔ２、ｔ３、ｔ４前後において、本発明の実施形態に係るＰＩＤ制御による定着ベルト１０２の温度追従状態のグラフＣの一部と、比較例のＰＩＤ制御による定着ベルト１０２の温度追従状態のグラフＢの一部とが示されている。比較例では、時点ｔ１からｔ５（図９（Ｂ）参照）までの間で比例ゲインＫｐ４を切り替えないので、図８（Ａ）に示すように、時点ｔ２後に本実施形態に対して温度勾配が大きくなってしまう。
【００７４】
また、比較例では、図８（Ｂ）に示すように、時点ｔ３後に目標温度Ｔｇに対して温度が下がりすぎとなるため、図９（Ｂ）に示すように、時点ｔ３から時点ｔ４までの間で温度がＴ３（＜Ｔｇ）まで下がってしまう。さらに、比較例では、図８（Ｃ）に示すように、時点ｔ４後に目標温度Ｔｇに対して温度が上がりすぎとなるため、図９（Ｂ）に示すように、時点ｔ４から時点ｔ５までの間で温度がＴ４（＞Ｔｇ）まで上がってしまう。このように、比較例では、目標温度Ｔｇに近づく時点が時点ｔ４からさらに複数枚の記録用紙Ｐを通紙した後となってしまう。
【００７５】
次に、本実施形態の定着装置１００の作用について説明する。
【００７６】
図４及び図７に示すように、本実施形態の定着装置１００では、制御部２０（図１参照）により、時点ｔ１となるまでは比例ゲインがＫｐ０とされており、開始時設定温度Ｔｓを目標として通電回路１７４（図５参照）により通電が行われ、定着ベルト１０２が昇温される。なお、このとき、加圧ロール１０４は定着ベルト１０２から離れた状態となっている。
【００７７】
続いて、時点ｔ１となったとき、定着ベルト１０２の目標となる温度が開始時設定温度Ｔｓから目標温度Ｔｇに切り替わると共に、比例ゲインがＫｐ０からＫｐ１に変更される。そして、定着ベルト１０２の昇温がピーク温度Ｔ１まで継続される。続いて、時点ｔ１から時点ｔ２までの間において、リトラクト機構部１４０（図４参照）が作動され、加圧ロール１０４が移動して定着ベルト１０２表面に接触する。これにより、定着ベルト１０２の熱量の一部が加圧ロール１０４に奪われ、定着ベルト１０２の温度がピーク温度Ｔ１から低下する。そして、時点ｔ２後は、前述の画像形成工程を経てトナー画像が転写された記録用紙Ｐが、定着装置１００に搬送される。
【００７８】
ここで、図６（Ａ）及び図８（Ａ）に示すように、本実施形態では、時点ｔ２（定着ベルト１０２の温度Ｔ２（＜Ｔ１））において比例ゲインをＫｐ１からＫｐ２へ小さくしており、（１）式で用いる比例ゲインＫｐが比較例の比例ゲインＫｐ４よりも小さくなる。このため、時点ｔ２後の定着ベルト１０２の温度勾配（グラフＣ）が比較例よりも小さくなり、大幅な温度低下が抑制される。
【００７９】
また、図６（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、本実施形態では、時点ｔ３において比例ゲインをＫｐ２からＫｐ３へ大きくしており、（１）式で用いる比例ゲインＫｐが比較例の比例ゲインＫｐ４よりも大きくなる。このため、時点ｔ３後に目標温度Ｔｇから低下する定着ベルト１０２の温度（グラフＣ）が、前述の温度Ｔ３まで低下することがなくなり、比較例に比べて短時間で目標温度Ｔｇに復帰することになる。
【００８０】
さらに、図６（Ａ）及び図８（Ｃ）に示すように、本実施形態では、時点ｔ４において比例ゲインをＫｐ３からＫｐ１へ小さくしており、（１）式で用いる比例ゲインＫｐが比較例の比例ゲインＫｐ４よりも小さくなる。このため、時点ｔ４後に目標温度Ｔｇよりも高くなる定着ベルト１０２の温度（グラフＣ）のオーバーシュート分が、比較例に比べて抑制され、定着ベルト１０２の温度が前述の温度Ｔ４まで上昇することがなくなり、比較例に比べて短時間で目標温度Ｔｇに復帰することになる。
【００８１】
これらの作用により、本実施形態の定着装置１００では、図７にグラフＣで示すように、比較例のグラフＢに比べて定着ベルト１０２の温度が目標温度Ｔｇに速く近づくことになる。即ち、本実施形態の定着装置１００を用いることにより、比較例に比べて、定着ベルト１０２の目標温度Ｔｇに対する実際の温度Ｔの追従性が向上する。
【００８２】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。
【００８３】
時点ｔ４から時点ｔ５までの間において、別途比例ゲインＫｐを設定してもよい。また、図６（Ａ）に示す比例ゲインの設定において、０≦ｔ＜ｔ１における比例ゲインをＫｐ０、ｔ１≦ｔ＜ｔ２における比例ゲインをＫｐ１、ｔ２≦ｔ＜ｔ３における比例ゲインをＫｐ２、ｔ３≦ｔ＜ｔ４における比例ゲインをＫｐ３、ｔ４≦ｔ＜ｔ５における比例ゲインをＫｐ１としてもよい。さらに、時点ｔ４から時点ｔ５までの比例ゲインが、時点ｔ１から時点ｔ２までの比例ゲインと異なっていてもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１０  画像形成装置
２０  制御部（制御手段）
６０  画像形成ユニット（現像剤像形成手段）
８９  二次転写ロール（搬送手段）
１００  定着装置
１０２  定着ベルト（定着部材）
１０４  加圧ロール（加圧部材）
１４０  リトラクト機構部（接触手段）
１７０  サーミスタ（温度検知手段）
【図１】
2011253062.tif 000004
【図２】
2011253062.tif 000005
【図３】
2011253062.tif 000006
【図４】
2011253062.tif 000007
【図５】
2011253062.tif 000008
【図６】
2011253062.tif 000009
【図７】
2011253062.tif 000010
【図８】
2011253062.tif 000011
【図９】
2011253062.tif 000012