(57)【要約】【課題】  ウオームアップ時間の短縮効果を損なうことなく、安定制御が可能な局所加熱方式の定着装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】  周回する加熱ローラ３１と、加熱ローラ３１の周回方向に関してその一部を加熱する加熱手段３３と、加熱ローラ３１の温度を検知するための温度検出手段であるサーミスタ３５と、サーミスタ３５による温度検出データを基に加熱手段３３の出力を制御する制御手段３６とを備えており、前記制御手段３６は、サーミスタ３５による温度検出時間と加熱手段３３による加熱実行時間との間のタイミングを補正するタイミング補正手段を有している。【選択図】  図２
2005158590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周回する加熱部材、加熱部材の周回方向に関してその一部を加熱する加熱手段、加熱部材の温度を検知し、その温度データを基に加熱手段の加熱を制御する温度制御手段を備えた加熱装置の制御方法において、
前記温度制御手段による制御は、
加熱部材の温度を検出する第１のステップと、
加熱手段による加熱部材の加熱タイミングの補正データを決定するか、または予め設定された加熱タイミング補正データを参照する第２のステップと、
前記第１のステップによる温度検出データ及び前記第２のステップによる加熱タイミング補正データに基づいて、加熱手段による加熱部材の加熱を実行する第３のステップとからなることを特徴とする加熱装置の制御方法。
【請求項２】
前記加熱タイミング補正データは、加熱手段による加熱位置と温度制御手段による温度検出位置との位置関係、加熱部材の周回速度、及び温度制御手段の温度制御遅延時間の情報に基づいて決定されることを特徴とする請求項１記載の加熱装置の制御方法。
【請求項３】
加熱部材の周回方向における温度検知手段の検知位置から加熱手段による加熱位置までの距離をＬ（mm）、加熱部材の周速をｖ（mm/s）、温度制御手段による温度制御遅延時間をtc(s)としたとき、加熱手段による加熱タイミングをΔｔ(s)
ただし、Δｔ≒L／ｖ−tc
だけ遅らせることを特徴とする請求項２記載の加熱装置の制御方法。
【請求項４】
前記温度制御手段による温度制御遅延時間tc(s)は、温度検出手段の熱時定数をτs(s)、温度検出手段によるサンプリング周期または温度制御手段による制御周期をts(s)、加熱手段の立ち上がり時間をth(s)としたとき、
tc ≒(31.6/v)・[1-e(-τs/0.00214v)] + 0.5ts ＋th
であることを特徴とする請求項３記載の加熱装置の制御方法。
【請求項５】
前記加熱手段による加熱位置は、加熱部材の回転方向に関して、加熱手段による発熱量が最初に最大になる位置から上流側の発熱領域部で定義されることを特徴とする請求項３記載の加熱装置の制御方法。
【請求項６】
周回する加熱部材と、加熱部材の周回方向に関してその一部を加熱する加熱手段と、加熱部材の温度を検知するための温度検出手段と、温度検出手段による温度検出データを基に加熱手段の出力を制御する温度制御手段とを備えた加熱装置において、
前記温度制御手段は、温度検出手段による温度検出時間と加熱手段による加熱実行時間との間のタイミングを補正するタイミング補正手段を有することを特徴とする加熱装置。
【請求項７】
周回する加熱部材と、加熱部材の周回方向に関してその一部を加熱する加熱手段と、加熱手段の温度を検知するための温度検出手段と、温度検出手段による温度検出データを基に加熱手段の出力を制御する温度制御手段とを備えた加熱装置において、
加熱部材の周速をｖ（mm/s）、温度制御手段による温度制御遅延時間をtc(s)としたとき、
前記温度検出手段は、加熱部材の周回方向に関し、加熱手段による加熱位置からL(mm) （ただし、L≒ｖ・tc）上流側に設置されていることを特徴とする加熱装置。
【請求項８】
前記温度制御手段による温度制御遅延時間tc(s)は、温度検出手段の熱時定数をτs(s)、温度検出手段によるサンプリング周期または温度制御手段による制御周期をts(s)、加熱手段の立ち上がり時間をth(s)としたとき、
tc ≒(31.6/v)・[1-e(-τs/0.00214v)] + 0.5ts ＋th
であることを特徴とする請求項７記載の加熱装置。
【請求項９】
前記加熱手段による加熱位置は、加熱部材の回転方向に関して、加熱手段による発熱量が最初に最大になる位置から上流側の発熱領域部で定義されることを特徴とする請求項７記載の加熱装置。
【請求項１０】
温度検出手段が加熱手段の加熱領域内に配置されることを特徴とする請求項６ないし請求項９のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項１１】
加熱手段が誘導加熱手段からなることを特徴とする請求項６ないし請求項１０のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項１２】
前記誘導加熱手段における誘導加熱用コイルが加熱部材の外部に配置されていることを特徴とする請求項６ないし請求項１１のいずれかに記載の加熱装置。
【請求項１３】
前記請求項６ないし請求項１２のいずれかに記載の加熱装置を備えた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、乾式電子写真機器における定着装置、湿式電子写真機器における乾燥装置、インクジェットプリンタにおける乾燥装置、リライタブルメディア用消去装置等で好適に実施される加熱装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ等の電子写真機器に用いられる代表的な加熱装置の一種である定着装置としては、一般的に、アルミニウム等の中空芯金よりなる定着ローラの内部にハロゲンヒータ等からなる加熱手段を配置し、ハロゲンヒータを発熱させて定着ローラを所定の温度（定着温度）に設定する構成のもの（内部加熱方式）が多用されている。
【０００３】
しかしながら、この方式では、加熱開始後、定着ローラが定着温度に到達するまでの時間、所謂ウォームアップ時間が長く、使い勝手の点から、待機時も定着ローラを予熱する必要があることから待機時消費電力が大きいといった問題があった。
【０００４】
これを解決するために、上ローラ（加熱ローラ）として、薄膜の離型層が被覆された発熱層と、弾性層と、芯金とからなる４層構成のものを使用し、上ローラ外側近傍に配置した誘導加熱手段（誘導加熱コイル）により、上ローラの発熱層を直接、局所的に発熱させることによって上ローラを加熱する方式（局所加熱方式）の定着装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この局所加熱方式による定着装置の特徴を、以下に列記する。
【０００６】
（１）上ローラ（加熱ローラ）の外周に配置されたNiやSUS等からなる薄い金属スリーブ（厚さ５０μｍ程度）の発熱層が直接発熱し、その表面の離型層も非常に薄層（シリコンゴム、厚さ１５０μｍ程度）に形成されているので、上ローラ（加熱ローラ）の熱容量が小さく、これにより、ウォームアップ時間を短縮できる。（２）上ローラ（加熱ローラ）外周部で熱が発生することから、記録紙に対する熱伝達性、熱供給性に優れ、この結果、下ローラ（加圧ローラ）の加熱手段が不用となり、構成が簡単となる。
【特許文献１】特開２００１−１８８４２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記局所加熱方式の定着装置においては、加熱ローラへの加熱が、加熱ローラの周方向に関して、誘導加熱コイル直下近傍のみ局所的、集中的に行われることになるが、誘導加熱コイルが加熱ローラに近接配置されているために、温度センサを誘導加熱コイル直下の加熱ローラ発熱部に当接させるのが困難となる。その結果、温度センサによる温度測定位置と誘導加熱コイルによる加熱位置との間にずれが生じ、このずれにより、温度制御が不安定となるといった問題があった。
【０００８】
一方、温度センサを加熱ローラ発熱部に当接させるために、誘導加熱コイルを加熱ローラ表面から遠ざけると、誘導加熱による発熱効率が低下するばかりでなく、磁界の影響により温度センサにノイズが乗り、温度制御が誤動作するなどの問題が生じるといった問題もあった。
【０００９】
本発明は、例えば上記局所加熱方式の定着装置のように、加熱部材への加熱が局所的に行われるタイプの定着装置における上記問題点を解決するために成されたものであって、その目的は、ウオームアップ時間の短縮効果を損なうことなく、安定制御が可能な局所加熱方式の定着装置及びその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明に係わる加熱装置の制御方法は、周回する加熱部材、加熱部材の周回方向に関してその一部を加熱する加熱手段、加熱手段の温度を検知し、その温度データを基に加熱手段の加熱を制御する温度制御手段を備えた加熱装置の制御方法であって、前記温度制御手段による制御は、加熱部材の温度を検出する第１のステップと、加熱手段による加熱部材の加熱タイミングの補正データを決定するか、または予め決定された加熱タイミング補正データを参照する第２のステップと、前記温度検出データ及び加熱タイミング補正データに基づいて、加熱手段による加熱部材の加熱を実行する第３のステップとからなることを特徴とする。
【００１１】
このような特徴を有する本発明によれば、温度検出位置と加熱位置がずれていても、そのずれを補正し、加熱部材の加熱が必要な箇所を正確に加熱することができるため、温度検出位置と加熱位置のずれに起因する温度リップルの発散現象を抑制することができ、温度検出手段の取付自由度の向上を図ることができる。
【００１２】
この場合、前記加熱タイミング補正データは、  加熱手段による加熱位置と温度制御手段による温度検出位置との位置関係、加熱部材の周回速度、及び温度制御手段の温度制御遅延時間の情報に基づき決定される。
【００１３】
具体的には、加熱部材の周回方向における温度検知手段の検知位置から加熱手段による加熱位置までの距離をL（mm）、加熱部材の周速をｖ（mm/s）、温度制御手段による温度制御遅延時間をtc(s)としたとき、加熱手段による加熱タイミングをΔｔ(s)（ただし、Δｔ≒L／ｖ−tc）だけ遅らせるように制御する。
【００１４】
ここで、前記温度制御手段による温度制御遅延時間tc(s)は、温度検出手段の熱時定数をτs(s)、温度検出手段によるサンプリング周期または温度制御手段による制御周期をts(s)、加熱手段の立ち上がり時間をth(s)としたとき、tc ≒(31.6/v)・[1-e(-τs/0.00214v)] + 0.5ts ＋thである。
【００１５】
このような加熱タイミング補正データを用いれば、加熱部材の加熱が必要な箇所を正確に加熱することができるため、温度検出位置と加熱位置のずれに起因する温度リップルの発散現象を抑制することができ、温度検出手段の取付自由度の向上を図ることができる。また、最適な補正量を計算で簡易に求めることができるため、例えばプロセス速度を複数有するような画像形成装置で補正条件が一定の条件に固定されないような場合でも、リアルタイムで補正データを決定することができる。
【００１６】
また、前記加熱手段による加熱位置は、加熱部材の回転方向に関して、加熱手段による発熱量が最初に最大になる位置から上流側の発熱領域部で定義される。上記補正データの計算に用いる加熱手段による加熱位置は、ほんのわずかでも加熱手段によって加熱される領域であれば、任意の領域に設定して構わない。ただし、温度リップルをより低減させる効果が高い位置としては、上記に記載した範囲、すなわち加熱手段による発熱量が最初に最大になる位置から上流側の発熱領域部となる。
【００１７】
本発明の加熱装置は、周回する加熱部材と、加熱部材の周回方向に関してその一部を加熱する加熱手段と、加熱部材の温度を検知するための温度検出手段と、温度検出手段による温度検出データを基に加熱手段の出力を制御する温度制御手段を備えた加熱装置であって、前記温度制御手段は、温度検出手段による温度検出時間と加熱手段による加熱実行時間との間のタイミングを補正するタイミング補正手段を有することを特徴とする。
【００１８】
このような特徴を有する本発明によれば、温度検出位置と加熱位置がずれていても、そのずれを補正し、加熱部材の加熱が必要な箇所を正確に加熱することができるため、温度検出位置と加熱位置のずれに起因する温度リップルの発散現象を抑制することができ、温度検出手段の取付自由度の向上を図ることができる。
【００１９】
また、本発明の加熱装置は、周回する加熱部材と、加熱部材の周回方向に関してその一部を加熱する加熱手段と、加熱部材の温度を検知するための温度検出手段と、温度検出手段による温度検出データを基に加熱手段の出力を制御する温度制御手段とを備えた加熱装置において、加熱部材の周速をｖ（mm/s）、温度制御手段による温度制御遅延時間をtc(s)としたとき、前記温度検出手段は、加熱部材の周回方向に関し、加熱手段による加熱位置からL(mm)（ただし、L≒ｖ・tc）上流側に設置されていることを特徴とする。
【００２０】
この場合、前記温度制御手段による温度制御遅延時間tc(s)は、温度検出手段の熱時定数をτs(s)、温度検出手段によるサンプリング周期或いは温度制御手段による制御周期をts(s)、加熱手段の立ち上がり時間をth(s)としたとき、tc ≒(31.6/v)・[1-e(-τs/0.00214v)] + 0.5ts ＋thである。
【００２１】
上記の位置に温度検出手段を設置すれば、温度検出手段による加熱部材表面の温度検出位置と、加熱手段による加熱部材表面の加熱位置とがタイミング上一致することになるため、温度検出位置と加熱位置のずれに起因する温度リップルの発散現象を抑制することができる。
【００２２】
また、前記加熱手段による加熱位置は、加熱部材の回転方向に関して、加熱手段による発熱量が最初に最大になる位置から上流側の発熱領域部で定義される。上記の計算に用いる加熱手段による加熱位置は、ほんのわずかでも加熱手段によって加熱される領域であれば、任意の領域に設定して構わない。ただし、温度リップルをより低減させる効果が高い位置としては、上記に記載した範囲、すなわち加熱手段による発熱量が最初に最大になる位置から上流側の発熱領域部となる。
【００２３】
また、温度検出手段は加熱手段の加熱領域内に配置される。例えば、画像形成装置の定着装置で、待機中に定着装置を予熱しておく場合、温度検出手段が加熱手段の加熱領域内に位置されるよう、タイミング補正時間等を設定することで、待機中に定着装置を回転させずに予熱を行うことができ、待機中の消費電力を削減することができる。
【００２４】
さらに、加熱手段は誘導加熱手段とする。加熱手段が誘導加熱手段であれは、温度センサへのノイズ等の特有の問題があっても、本発明により温度センサをシフトすることで、このノイズの問題をクリアできる。
【００２５】
この場合、前記誘導加熱手段における誘導加熱用コイルは加熱部材の外部に配置されている。誘導加熱手段が加熱部材の内部に配置されていれば、誘導加熱手段が温度センサを取り付ける際の物理的な障害とならないため、［発明が解決しようとする課題］で記載したような問題を解消できるが、誘導加熱手段が加熱部材の外部に配置されていると、これが物理的な障害となって［発明が解決しようとする課題］で記載したような問題が生じる。本発明はこのような場合により効果的に活用できるものである。
【００２６】
また、本発明では、上記各構成の加熱装置を備えて画像形成装置を構成する。画像形成装置に用いられている定着装置では、誘導加熱等の局所加熱手段を用いることで、ウオームアップを短縮でき、省エネ化にも繋がることになる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係わる加熱装置の制御方法によれば、温度検出位置と加熱位置がずれていても、そのずれを補正し、加熱部材の加熱が必要な箇所を正確に加熱することができるため、温度検出位置と加熱位置のずれに起因する温度リップルの発散現象を抑制することができ、温度検出手段の取付自由度の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２９】
本実施形態では、本発明の加熱装置をカラー電子写真機器における定着装置に適用した実施形態について説明する。
【００３０】
−画像形成装置の全体説明−
図１は、本発明の加熱装置を用いた定着装置が適用される電子写真プロセスを用いた画像形成装置１００のシステム構成例を示す概略断面図である。
【００３１】
本画像形成装置１００は、外部から伝達された画像データに応じて、所定のシート（記録用紙）に対して多色及び単色の画像を形成するものであり、露光ユニット１，現像器２，感光体ドラム３，帯電器５，クリーナユニット４，転写搬送ベルトユニット８，定着ユニット（定着装置）１２、用紙搬送路Ｓ，給紙トレイ１０及び排紙トレイ１５，４３等より構成されている。
【００３２】
なお、本画像形成装置１００において扱われる画像データは、ブラック（Ｋ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。従って、露光ユニット１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ），現像器２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ），感光体ドラム３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ），帯電器５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ），クリーナユニット４（４ａ，４ｂ，４ｃ，３ｄ）は各色に応じた４種類の潜像を形成するようにそれぞれ４個ずつ設けられ、それぞれ添え字ａの構成部材がブラックに、添え字ｂの構成部材がシアンに、添え字ｃの構成部材がマゼンタに、添え字ｄの構成部材がイエローに設定され、４つの画像ステーションが構成されている。
【００３３】
感光体ドラム３は、本画像形成装置１００のほぼ中心部に配置（装着）されている。
【００３４】
帯電器５は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、接触型のローラ型やブラシ型の帯電器のほか図に示すようにチャージャー型の帯電器が用いられる。
【００３５】
露光ユニット１は、発光素子をアレイ状に並べた例えばＥＬ、ＬＥＤ等の書込みヘッドや、レーザ照射部及び反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）などを用いる。そして、帯電された感光体ドラム３を入力される画像データに応じて露光することにより、その表面に、画像データに応じた静電潜像を形成する機能を有するものである。
【００３６】
現像器２は、それぞれの感光体ドラム３上に形成された静電潜像を（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）のトナーにより顕像化するものである。
【００３７】
クリーナユニット４は、現像、画像転写後における感光体ドラム３上の表面に残留したトナーを、除去、回収するものである。
【００３８】
感光体ドラム３の下方に配置されている転写搬送ベルトユニット８は、転写ベルト７、転写ベルト駆動ローラ７１、転写ベルトテンションローラ７２、転写ベルト従動ローラ７３、転写ベルト支持ローラ７４、転写ローラ６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）、及び転写ベルトクリーニングユニット９を備えている。
【００３９】
転写ベルト駆動ローラ７１、転写ベルトテンションローラ７２、転写ローラ６、転写ベルト従動ローラ７３及び転写ベルト支持ローラ７４等は、転写ベルト７を張架し、転写ベルト７を矢印Ｂ方向に回転駆動させるものである。
【００４０】
転写ローラ６は、転写ベルトユニットの内側のフレーム（図示せず）に回転可能に支持されており、感光体ドラム３のトナー像を、転写ベルト７上に吸着されて搬送されるシート（記録用紙）に転写するものである。
【００４１】
転写ベルト７は、それぞれの感光体ドラム３に接触するように設けられている。そして、感光体ドラム３に形成された各色のトナー像をシート（記録用紙）に順次的に重ねて転写することによって、カラーのトナー像（多色トナー像）を形成する機能を有している。この転写ベルトは、厚さ１００μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。
【００４２】
感光体ドラム３からシート（記録用紙）へのトナー像の転写は、転写ベルト７の裏側に接触している転写ローラ６によって行われる。転写ローラ６には、トナー像を転写するために高電圧（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。
【００４３】
転写ローラは、直径８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとし、その表面は、導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ，発泡ウレタン等）により覆われているローラである。この導電性の弾性材により、記録紙（シート）に対して均一に高電圧を印加することができる。本実施形態では、転写電極として転写ローラ６を使用しているが、それ以外にブラシなども用いられる。
【００４４】
また、感光体ドラム３との接触により転写ベルト７に付着したトナーは、記録紙の裏面を汚す原因となるため、転写ベルトクリーニングユニット９によって除去、回収されるように設定されている。転写ベルトクリーニングユニット９には、転写ベルト７に接触する例えばクリーニング部材としてクリーニングブレードが備えられており、クリーニングブレードが接触する転写ベルト７は、裏側から転写ベルト支持ローラ７４で支持されている。
【００４５】
給紙トレイ１０は、画像形成に使用するシート（記録用紙）を蓄積しておくためのトレイであり、本画像形成装置１００の画像形成部の下側に設けられている。また、本画像形成装置１００の上部に設けられている排紙トレイ１５は、印刷済みのシートをフェイスダウンで載置するためのトレイであり、本画像形成装置１００の側部に設けられている排紙トレイ４３は、画像形成済みのシートをフェイスアップで載置するためのトレイである。
【００４６】
また、本画像形成装置１００には、給紙トレイ１０のシートを、転写搬送ベルトユニット８や定着ユニット１２を経由させて排紙トレイ１５に送るための、Ｓの字形状の用紙搬送路Ｓが設けられている。さらに、給紙トレイ１０から排紙トレイ１５及び排紙トレイ４３までの用紙搬送路Ｓの近傍には、ピックアップローラ１６、レジストローラ１４、定着部１２、搬送方向切換えゲート４４、シートを搬送する搬送ローラ２５等が配置されている。
【００４７】
搬送ローラ２５は、シートの搬送を促進、補助するための小型のローラであり、用紙搬送路Ｓに沿って複数設けられている。ピックアップローラ１６は、給紙トレイ１０の端部に備えられ、給紙トレイ１０から、シートを１枚ずつ用紙搬送路Ｓに供給する呼び込みローラである。
【００４８】
搬送方向切換えゲート４４は、側面カバー４５に回転可能に設けられており、実線で示す状態から破線で示す状態にすることにより、用紙搬送路Ｓの途中からシートを分離し、排紙トレイ４３にシートを排出できるようになっている。破線で示す状態の場合には、シートは定着ユニット１２と側面カバー４５、搬送切換えガイド４４の間に形成される用紙搬送部Ｓ´（用紙搬送路Ｓの一部）を通り上部の排紙トレイ１５に排出される。
【００４９】
また、レジストローラ１４は、用紙搬送路Ｓを搬送されているシートを一旦保持するものである。そして、感光体ドラム３上のトナー像をシートに良好に多重転写できるように、感光体ドラム３の回転にあわせて、シートをタイミングよく搬送する機能を有している。
【００５０】
すなわち、レジストローラ１４は、図示しないレジスト前検知スイッチの出力した検知信号に基づいて、各感光体ドラム３上のトナー像の先端をシートにおける画像形成範囲の先端に合わせるように、シートを搬送するように設定されている。
【００５１】
定着装置１２は、定着（加熱）ローラ３１、加圧ローラ３２等を備えており、加熱ローラ３１及び加圧ローラ３２は、シートを挟んで回転するようになっている。
【００５２】
また、定着（加熱）ローラ３１は、図示しない温度検出値に基づいて図示しない制御部によって所定の定着温度となるように設定されており、両ローラの圧接部（ニップ部）においてシートを熱圧着することにより、シートに転写された多色トナー像を溶融、混合、圧接し、シートに対して熱定着させる機能を有している。
【００５３】
なお、多色トナー像の定着後のシートは、搬送ローラ２５・・・によって用紙搬送路Ｓの反転排紙経路に搬送され、反転された状態で（多色トナー像を下側に向けて）、排紙トレイ１５上に排出されるようになっている。
【００５４】
なお、ここでは多色画像形成装置について説明しているが、単一の画像形成ステーションを備えた構成のものであってもよい。
【実施例１】
【００５５】
次に、本発明の実施例１に係わる加熱装置を用いた定着装置について詳細に説明する。
【００５６】
図２は本実施例１に係わる加熱装置を用いた定着装置の概略図である。
【００５７】
この定着装置は発熱層である金属スリーブを有する加熱ローラ(加熱部材)３１を、その外部に配置した誘導加熱手段３３により加熱し、一定温度で加熱された該加熱ローラ３１と加圧ローラ３２との当接部（ニップ部）Ｐ１に未定着のトナー像Ｔを有する記録紙（被加熱材）Ｐを通紙することで、記録紙に画像を定着させるものである。
【００５８】
加熱ローラ３１は、直径が４０ｍｍであり、アルミニウム、鉄もしくはステンレス等の金属からなる芯金３１ｄ（ただし、誘導加熱による発熱を防止するためにはアルミニウムがより望ましい）上に発泡シリコンゴムからなる弾性層３１ｃと金属スリーブからなる発熱層３１ｂが順次形成された構成となっている。
【００５９】
金属スリーブ３１ｂは、誘導加熱作用により発熱する発熱体であり、表面温度の立ち上がり時間を短縮するために、その肉厚は、４０μｍ〜５０μｍと薄肉化されている。
【００６０】
金属スリーブ３１ｂの材質は、誘導加熱により加熱を行うため、鉄やＳＵＳ４３０ステンレス材等、磁性を有する導電性部材であればよい。特に比透磁率が高ければよく、珪素鋼板や電磁鋼板、ニッケル鋼等であってもよい。また、非磁性体であっても、ＳＵＳ３０４ステンレス材など抵抗値の高い材料であれば誘導加熱できるのでこれを使用してもよい。さらに、非磁性のベース部材（例えば、セラミックなど）であっても、比透磁率の高い前記材料が導電性を有するように配置されているような構成であればそれでもよい。
【００６１】
ここでは、金属スリーブ３１ｂに電鋳法により作製した厚さ４０μｍのニッケルを使用している。また、発熱量を増大させるために、金属スリーブ３１ｂを複数層からなるスリーブで構成しても良い。
【００６２】
また、金属スリーブ表面（外周面）には、ニップ部Ｐ１で加熱され粘度が低下したトナーが加熱ローラ３１に付着するのを防止するために、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）等のフッ素樹脂、或いはシリコンゴム、フッ素ゴム、プロロシリコンゴム等の弾性体、若しくはこれらが複数積層された離型層３１ａが被覆されている。
【００６３】
特にカラー用に適用する場合、離型層３１ａとしては弾性を有するゴム系材料が好ましく、本実施例１では、離型層３１ａとして、層厚１５０μｍのシリコンゴム（ＬＴＶ）層の上に層厚３０μｍのＰＦＡチューブを積層した構成としている。
【００６４】
上述のように金属スリーブ３１ｂは非常に薄く、それだけでは十分な機械的強度が得られない。そこで、本実施例１における加熱ローラ３１においては、金属スリーブ３１ｂを固定、支持するために、金属スリーブ３１ｂの内側に弾性層３１ｃが設けられている。金属スリーブ３１ｂからの熱逃げを極力防止すると同時に、金属スリーブ３１ｂの温度に耐えられるように、弾性層３１ｃには、断熱性及び耐熱性に優れる発泡シリコンゴムが用いられており、厚さとしては例えば６ｍｍのものが使用される。
【００６５】
加熱ローラ３１を加熱する誘導加熱手段３３は、図２に示すように、磁性コア３３ｂと、その外周に巻きまわされた誘導コイル３３aとから構成されており、加熱ローラ３１の外周部に相対するように配置されている。
【００６６】
磁性コア３３ｂは、断面形状が長方形の高透磁率のコアであり、フェライトやパーマロイ等といったトランスのコアに用いられる材料（より好ましくは高周波で損失の少ないフェライト）が用いられる。
【００６７】
誘導コイル３３ａの材質としては、ここでは、耐熱性を考慮してアルミニウム単線（表面絶縁層（例えば、酸化膜）を有している）を使用しているが、銅線もしくは銅ベースの複合部材線であってもよいし、リッツ線（エナメル線等を撚り線にしたもの）であってもよい。何れの線材を使用しても、コイルでのジュール損を抑えるためには、誘導コイルの全抵抗値は、０．５Ω以下、望ましくは０．１Ω以下であるほうがよい。また、誘導コイル３３ａは、定着させる記録紙のサイズに応じて複数個配置してもよい。
【００６８】
この誘導コイル３３ａに、図２に示す励磁回路３４より高周波電流を流すことで生じる交番磁界により、加熱ローラ３１が誘導加熱される。ニップ出口近傍には、加熱ローラ３１の表面温度を検出するためのサーミスタ３５が配設されており、サーミスタ３５の検知信号に応じて、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成される制御手段（温度制御手段）３６が励磁回路３４を制御し、これによって加熱ローラ３１の温度は一定温度に制御される。
【００６９】
加熱ローラ３１と接触し、記録紙Ｐを通紙するニップ部Ｐ１を形成するための加圧ローラ３２は、直径が３０ｍｍであり、鉄・ステンレスもしくはアルミニウムの芯金３２ｃ上に、シリコンゴムなどの弾性層３２ｂを有するように構成されており、さらに弾性層の表面には、トナーや紙粉の付着を防ぐための離型層３２ａが形成されている。
【００７０】
加圧ローラの離型層３２ａの材料としては、例えばＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂材料、あるいはシリコンゴム、フッ素ゴム、フロロシリコーンゴム等のゴム材料があり、本実施例１においては、離型層として厚さ５０μｍの非導電性ＰＦＡチューブを使用している。
【００７１】
加圧ローラ３２は、図示していない弾性部材（バネ）によって、加熱ローラ３１に所定の圧力（本実施例では２８０Ｎ）で圧接されており、これにより加熱ローラ３１との間に、幅７ｍｍ程度の接触ニップ部Ｐ１が形成される。
【００７２】
以上のように構成された定着装置において、定着動作時には、加熱ローラ３１を駆動手段により回転させると共に、誘導加熱手段３３により加熱を行い、加熱ローラ３１表面を一定温度（本実施例では１７０℃）に昇温する。加熱ローラ３１表面温度が一定温度に到達した後、ニップ部Ｐ１に未定着トナー画像Ｔを形成した記録紙Ｐを通紙させ、このトナー画像Ｔを熱と圧力により記録紙Ｐに定着させる。記録紙Ｐの通紙が完了すると、誘導加熱手段３３による加熱が停止し、定着動作が完了する。
【００７３】
−本実施例１に係わる加熱装置を用いた定着装置の温度制御方法の説明−
次に、本実施例１に係わる加熱装置を用いた定着装置の温度制御方法について図２〜図１０を用いて詳細に説明する。
【００７４】
図２に示したように、本実施例１の定着装置は、加熱ローラ３１の周方向に関して、サーミスタからなる温度センサ３５の当接位置（温度検出位置）Ｐ２は、誘導加熱手段３３による加熱ポイントＰ３に対して、角度θ（°）だけシフトした位置に設置されている。以下、温度センサ３５の当接位置としては、この加熱ポイントＰ３からの角度θ（°）で表すこととし、加熱ローラ３１の回転方向に対し、下流側をプラス（＋）、上流側をマイナス（−）で表示する。
【００７５】
実験による検討の結果、この角度θ（°）の設定の仕方によっては、温度制御が不安定となる（加熱ローラ温度が発散する）ことがわかったので、差分法による２次元熱伝導シミュレーションを用いて、この現象についての解析を試みた。
【００７６】
通常の熱伝導シミュレーションにおいては、温度制御手段による遅延時間による影響は考慮されずに（言い換えれば、遅延時間が０として）計算が行われるが、本解析においては、この温度制御手段による遅延時間が反映されるような機能をシミュレータに盛り込んだ。
【００７７】
具体的には、温度制御手段による制御遅延時間をtc（ｓ）とすると、tcが生じる要因としては、以下の３つの要因からなり、（１）式で表すことができる。
【００７８】
Tc=t1+t2+t3  ・・・  （１）
ただし、t1：温度センサによる温度検知遅れ時間、t2：制御系による制御遅れ時間、t3：加熱手段による加熱遅れ時間
ここで、温度センサでの温度検知遅れ時間t1は、温度センサの熱時定数Τsに基づき下記の（２）式を用いて算出している。
【００７９】
Ts(t+Δt)=Ts(t)+[Tr(t+Δt)-Tr(t)]・[1-ε(-Δt/τs)]  ・・・  （２）
ただし、Ts(t)：時刻tにおける温度センサ検知温度（℃）、Tr(t)：時刻tにおける温度センサ検出位置での加熱ローラ温度（℃）、Δt：２次元熱伝導シミュレーションにおける１ステップの計算時間（秒）、Τs：温度センサの熱時定数（秒）
また、制御系による制御遅れ時間t2は、温度検知のサンプリング周期または１サイクルの制御周期tsによって決まる。
【００８０】
さらに、加熱手段による加熱遅れ時間t3は、加熱手段が所定の熱エネルギーを発するまでの時間（加熱手段の立ち上がり時間）thによって決まる。
【００８１】
そこで、本シミュレータでは、これら３種類のパラメータを設定することにより、温度制御による遅延時間の影響が考慮できるようになっている。
【００８２】
また誘導コイル３３ａによる加熱ローラ３１の周方向の発熱分布特性としては、別途、電磁界解析を行い、実測によって検証した結果、図３に示す特性であることがわかったので、この発熱分布特性を用いてシミュレーションを行った。
【００８３】
図４（ａ）〜（ｃ）は、上記シミュレーションを用いて定着装置をウオームアップさせた後、記録紙を２０枚連続通紙させた場合の加熱ローラ温度を計算した結果を示している。
【００８４】
これより、θが０°や＋５０°の時は、加熱ローラ温度は発散してしまうが、θがー１３０°では温度制御は安定し、３０deg以下の温度リップルに収まることがわかる。なお、この計算結果は実験結果とも一致することを別途確認した。
【００８５】
そこで、次に温度センサ３５の当接位置θと温度リップルの関係について、シミュレーションにより求めた。その結果を図５に示す。
【００８６】
図５より、θを変化させていくと、温度リップルはあるポイントで極大値を取ることがわかる。また、θが極大値を取るポイントは、温度センサの時定数τs、サンプリング周期ts、加熱手段の立ち上がり時間τh等のパラメータによって変化することがわかる。
【００８７】
図５より、制御遅延の要因となるパラメータを全て０であるτs=0、ts≒0(=0.0001)、th=0とした場合は、温度制御上は全く遅延の無い理想的な状態であると言える。この場合、θ＝180°（-180°）で極大値を取る理由としては、加熱ポイントＰ３と温度検出ポイントが正反対となるためと言える。
【００８８】
一方、本実施例１での実施条件であるτs=0.94、ts=0.05、th=0.1の場合は、θ＝50°で極大値を取り、理想的な場合に比べて、Δθ＝130°極大ポイントが上流側にシフトすることがわかる。
【００８９】
これは、温度センサ３５としては、θ＝50°の位置に設置されているものの、温度制御の遅延により、実際に加熱手段によって加熱が実行されるまでに、角度換算でΔθ＝130°分の遅延を来たしているためと考えられる。
【００９０】
また、この遅延角度Δθ（°）は、下記の（３）式より、遅延時間ｔc（秒）に換算することができる。
【００９１】
ｔc＝π・Ｄｈ・Δθ/３６０v  ・・・  （３）
ただし、Ｄｈ：加熱ローラの直径（ｍｍ）、ｖ：加熱ローラの周速（ｍｍ/ｓ）
以上の結果より、上記３つのパラメータに関して、１つのパラメータだけを変化させ、他のパラメータについては遅れの無い理想状態の数値、すわなち０に固定して、極大値の計算を行えば、各々のパラメータと制御遅延時間との関係を求めることができる。求めた結果を図６〜図８に示す。
【００９２】
図６は、温度センサの熱時定数τsと、制御遅延時間t1との関係を３通りの加熱ローラ周速条件（58mm/s、117mm/s、235mm/s）に関して計算した結果である。
【００９３】
この結果より、温度センサに起因する制御遅延時間t1は、加熱ローラの周速vに関係無く、下記の（４）式に示す近似式
t1≒(31.6/v)・[1-e(-τs/0.00214v)]  ・・・  （４）
で近似できることがわかった。
【００９４】
同様に、図７は、温度検知のサンプリング周期(１サイクルの制御周期)tsと、制御遅延時間t2との関係を３通りの加熱ローラ周速条件（58mm/s、117mm/s、235mm/s）に関して計算した結果である。
【００９５】
この結果より、温度検知のサンプリング周期に起因する制御遅延時間t2は、加熱ローラの周速vに関係無く、下記の（５）式に示す近似式
t2≒0.5ts  ・・・  （５）
で近似できることがわかった。
【００９６】
さらに、図８は、加熱手段の立ち上がり時間thと、制御遅延時間t3との関係を３通りの加熱ローラ周速条件（58mm/s、117mm/s、235mm/s）に関して計算した結果である。
【００９７】
この結果より、加熱手段の立ち上がり時間に起因する制御遅延時間t3は、加熱ローラの周速vに関係無く、下記の（６）式に示す近似式
t3≒th  ・・・  （６）
で近似できることがわかった。
【００９８】
上記（１）、（４）、（５）、（６）式から、温度制御手段による制御遅延時間tc（秒）は、下記の（７）式
tc=(31.6/v)・[1-e(-τs/0.00214v)] + 0.5ts ＋th  ・・・  （７）
で表される。
【００９９】
この（７）式を用いて、温度センサ３５の設置位置Ｐ２を、加熱ローラの周回方向に関し、加熱手段による加熱ポイントＰ３から、下記の（８）式によるＬ（ｍｍ）
L ＝v・tc  ・・・  （８）
ただし、ｖ（mm/s）：加熱ローラの周速
だけ上流側に設定することで、温度センサ３５による加熱ローラ表面の温度検出位置Ｐ２と、加熱手段による加熱ローラ表面の加熱位置Ｐ３がタイミング上一致することになるため、温度検出位置と加熱位置のずれに起因する温度リップルの発散現象を抑制することができる。
【０１００】
ところで、定着装置のレイアウト上、どうしてもＬの位置に温度センサを設置することができない場合も有り得る。
【０１０１】
例えば、Ｌの位置がちょうど定着ニップ部Ｐ１と一致するような場合である。このような場合、加熱手段による加熱タイミングを、下記の（９）式で示される時間Δｔ(秒)分だけ遅らせることで、温度センサ３５による加熱ローラ表面の温度検出位置Ｐ２と、加熱手段による加熱ローラ表面の加熱位置Ｐ３がタイミング上一致し、加熱ローラ表面の加熱が必要な箇所を正確に加熱することができるため、温度検出位置と加熱位置のずれに起因する温度リップルの発散現象を抑制することができるとともに、温度センサの取付自由度の向上を図ることができる。
【０１０２】
Δｔ≒L／ｖ−tc  ・・・  （９）
また、Δｔを切り換えることで、例えばプロセス速度を複数有するような画像形成装置でΔｔが一定の条件に固定されないような場合でも対応することができる。
【０１０３】
図９は、上記した２つの本発明［すなわち、＜１＞温度センサ位置を（L ＝v・tc）の位置に設定する。＜２＞加熱タイミングを（Δｔ≒L／ｖ−tc）だけ遅らせる。］について、加熱ローラ３１の温度リップル低減効果を２次元熱伝導シミュレーションにより、検証した結果を示している。
【０１０４】
本実施例１においては、ｖ＝117mm/s、τs=0.94s、ts=0.05s、th=0.1sであるので、（７）式より、
tc=0.388(s)
となる。よって、（８）式より、
L=117×0.388=45.4(mm)
となる。従って、温度センサの位置により、温度制御を安定化するためにはL=45.4mmの位置に温度センサを設置すればよい。
【０１０５】
また、温度センサがL=108.2mmの位置に設置されている場合には、（９）式より、
Δt=108.2/117-0.388=0.537（秒）
となることから、Δt=0.537秒だけ制御タイミングをずらせばよい。
【０１０６】
図９（ａ）は、温度センサ位置L=108.2mmでΔt=0（制御タイミング補正無し）の場合（以下「比較例」という。）、図９（ｂ）は、温度センサ位置を最適化（L=45.4mm）した場合（以下「本発明＜１＞」という。）、図９（ｃ）は制御タイミング補正を実施（L=108.2mm、Δt=0.537s）した場合（以下「本発明＜２＞」という。）をそれぞれ示しており、定着装置をウオームアップさせた後、記録紙を２０枚連続通紙させた場合の加熱ローラ温度を計算した結果である。
【０１０７】
この計算結果より、比較例では、加熱ローラ温度は発散してしまうが、温度センサ位置や制御タイミングを最適化した本発明＜１＞、＜２＞では、温度制御は安定し、３０deg以下の温度リップルに収まることがわかる。なお、この計算結果は実験結果とも一致することを別途確認した。
【０１０８】
次に、上記本発明＜１＞及び＜２＞において、誘導加熱手段３３による加熱ポイントＰ３として設定すべき最適な位置について検討した。
【０１０９】
これまでの検討においては、誘導加熱手段３３の加熱ポイントＰ３としては、暫定的に図３に示す誘導加熱手段３３の発熱量がピークになる位置と定義し、このピーク位置に対し温度センサ３５の位置補正やタイミング補正が合うように検討を行ってきたが、図３に示したように、誘導加熱手段３３による発熱分布はある一定の幅（発熱領域）を持っているため、温度センサ３５の位置補正やタイミング補正を行う際に、加熱ポイントＰ３としてこの発熱領域の中のどの位置で定義するのが一番最適か検討を行う必要がある。
【０１１０】
そこで、温度センサ３５を誘導加熱手段３３の発熱ピークの位置からー１８０°の位置に固定し、タイミング補正時間Δｔを変化させたときの温度リップルを２次元熱伝導シミュレーションにより計算することで、加熱領域のどの位置にタイミング補正を合わせるのが最も好ましいか検討を行った。その結果を図１０に示す。
【０１１１】
図１０より、タイミング補正として、誘導加熱手段３３の発熱領域内（−９０°≦θ≦＋９０°）の任意の位置に設定すれば、温度制御としては安定し、温度リップルとしても４０ｄｅｇ以下に抑えることができることがわかる。さらに、発熱領域内の中でも、発熱ピーク位置（θ＝０°）よりも上流側（−９０°≦θ≦０°）で、より温度リップルが小さくなることから、より好ましいことがわかる。
【０１１２】
また、定着装置のウオームアップ時間が、例えば３０秒以上と長い場合は、画像形成装置の待機中も、直ぐに動作状態に復帰できるよう、定着装置を予熱しておく必要がある。
【０１１３】
通常、予熱中は極力消費電力を低減するよう、加熱ローラ３１は回転させないで予熱を行うが、温度センサであるサーミスタ３５が、誘導加熱手段３３による加熱領域内に設置されていないと、この予熱時の加熱ローラ３１の温度コントロールができない。
【０１１４】
そこで、定着装置の仕様上、予熱を行う必要がある場合には、＜１＞サーミスタを加熱手段の加熱領域内で、かつ、温度検出位置Ｐ２と加熱位置Ｐ３が制御タイミング的に一致するような両方の条件を満足する位置に設置する。あるいは、上記＜１＞の両立する条件が無い場合は、＜２＞サーミスタを加熱手段の加熱領域内で、かつ、温度検出位置Ｐ２と加熱位置Ｐ３が制御タイミング的に一致するよう、タイミング補正を行う。といった＜１＞、＜２＞の条件とすることで、予熱時にも温度コントロールが可能となる。
【０１１５】
なお、制御遅延時間ｔc（ｓ）は、上記（１）式で示したように、３要因各々の値を求め、その和として算出する他に、実際の制御システムを用いて３要因トータルした形で実測することもできる。
【０１１６】
具体的には、サーミスタの検知面の温度を例えば１６０℃に維持した状態（この状態では励磁回路への出力信号はＯＦＦ）から１８０℃に瞬間的に変化させることで、制御手段３６から励磁回路３４への出力信号をＯＮに切り替え、サーミスタ検知面温度を瞬間的に変化させた時刻から、実際に励磁回路３４の出力が所定の電力（ここでは１２００Ｗ）に到達するまでの時刻までを計測することで求めることができる。
【実施例２】
【０１１７】
次に、本発明の実施例２に係わる加熱装置を用いた定着装置について詳細に説明する。
【０１１８】
図１１は本実施例２に係わる加熱装置を用いた定着装置の概略図である。なお、本実施例２の定着装置においては、誘導加熱手段３９以外の部分の構成については、実施例１の定着装置と全く同じであるので、ここでは同じ構成部材に同符号を付すこととし、詳細な説明は省略する。
【０１１９】
誘導加熱手段３９は、図１１に示すように誘導コイル３９ａとそれを保持するための樹脂製ホルダー３９ｂとから構成されており、加熱ローラ３１の外周部を取り囲むように配置されている。このように構成すると曲率が存在するため、誘導コイル３９ａの中心側に磁束が集中し、渦電流の発生量が多くなるため、加熱ローラ３１の表面温度をすばやく立ち上げるのに都合がよい。
【０１２０】
誘導コイル３９ａの材質としては、本実施例２では、耐熱性を考慮してアルミニウム単線（表面絶縁層（例えば、酸化膜）を有している）を使用しているが、銅線もしくは銅ベースの複合部材線であってもよいし、リッツ線（エナメル線等を撚り線にしたもの）であってもよい。何れの線材を使用しても、コイルでのジュール損を抑えるためには、誘導コイルの全抵抗値は、０．５Ω以下、望ましくは０．１Ω以下であるほうがよい。また、誘導コイル３９ａは、定着させる記録紙のサイズに応じて複数個配置してもよい。
【０１２１】
この誘導コイル３９ａに、図１１に示す励磁回路３４より高周波電流を流すことで生じる交番磁界により、加熱ローラ３１が誘導加熱される。ニップ入り口近傍には、サーミスタ３５が配設されており、サーミスタ３５の検知信号に応じて、不図示のＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成される制御手段３６が励磁回路３４を制御し、これによって加熱ローラ３１の温度は一定温度に制御される。
【０１２２】
以上のように構成された定着装置において、定着動作時には、加熱ローラ３１を駆動手段により回転させると共に、誘導加熱手段３９により加熱を行い、加熱ローラ３１表面を一定温度（本実施例では１７０℃）に昇温する。加熱ローラ３１表面温度が一定温度に到達した後、ニップ部Ｐ１に未定着トナー画像Ｔを形成した記録紙Ｐを通紙させ、このトナー画像Ｔを熱と圧力により記録紙Ｐに定着させる。記録紙Ｐの通紙が完了すると、誘導加熱手段３９による加熱が停止し、定着動作が完了する。
【０１２３】
−本実施例２に係わる加熱装置を用いた定着装置の温度制御方法の説明−
次に、本実施例２に係わる加熱装置を用いた定着装置の温度制御方法について図１１〜図１４を用いて説明する。
【０１２４】
本実施例２における誘導コイル３９ａによる加熱ローラ３１の周方向の発熱分布特性としては、別途、電磁界解析を行い、実測によって検証した。その結果を図１２に示す。図１２に示すように、ピークが２箇所に存在する特性であることがわかったので、この発熱分布特性を用いて、実施例１の場合と同様に２次元熱伝導シミュレーションを行った。
【０１２５】
図１３は、上記実施例１の項で記載した２つの本発明［すなわち、＜１＞温度センサ位置を（L ＝v・tc）の位置に設定する。＜２＞加熱タイミングを（Δｔ≒L／ｖ−tc）だけ遅らせる。］について、実施例２に関して加熱ローラ３１の温度リップル低減効果を２次元熱伝導シミュレーションにより、検証した結果を示している。
【０１２６】
本実施例２においては、ｖ＝117mm/s、τs=0.94s、ts=0.05s、th=0.1sであるので、（７）式より、
tc=0.388(s)
となる。よって、（８）式より、
L=117×0.388=45.4(mm)
となる。従って、温度センサの位置により、温度制御を安定化するためにはL=45.4mmの位置に温度センサを設置すればよい。
【０１２７】
また、温度センサがL=108.2mmの位置に設置されている場合には、（９）式より、
Δt=108.2/117-0.388=0.537（秒）
となることから、Δt=0.537秒だけ制御タイミングをずらせばよい。
【０１２８】
図１３（ａ）は、温度センサ位置L=108.2mmでΔt=0（制御タイミング補正無し）の場合（以下「比較列」という。）、図１３（ｂ）は、温度センサ位置を最適化（L=45.4mm）した場合（「本発明以下＜１＞」という。）、図１３（ｃ）は制御タイミング補正を実施（L=108.2mm、Δt=0.537s）した場合（以下「本発明＜２＞」という。）をそれぞれ示しており、定着装置をウオームアップさせた後、記録紙を２０枚連続通紙させた場合の加熱ローラ温度を計算した結果である。
【０１２９】
この計算結果より、比較例は、加熱ローラ温度は発散してしまうが、温度センサ位置や制御タイミングを最適化した本発明＜１＞、＜２＞では、温度制御は安定し、３０deg以下の温度リップルに収まることがわかる。なお、この計算結果は実験結果とも一致することを別途確認した。
【０１３０】
次に、上記実施例１での検討と同様に、加熱手段による加熱ポイントＰ３として設定すべき最適な位置について検討した。
【０１３１】
これまでの検討においては、加熱手段の加熱ポイントＰ３としては、暫定的に図１２に示す加熱手段の発熱領域の中央部の位置と定義し、この中央位置に対し温度センサ３５の位置補正やタイミング補正が合うように検討を行ってきたが、図１２に示したように、加熱手段による発熱分布はある一定の幅（発熱領域）を持っているため、温度センサ３５の位置補正やタイミング補正を行う際に、加熱ポイントＰ３としてこの発熱領域の中のどの位置で定義するのが一番最適か検討を行う必要がある。
【０１３２】
そこで、温度センサ３５を加熱手段の発熱ピークの位置からー１８０°の位置に固定し、タイミング補正時間Δｔを変化させたときの温度リップルを２次元熱伝導シミュレーションにより計算することで、加熱領域のどの位置にタイミング補正を合わせるのが最も好ましいか検討を行った。その結果を図１４に示す。
【０１３３】
図１４より、タイミング補正として、加熱手段の発熱領域内（−１３５°≦θ≦＋１３５°）の任意の位置に設定すれば、温度制御としては安定し、温度リップルとしても４０ｄｅｇ以下に抑えることができることがわかる。さらに、発熱領域内の中でも、上流側に位置する発熱ピーク位置（θ＝−６５°）よりも上流側（−１３５°≦θ≦−６５°）で、より温度リップルが小さくなることから、より好ましいことがわかる。
【０１３４】
なお、上記実施例１及び実施例２ではいずれも加熱ローラ外部に加熱手段である誘導加熱コイルを配置した定着装置について説明したが、本発明はこのような構成の定着装置に限定されるものではなく、例えば加熱部材にベルト状のものを用いたものや、誘導加熱コイルを加熱部材内部に配置したもの、加熱部材外部に配置したハロゲンヒータからの赤外線を反射板を加熱部材側に反射させ局所的に加熱するようにしたもの等、加熱部材を局所的に加熱するような構成の定着装置に対して有効であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明の加熱装置を用いた定着装置が適用される画像形成装置の概略断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係わる加熱装置を用いた定着装置の概略図である。
【図３】本発明の実施例１に係わる加熱装置を用いた定着装置における加熱手段の周方向の発熱分布を示すグラフである。
【図４】外部誘導加熱方式の定着装置において、ウオームアップ後、２０枚連続通紙した場合の加熱ローラ温度の変化を示したグラフである。
【図５】外部誘導加熱方式の定着装置において、温度センサ位置と加熱ローラの温度リップルとの関係を示したグラフである。
【図６】サーミスタ熱時定数と温度制御遅延時間との関係を示したグラフである。
【図７】サンプリング周期と温度制御遅延時間との関係を示したグラフである。
【図８】熱源経ち上がり時間と温度制御遅延時間との関係を示したグラフである。
【図９】実施例１に係わる加熱装置を用いた定着装置の温度リップルを従来例とを比較したグラフである。
【図１０】実施例１に係わる加熱装置を用いた定着装置において、温度センサ位置やタイミングの補正位置と温度リップルとの関係を示したグラフである。
【図１１】本発明の実施例２に係わる加熱装置を用いた定着装置の構成を示す概略図である。
【図１２】実施例２に係わる加熱装置を用いた定着装置における加熱手段の周方向の発熱分布を示すグラフである。
【図１３】実施例２に係わる加熱装置を用いた定着装置の温度リップルを従来例と比較したグラフである。
【図１４】実施例２に係わる加熱装置を用いた定着装置において、温度センサ位置やタイミングの補正位置と温度リップルとの関係を示したグラフである。
【符号の説明】
【０１３６】
１  露光ユニット
２  現像器
３  感光体ドラム
４  クリーナユニット
５  帯電器
７  転写ベルト
８  転写搬送ベルトユニット
１０  給紙トレイ
１２  定着ユニット（定着装置）
１５，４３  排紙トレイ
３１  定着（加熱）ローラ（加熱部材）
３２  加圧ローラ
３３，３９  誘導加熱手段
３５  温度センサ（サーミスタ）
３４  励磁回路
３５  制御手段（温度制御手段）
Ｐ１  ニップ部（接続ニップ部、定着ニップ部）
【図１】
2005158590.tif 000003
【図２】
2005158590.tif 000004
【図３】
2005158590.tif 000005
【図４】
2005158590.tif 000006
【図５】
2005158590.tif 000007
【図６】
2005158590.tif 000008
【図７】
2005158590.tif 000009
【図８】
2005158590.tif 000010
【図９】
2005158590.tif 000011
【図１０】
2005158590.tif 000012
【図１１】
2005158590.tif 000013
【図１２】
2005158590.tif 000014
【図１３】
2005158590.tif 000015
【図１４】
2005158590.tif 000016