(57)【要約】【課題】良好な定着画質を得られる定着装置及びこれを搭載する画像形成装置を提供することにある。【解決手段】定着装置１０は、定着部材１１と、該定着部材１１に押圧される加圧部材１５と、かつ前記定着部材１１及び前記加圧部材１５のうち少なくとも前記定着部材１１を加熱するヒータ１４とを有し、前記定着部材１１と前記加圧部材１５とで形成される定着ニップに記録媒体Ｐを通して搬送しつつ該記録媒体Ｐ上のトナー像を前記記録媒体Ｐに融着させる。前記定着装置１０は、前記定着部材１１の温度を検知する温度検知手段８と、検知温度が目標温度近傍の所定の温度になるように前記ヒータを制御する温度制御コントローラ３１と、前記定着部材近傍を冷却するファン６を備え、該ファン６の動作信号の発生から所定の時間後に、前記ヒータ１４に供給する電力を変化させることを特徴とする。【選択図】図４
2009063843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着部材と、該定着部材に押圧される加圧部材と、かつ前記定着部材及び前記加圧部材のうち少なくとも前記定着部材を加熱するヒータとを有し、前記定着部材と前記加圧部材とで形成される定着ニップに記録媒体を通して搬送しつつ該記録媒体上のトナー像を前記記録媒体に融着させる定着装置において、
前記定着部材の温度を検知する温度検知手段と、検知温度が目標温度近傍の所定の温度になるように前記ヒータを制御する温度制御コントローラと、前記定着部材近傍を冷却するファンを備え、該ファンの動作信号の発生から所定の時間後に、前記ヒータに供給する電力を変化させることを特徴とする定着装置。 
【請求項２】
前記定着部材として、複数の支持ローラに掛け回された定着ベルトを用い、該定着ベルトと前記定着ニップを形成する前記加圧部材を設け、前記定着ニップに前記記録媒体を通して搬送しつつ該記録媒体上のトナー像を該記録媒体に融着させることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記温度制御コントローラは、前記ヒータへの電力を供給する際、パルス幅変調信号による制御によって任意の単位時間あたりの通電時間を所定の範囲で変化させ、電力を入力することを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置。
【請求項４】
前記温度制御コントローラの任意の単位時間あたりの通電時間を変化させるアルゴリズム中に、ＰＩＤ、ＰＩ、Ｉ−ＰＤ、Ｉ−Ｐ、ＰＩ−Ｄ制御の何れかを含んでいることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の定着装置。
【請求項５】
前記ヒータは、少なくとも２個以上配設され、そのうちの少なくとも１個は、前記定着部材に対して、中央より両側端部もしくは片側端部に多く配熱されたヒータであり、該ヒータのみ、前記ファンの動作信号を検知してから所定の時間後に、前記ヒータに供給する電力を変化させることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の定着装置。
【請求項６】
前記定着部材に圧接して定着ニップを形成する前記加圧部材と、該加圧部材を冷却する冷却手段とを備えたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の定着装置。
【請求項７】
画像形成部で静電潜像をトナーで現像して可視化し、トナー画像を給紙部から送給された記録媒体に転写し、該記録媒体上にトナー画像を定着させる画像形成装置において、定着装置として請求項１乃至６の何れか１項記載の定着装置を具備す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、ヒータに電力を供給して定着ローラ等を発熱させて記録媒体に形成されたトナー像を加熱溶融して定着させる定着装置及びこの定着装置を搭載しているプリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に関するものである。
【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は、記録媒体に形成されたトナー像を加熱溶融することにより、このトナー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記録媒体へ定着する定着装置は、ヒータに電力を供給してこの定着装置内のローラ等を発熱させ、この熱でトナー像を加熱溶融して記録媒体に定着する処理を行なう。
このような定着装置は、電子写真画像を記録媒体へ定着している間の定着温度を一定にするために、ヒータに電力を供給し、所定の温度に昇温させて定着可能状態とし、この所定の定着温度を維持しつつ定着装置へ記録媒体を通過させるという構成になっている。
【０００３】
従来では、一般的に、トナーカートリッジ内にはトナーが充填されており、このトナーカートリッジの近傍に定着部が配置されている。この定着部には、定着ローラ、ヒータを備えた加圧ローラがあり、トナーカートリッジと定着部の間にファンモータを内蔵している。
このような定着部近傍の配置を有する画像形成装置では、駆動立ち上がり時においては、できる限り早く使用可能状態にするために、ファンモータを停止した状態でヒータをオンし、定着部が２００度に至るまで風の流れを止めたままにしておく。
印字時においては、定着部の温度により、トナーが固まらないように、風の流れを最大にする。待機時においては、定着温度を印字準備ができるための予備温度である中間温度に保ち、かつ温度雰囲気が機器内にこもらないように、最小の風を発生させている。
定着部とトナーカートリッジの間に風の通り道を設けて、トナーの温度が上がらないようにファンモータの回転を制御している。また、ヒータの中央に印字中のヒータの温度を、例えば、１８０度に均一に保つためにサーミスタが配置され、サーミスタを中心として温度設定がなされている。
【０００４】
ここで、ヒータの加熱制御はヒータへの供給電力を制御することにより行なうものとしている。一般に、ヒータへの供給電力の制御方法としては、定着装置に設けられたサーモパイル、サーミスタ等の温度センサにより温度を検知し、検知温度が目標制御温度よりも低い時はヒータへの通電をオンし、目標制御温度より高い時はオフするというオン−オフ制御法がある。
しかし、オン−オフ制御法による温度制御では、目標制御温度に対して温度リップルが大きく発生し、定着ローラ表面温度の変化に応じて定着画像の画質が変化し良好な画像の定着が確保しづらいという問題点がある。
これを低減するために、例えば、定着装置内で加熱される定着ローラ対の芯金厚や表層厚を増加させ、定着ローラ対の熱容量を大きく設定することが考えられる。しかし、このように定着ローラ対の熱容量を大きく設定すると、温度リップルを低減できるものの、目標制御温度に昇温するためのウォームアップ時間が長くなるといった問題が新たに生じる。
【０００５】
このウォームアップ時間の増加を解決するために、画像形成装置が休止している時は定着装置を高温に保つということも考えられるが、それでは、画像形成装置の消費電力が大きくなるという弊害が生じる。
故に、昨今では、これらを包括的に解決するために、比較的熱容量の小さいローラ、もしくは複数の支持ローラに掛け回す定着ベルト等を熱媒体として、比較的発熱量の大きなヒータを熱源として用いかつ、大きな温度オーバーシュート（異常温度変化）や、温度リップルを生じさせることなく制御する手法が必要となってきた。
上述したオン−オフ制御にかわる制御アルゴリズムとして、ＰＩＤ制御がある。ＰＩＤ制御は、Ｐ：Proportional（比例）、Ｉ：Integral（積分）、Ｄ：Derivative（微分）の３つの組み合わせで制御するものであり、目標値と現在値の偏差に応じ、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。このＰＩＤ制御は、オン−オフ制御に比較して温度リップルの低減を図ることができる。
かかるＰＩＤ制御を使用してヒータへの供給電力を制御するようにした定着装置も、温度リップルの低減を図るために、従来から種々提案されている（例えば、特許文献１乃至４参照）。
【０００６】
図８は従来のファンモータ制御装置の第１の例における冷却効果の説明図である。図８の（ａ）には、トナーカートリッジ１、定着部３、ヒータ４ａ、ファンモータ６、一定の風の流れ（矢印）、サーミスタ８を示している。図８の（ｂ）には、印字中のヒータ４ａの温度が風の通り道（風路）の中央で１８０度に均一に保たれていることを示している。
図９は従来のファンモータ制御装置の第２の例における冷却効果の説明図である。図９の（ａ）には、トナーカートリッジ１、定着部３、ヒータ４ａ、ファンモータ６、変化した風の流れ（矢印）、サーミスタ８を示している。図９の（ｂ）には、ヒータ４ａの温度が風の通り道（風路）の中央部では１８０度であるが出口側では１６０度、入口側では２００度に上昇することを示している。
【０００７】
図１０は従来のファンモータ制御装置の第３の例における冷却効果の説明図である。図１０の（ａ）には、トナーカートリッジ１、定着部３、ヒータ４ａ、ファンモータ６、変化した風の流れ（矢印）、サーミスタ８を示している。図１０の（ｂ）には、ヒータ４ａの温度が風の通り道（風路）の中央部では１８０度であるが出口側では１４０度、入口側では２２０度に上昇することを示している。
定着温度制御と、定着近傍の冷却制御は、上記の技術を用いて行われるが、冷却ファンによる風の流れが、定着温度に影響を与えることがある。つまり、冷却ファン（ファンモータ６）が作動すると、定着温度がいったん下がることがある（図９の（ｂ）、図１０の（ｂ））。定着温度が目標温度を下回ると、目標温度との偏差とＰＩＤ制御アルゴリズムにより、ヒータに供給される電力が増加し目標温度に追従しようとする。
しかし、ＰＩＤ制御は、フィードバック制御のため、以下の問題点、すなわち、一時的に定着温度が落ち込む；落ち込みから復帰した時にオーバーシュートする；オーバーシュートした後、温度リップルが収束するのに時間を要する、などが存在する。
それらを改善した技術が、特許文献４に示される、ファンの制御方法である。この方法は、ＰＷＭ制御されるファンモータと、ファンモータのＰＷＭ制御のＰＷＭ比率をステップごとに設定する設定手段と、設定されたＰＷＭ比率により定着部に備えたサーミスタの検出した温度を比較する比較手段を備え、定着部の温度に対応してファンモータの風量（回転数）を変化させるというものである。これにより、定着温度の低下時にはファンの回転数も低下に転じさせ、定着温度のさらなる低下が防止できる。
【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】特許第３８３６２７７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、代表的な定着温度制御のうち、オン−オフ制御法やＰＩＤ制御法は、目標値と現在値の偏差に応じて供給電力を変化させるフィードバック制御手法である。そのため、制御対象の温度が低下して初めてヒータへの供給電力を増やすことになり、ファン動作と定着温度の関係に無駄時間が存在し、ファンが作動すると、必ず定着温度の落ち込みを招いてしまう。
定着温度がいったん落ち込むと、落ち込んでいる時の定着品質を確保できないばかりか、前述したように、落ち込みから復帰した時にオーバーシュートが生じ、オーバーシュートした後、温度リップルが収束するのに時間を要する。このような良好な定着画質を得られない時間帯が発生することについては検討されていないのが現状であった。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、ファンの動作信号を検知してから、目標値と現在値の偏差に関係なく、一定時間後に、ヒータに供給する電力を変化させる。すなわち、定着温度が落ち込む前に電力供給量を増加させることにより、良好な定着画質を得られる定着装置及びこれを搭載する画像形成装置を提供することにある。    
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、定着部材と、該定着部材に押圧される加圧部材と、かつ前記定着部材及び前記加圧部材のうち少なくとも前記定着部材を加熱するヒータとを有し、前記定着部材と前記加圧部材とで形成される定着ニップに記録媒体を通して搬送しつつ該記録媒体上のトナー像を前記記録媒体に融着させる定着装置において、前記定着部材の温度を検知する温度検知手段と、検知温度が目標温度近傍の所定の温度になるように前記ヒータを制御する温度制御コントローラと、前記定着部材近傍を冷却するファンを備え、該ファンの動作信号の発生から所定の時間後に、前記ヒータに供給する電力を変化させる定着装置を特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記定着部材として、複数の支持ローラに掛け回された定着ベルトを用い、該定着ベルトと前記定着ニップを形成する前記加圧部材を設け、前記定着ニップに前記記録媒体を通して搬送しつつ該記録媒体上のトナー像を該記録媒体に融着させる請求項１記載の定着装置を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記温度制御コントローラは、前記ヒータへの電力を供給する際、パルス幅変調信号による制御によって任意の単位時間あたりの通電時間を所定の範囲で変化させ、電力を入力する請求項１又は２記載の定着装置を特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、前記温度制御コントローラの任意の単位時間あたりの通電時間を変化させるアルゴリズム中に、ＰＩＤ、ＰＩ、Ｉ−ＰＤ、Ｉ−Ｐ、ＰＩ−Ｄ制御のいずれかを含んでいる請求項１乃至３のいずれか１項記載の定着装置を特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、前記ヒータは、少なくとも２個以上配設され、そのうちの少なくとも１個は、前記定着部材に対して、中央より両側端部もしくは片側端部に多く配熱されたヒータであり、該ヒータのみ、前記ファンの動作信号を検知してから所定の時間後に、前記ヒータに供給する電力を変化させる請求項１乃至４の何れか１項記載の定着装置を特徴とする。
また、請求項６に記載の発明は、前記定着部材に圧接して定着ニップを形成する前記加圧部材と、該加圧部材を冷却する冷却手段とを備えた請求項１乃至５の何れか１項記載の定着装置を特徴とする。
また、請求項７に記載の発明は、画像形成部で静電潜像をトナーで現像して可視化し、トナー画像を給紙部から送給された記録媒体に転写し、該記録媒体上にトナー画像を定着させる画像形成装置において、定着装置として請求項１乃至６の何れか１項記載の定着装置を具備する画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ヒータへの電力供給に、目標値と現在値の偏差に関係なく、フィードフォワード制御を行なうことにより、ファンの動作から定着温度低下までの無駄時間、及び、定着ヒータオンから定着温度上昇までの無駄時間が存在する系でも、精度よく定着温度を目標温度近傍に維持することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１はプリンタ、コピー機、ファクシミリ装置等に搭載されている一般的な画像形成装置の要部構成を示す側面図である。図２は図１に示す画像形成装置の定着部付近の背面の概略構成を模式的に示す平面図である。
図１には、トナーカートリッジ１と、このトナーカートリッジ１内に充填されたトナー２が示されている。このトナーカートリッジ１の図１左方には、定着部３が示してあり、この定着部３には、定着ローラ５、ヒータ４ａを備えた加圧ローラ４があり、トナーカートリッジ１と定着部３の間の図面において背面で陰となる位置にファンモータ（ファン）６を内蔵している。
この画像形成装置の駆動立ち上がり時においては、できる限り早く使用可能状態にするために、ファンモータ６を停止した状態でヒータ４ａをオンし、定着部３が２００度に至るまで風の流れを止めたままにしておく。
【００１３】
印字時においては、定着部３の温度により、トナー２が固まらないように、風の流れを最大にする。待機時においては、定着温度を印字準備ができるための予備温度である中間温度に保ち、かつ温度雰囲気が機器内にこもらないように、最小の風を発生させている。トナー２として示した場所は定着の熱によりトナーが熱ダメージを受けないようにファンモータ６により冷却したい場所でもある。
定着部３とトナーカートリッジ１の間に風の通り道（風路）７を設けて、トナー２の温度が上がらないようにファンモータ６の回転を制御している。なお、図２に示すように、ヒータ４ａの中央に印字中のヒータ４ａの温度を１８０度に均一に保つためにサーミスタ８が配置され、サーミスタ８を中心として温度設定がなされている。
図２には、さらに、トナーカートリッジ１、定着部３、ファンモータ６、風の流れ（矢印）を示している。ここで、ヒータの加熱制御はヒータへの供給電力を制御することにより行なうものとしている。
【００１４】
図３は本発明によるベルト定着装置の詳細を断面図で含みかつ作像部と給紙部を簡単なブロックで示す画像形成装置の概略図である。重複するので図示しないが、図３のベルト定着装置１０の近傍の配置は、図１の定着部３と同様に構成されており、トナー２が固まらないように、風の流れを最大にする。
従って、図２の平面図と同様に定着部３とトナーカートリッジ１の間に風の通り道を設けて、トナー２の温度が上がらないようにファンモータ（冷却ファン）６の回転を制御している。
図３において、ベルト定着装置１０は、基材ポリイミド（又は金属）フィルムからエンドレスベルトとして形成される定着ベルト１１を含み、この定着ベルト１１は表層にゴム層（図示せず）があり、最外層としてＰＦＡ層（又はＰＴＦＥ層）を有する場合も有る。
定着ベルト１１は定着熱容量が比較的小さく、かつ、ファンモータ６の動作から定着温度低下までの無駄時間が比較的大きい系でも、素早い温度立ち上がりと良好な記録媒体搬送性能が得られる。
【００１５】
ベルト定着装置１０は、また、金属製芯金１２ａ及びゴム層１２ｂからなる定着ローラ１２、金属製の加熱ローラ１３、この加熱ローラ１３に内蔵される加熱源としてのハロゲンヒータ１４、定着ローラ１２に対して押圧しかつ金属製芯金１５ａ及びゴム層１５ｂからなる加圧ローラ１５を含んでいる。
図示はしてないが、定着ベルト１１に圧接して定着ニップを形成する加圧部材加圧ローラ１５には、この加圧ローラ１５を冷却する冷却手段を備えることができる。かかる構成にすると、記録媒体としてコート紙等を用いる時に、記録媒体の含有水分が熱膨張することで発生する火ぶくれ現象であるブリスタや波打ちが生じるのを抑止することができる。
定着ベルト１１に圧接してニップ部を形成する加圧ローラ１５と、この加圧ローラ１５を冷却する冷却手段と、を備えた場合には、定着装置の熱容量が大きくなり、ファンモータ６による定着温度が温度低下し易く、上述したブリスタや波打ちの発生抑止の効果が顕著になる。
【００１６】
ベルト定着装置１０は、さらに、定着入口ガイド板１６、定着出口ガイド板１７、図３には１つしか示してないが、軸方向で位置違いに２個以上配置されている定着ベルト温度センサ１８を含んでいる。符号１１ａは加熱ローラ１３が停止している時、定着ベルト１１が加熱されている部位を示している。
画像形成部１９で静電潜像をトナーで現像して可視化し、トナー画像を給紙部２０から送給された記録媒体Ｐに転写する。この記録媒体Ｐはその上のトナー画像Ｔとともに定着入口ガイド板１６に案内されて定着ベルト１１と加圧ローラ１５に形成される定着ニップをＹ１０方向に通過する。
記録媒体Ｐは定着ニップを通過する時に、熱及び圧力によりトナー画像Ｔを記録媒体Ｐ上に定着させる。定着後の記録媒体ＰはＹ１１方向に進んで、図示してない排出ローラによって排出部にスタックされる。
【００１７】
図４は定着ベルトが最適の温度になるように制御する制御回路を示すブロック図である。図３の画像形成装置Ａは、ウォームアップ時、待機時、プリント時（通紙時）に、制御回路３０によって、温度検知手段としての定着ベルト温度センサ（サーモパイルやサーミスタ）１８で測定した定着ベルト１１の温度に基づいてハロゲンヒータ１４を制御している。
制御回路３０は、そのアルゴリズム中にＰＩＤ、ＰＩ、Ｉ−ＰＤ、Ｉ−Ｐ、ＰＩ−Ｄ制御を適宜に含む温度制御コントローラ３１及びＰＷＭ駆動回路３２が設けられている。この制御回路３０によってハロゲンヒータ１４に対する通電のデューティ（ＤＵＴＹ）が制御される。このデューティは、所定の通電時間（制御周期）あたりに点灯するハロゲンヒータ１４の点灯率であり、以下、ヒータデューティと呼ぶ。
温度制御コントローラ３１は、ＰＩＤ制御のアルゴリズム（所定のアルゴリズム）に基づいて、予め定められた目標制御温度と定着ベルト温度センサ１８によって検知された定着ベルト１１の温度偏差とからヒータデューティを算出する。
そして、算出されたヒータデューティに基づいて、ＰＷＭ駆動回路３２を通じてハロゲンヒータ１４が点灯される。このハロゲンヒータ１４の両端における、制御周期あたりの定格交流電圧を印加する割合（＝ヒータデューティ）が、制御されることになる。
【００１８】
定着ヒータへの電力供給量をＰＷＭ制御（パルス幅変調信号による制御）によって任意の単位時間あたりの通電時間を適宜変化させ電力を入力する。制御周期は１００［ｍｓ］〜２［ｓ］程度とすることが多いが、定着装置の特性に応じて最適な値を決めておく。
定着ヒータへの電力供給量を緻密にすることができ、いわゆる目標温度のスレッシュに対して電力入力をオン−オフする制御法に比べてより精度よく定着温度を目標温度近傍に維持することが可能である。
【００１９】
図５はファンモータによる定着温度低下の様子を示すタイミングチャートである。次に、特許文献４の場合の定着温度低下の様子を、比較のためにここで示す図５を用いてファンモータ６による定着温度低下の様子を示す。
簡単化のため、ファンモータ６はオン−オフによる一速制御の例を示す。横軸は時間、縦軸は、それぞれ、ファンモータ６のオン−オフ信号、定着（サーミスタ）温度、ヒータデューティを示している。
まず、時間ａでファンモータ６が回転を開始した時、定着温度は直ぐには低下せず、ｂ後に低下が始まる。定着温度が低下すると、目標温度との偏差が発生するため、ＰＩＤコントローラ３１（図４）はヒータデューティを増していく。ヒータデューティが増加しても、定着温度は直ぐには上昇せず、さらに、ｃ後に上昇に転ずる。
このように、ファンモータ６がオンしてから、定着温度が上昇に転ずるのには、ｂ＋ｃの２段階の無駄時間が生じているため、温度維持の高精度化が困難になっている。
【００２０】
図６は本発明によるファンモータによる定着温度低下の様子を示すタイミングチャートである。図６には図５での問題を解決する制御を示している。図５と同様に、時点ａにてファンモータ６が作動したとする。その後、ｄ後にヒータデューティをＡ増加し、継続する(増加分：以下、ＦＦデューティ (フィードフォワードデューティ))。
ファンモータ動作−定着温度とヒータ点灯−定着温度の無駄時間の差であるｄは、ｄ≒ｂ−ｃと考えて差し支えなく、後は、実験的検討で微調整を行い最適化すればよい。ｂとｃはシステム同定手法により伝達関数を１次〜数次遅れ系のモデル化を行ない、近似するのが一般的である。
時点ｄで付与した、いわゆるＦＦ（フィードフォワード）制御とＰＩＤ制御は併用されてなり、ＦＦ制御の誤差分をＰＩＤ制御により吸収できるようにしておくのが望ましい。
フィードフォワード値は一定の矩形波の例を示したが、ファンモータ６の制御がＰＭＷ制御され、ＰＭＷ比率（以下、ファンモータデューティ）により回転数が段階的もしくは連続的に回転数を変化させて使用する時は、それに応じてＦＦデューティ値も段階的もしくは連続的に変化させるのが望ましい。
この場合も、ファンモータデューティと定着温度の伝達関数（もしくはファンモータデューティと定着ヒータデューティとの伝達関数）をシステム同定手法により、１次〜数次遅れ系にてモデル化する。
【００２１】
ファンモータ６の動作を外乱と見て、ファンモータデューティによる定着温度に与える外乱を、ヒータデューティで打ち消すように作用するヒータデューティのＦＦデューティ値の波形を決定するのが最も望ましい形態といえる。
ファンモータ６の動作信号を検知してから、定着温度及び電力供給要求に関係なく、一定時間後に、ハロゲンヒータ１４（図３）に供給する電力を変化させる。すなわち、定着温度が落ち込む前に電力供給量を増加させる。一定時間とは、「ファンモータの動作に対する定着温度の落ち込み発生の無駄時間」＋「ヒータへの電力供給に対する定着温度上昇の無駄時間」を基本とし、実験的検討により微調整を行い最適化するのが望ましい。
【００２２】
図７は本発明によるファンモータによる定着温度低下の様子を示すタイミングチャートである。図７には、ファンデューティが一定区間で連続的に変化する場合の、ＦＦデューティの波形も変化させる例を示している。
本発明によれば、ファンモータ６の定着温度に与える影響は、定着ベルト１１の或る部位に集中することが多い。ファンモータ６の冷却手法は風冷であるので、風路により定着ベルト１１に風が当たる部分が集中的に冷やされる格好である。その場合に、一律にＦＦ デューティを与えてしまうと、逆に、ファンモータ６による温度低下が生じていない部位の温度が上がりすぎることがある。
定着温度制御コントローラ３１の全てもしくは一部にＰＩＤ、ＰＩ、Ｉ−ＰＤ、Ｉ−Ｐ、ＰＩ−Ｄ制御を用いる。これにより目標値までは素早く温度を立ち上げ、目標値近傍で精度良く温度維持が可能となる。
このように構成すれば、温度制御手段は、ＰＩＤ制御、ＰＩ制御、Ｉ−ＰＤ制御、Ｉ−Ｐ制御、ＰＩ−Ｄ制御のいずれかの制御を適当に選択することにより目標値までは素早く温度を立ち上げ、目標値近傍で精度良く温度維持が可能となる。ステップ状の目標制御温度に対して定常偏差を最小にした最適な熱量を供給する制御系の構築が容易となる。
【００２３】
温度コントローラ３１にＰＩコントローラを用いれば、ステップ状の目標制御温度に対して定常偏差を最小にした最適な熱量を供給する制御系の構築が容易となる。
温度コントローラ３１にＩ−ＰＤコントローラを用いることにより、目標温度に対しての過度応答の特性を抑制した最適な熱量を供給する制御系の構築が容易となる。また、温度コントローラ３１にＩ−Ｐ、ＰＩ−Ｄコントローラを用いれば、入力外乱の影響を速やかに除去し、安定した最適な熱量を供給する制御系の構築が容易となる。
ヒータを２個以上が配設されそのうち少なくとも１つをファンモータ６で温度低下の影響が出る部位に配熱を集中させておけば、ＦＦデューティはそのヒータにのみ印加すれば良い。
少なくとも２個以上配置されたヒータのうちの少なくとも１個は、定着部材に対して、中央より両側端部もしくは片側端部に多く配熱されてなり、端部配熱過多のヒータにのみ、ファンモータ６の動作信号を検知してから一定時間後に、定着熱源に供給する電力を変化させる。これにより定着部材を均一に温度制御することが可能となる。
本発明によれば、目標制御温度に良好に追従させるベルト定着装置を備えることにより、画像の定着性、光沢度などの定着品質に優れ、かつ省エネルギの画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】プリンタ、コピー機、ファクシミリ装置等に搭載されている従来の画像形成装置の要部構成図である。
【図２】図１に示す画像形成装置の定着部付近の背面の概略構成を模式的に示す平面図である。
【図３】本発明によるベルト定着装置の詳細を断面図で含みかつ作像部と給紙部を簡単なブロックで示す画像形成装置の概略図である。
【図４】定着ベルトが最適の温度になるように制御する制御回路を示すブロック図である。
【図５】ファンモータによる定着温度低下の様子を示すタイミングチャートである。
【図６】ファンモータによる定着温度低下の様子を示すタイミングチャートである。
【図７】ファンモータによる定着温度低下の様子を示すタイミングチャートである。
【図８】従来のファンモータ制御装置の第１の例における冷却効果の説明図である。
【図９】従来のファンモータ制御装置の第２の例における冷却効果の説明図である。
【図１０】従来のファンモータ制御装置の第３の例における冷却効果の説明図である。
【符号の説明】
【００２５】
Ａ  画像形成装置、Ｐ  記録媒体、１  トナーカートリッジ、２  冷却対象部位、３  定着部、６  ファン（ファンモータ）、１０  ベルト定着装置、１１  定着部材（定着ベルト）、１２  定着ローラ、１３  加熱ローラ、１４  ヒータ（ハロゲンヒータ）、１５  加圧部材（加圧ローラト）、１８  温度検知手段（温度センサ、サーミスタ）、３０  制御装置、３１  定着温度コントローラ（ＰＩＤ、Ｉ−Ｐ制御等を含むコントローラ）、３２  定着ヒータＰＷＭ駆動回路
【図１】
2009063843.tif 000003
【図２】
2009063843.tif 000004
【図３】
2009063843.tif 000005
【図４】
2009063843.tif 000006
【図５】
2009063843.tif 000007
【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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