(57)【要約】【課題】熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることで、定着ベルト等の、走行する無端状の被加熱体の温度制御を行う、被加熱体の温度制御装置、これを用いた、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に用いられる定着装置及び定着方法、並びにこれらを用いたかかる画像形成装置及び画像形成方法の提供。【解決手段】走行する無端状の被加熱体２１を加熱する加熱手段２５と、被加熱体２１の温度を検知する、互いに熱応答性の異なる複数の温度検知手段４０、４１と、温度検知手段４０、４１が検知した温度に基づいて、加熱手段２５による被加熱体２１の加熱の制御を行う温度制御手段とを有し、温度制御手段は、被加熱体２１の温度が立ち上がる前後において、制御を行うために用いる温度検知手段４０、４１を、熱応答性の低いものから熱応答性の高いものに切り替える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行する無端状の被加熱体と、
前記被加熱体を加熱する加熱手段と、
前記被加熱体の温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段が検知した温度に基づいて、前記加熱手段による前記被加熱体の加熱の制御を行う温度制御手段とを有する被加熱体の温度制御装置において、
前記温度検知手段は、互いに熱応答性の異なる複数の温度検知手段を有し、
前記温度制御手段は、前記被加熱体の温度が立ち上がる前後において、前記制御を行うために用いる温度検知手段を、熱応答性の低いものから熱応答性の高いものに切り替えることを特徴とする被加熱体の温度制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の被加熱体の温度制御装置において、
前記複数の温度検知手段のうち、熱時定数の最大のものと最小のものとでは、同熱時定数の比が１０以上であることを特徴とする被加熱体の温度制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の被加熱体の温度制御装置において、
前記複数の温度検知手段のうちの少なくとも１つはサーモパイル素子により前記被加熱体の温度を検知するものであることを特徴とする被加熱体の温度制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか１つに記載の被加熱体の温度制御装置において、
前記複数の温度検知手段のうちの少なくとも１つはサーミスタ素子により前記被加熱体の温度を検知するものであることを特徴とする被加熱体の温度制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか１つに記載の被加熱体の温度制御装置において、
前記温度制御手段は、前記制御を行うために、前記加熱手段の単位時間当たりの発熱量を随時変化させることが可能なアルゴリズムを用いることを特徴とする被加熱体の温度制御装置。
【請求項６】
請求項５記載の被加熱体の温度制御装置において、
前記アルゴリズムは、ＰＩＤ制御、ＰＩ制御、Ｉ−ＰＤ制御、Ｉ−Ｐ制御、ＰＩ−Ｄ制御の何れかを行うものであることを特徴とする被加熱体の温度制御装置。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか１つに記載の被加熱体の温度制御装置を備えた定着装置であって、前記被加熱体が定着ベルトであり、この定着ベルトに圧接し同定着ベルトとの間にシートを通過して同シートに対する定着を行う加圧部材を有する定着装置。
【請求項８】
請求項７記載の定着装置において、
前記加熱手段は、輻射熱によって前記定着ベルトを加熱するものであることを特徴とする定着装置。
【請求項９】
請求項７又は８記載の定着装置において、
前記加圧部材が、前記加熱手段による加熱を間接的に受けることを特徴とする定着装置。
【請求項１０】
請求項７ないし９の何れか１つに記載の定着装置において、
前記加圧部材を冷却する冷却手段を有することを特徴とする定着装置。
【請求項１１】
請求項７ないし１０の何れか１つに記載の定着装置を用いて定着を行う定着方法。
【請求項１２】
請求項７ないし１０の何れか１つに記載の定着装置、または、請求項１１記載の定着方法を用いて画像形成を行う画像形成装置。
【請求項１３】
請求項７ないし１０の何れか１つに記載の定着装置、または、請求項１１記載の定着方法、または、請求項１２記載の画像形成装置を用いて画像形成を行う画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着ベルト、加熱ローラ等の、走行する無端状の被加熱体の温度制御装置、これを用いた、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に用いられる定着装置及び定着方法、並びにこれらを用いたかかる画像形成装置及び画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置において、用紙等のシートに形成されたトナー像を加熱溶融することにより、同シートに画像を定着させる定着装置が備えられている。かかる定着装置は、ヒータに電力を供給して同ヒータを発熱させ、この熱でトナー像を加熱溶融して用紙に定着する処理を行う。
【０００３】
このような定着装置として、熱ローラタイプの定着装置、ベルトタイプの定着装置が知られている。熱ローラタイプの定着装置は、ヒータを備えた加熱ローラと、加熱ローラに圧接した加圧ローラとを備え、これらの間にトナー像を担持したシートを通過させて定着を行う。ベルトタイプの定着装置は、ヒータによって加熱される無端状の定着ベルトと、定着ベルトに圧接した加圧ローラとを備え、これらの間にトナー像を担持したシートを通過させて定着を行う。
【０００４】
これらのタイプの定着装置にあっては、〔特許文献１〕ないし〔特許文献６〕に記載されているように、シート通過時の温度を定着に適した温度に保つべく、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するとともに、シート通過時にもこの温度を維持するように構成されている。
【０００５】
ここで、ヒータのパワー駆動すなわち加熱制御は、ヒータへの供給電力を制御することにより行うものであり、ヒータへの供給電力の制御を行うため、定着装置には温度制御手段が備えられていることが一般的である。温度制御手段は、加熱手段の温度リップルを抑えて精度のよい安定した温度制御を行う為に、ＰＩＤ制御に代表される、ヒータの点灯デューティーを決定するアルゴリズムを採用していることが知られている。
【０００６】
ＰＩＤ制御は、Ｐ：Ｐｒｏｐｏｒｔｉｎａｌ（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。ＰＩＤ制御は、結果として一定の制御周期内の通電時間（以下：デューティー（単位：％））を演算し制御を行う場合は、結果としてオンオフ制御に比較してリップルの低減による温度保持を図ることができるので広く採用されている。
【０００７】
また、昨今ではウォームアップの短縮化やファーストプリントタイムの短縮化を狙ってベルトタイプの定着装置が多く用いられるようになってきている。このタイプの定着装置では、ファーストプリントタイムの短縮のため、画像形成装置に画像形成ジョブが無い時は定着ベルトの回転は停止させて、定着ベルトやこれを巻き掛けたローラを所定の温度に予熱しておき、画像形成装置に画像形成ジョブが発生した後に定着ベルトが回転走行をし始め、シートが通過するときに必要な熱量を速やかに供給できるようにしている。
【０００８】
同様に、熱ローラタイプの定着装置においても、ファーストプリントタイムの短縮等を目的として、画像形成装置に画像形成ジョブが無い時は加熱ローラの回転は停止させて、加熱ローラを所定の温度に予熱しておき、画像形成装置に画像形成ジョブが発生した後に加熱ローラが回転走行をし始め、シートが通過するときに必要な熱量を速やかに供給できるようにした構成が知られている。
【０００９】
定着ベルト、加熱ローラの走行が停止し定着ベルトやこれを巻き掛けたローラ、また加熱ローラを所定の温度に予熱している状態を予熱モードというが、ＰＩＤ制御は、この予熱モード中や通紙中の定着ベルト表面温度の制御を行うために採用される、代表的なものである。
【００１０】
なお、温度フィードバック制御を行うために用いる温度センサとしては、〔特許文献４〕ないし〔特許文献６〕に記載されているように、熱時定数が小さく速い温度立ち上げに追従可能なサーモパイル素子や、比較的安価なサーミスタ素子等が使用されることが一般的である。
【００１１】
しかしながら、ベルトタイプの定着装置では、定着ベルトがベルト部材であるため熱容量が比較的小さいことから、予熱モード時は、定着ベルトの回転走行が停止している状態では定着ベルトの被加熱部は所定の温度に保持されているものの、定着ベルトの非加熱部は早く温度が落ちてしまって、結果的に定着ベルト周方向の温度差が大きくなり、部分的な温度の偏差が生じる。
【００１２】
同様に、熱ローラタイプの定着装置でも、予熱モード時は、停止状態にある加熱ローラが同じく停止状態にある加圧ローラに当接しているため、加圧ローラの吸熱作用によって加熱ローラ等に部分的な温度の偏差が生じる。
【００１３】
その他、定着ベルト、加熱ローラの部分的な温度の偏差は、定着動作時の、トナー像を担持したシートによる吸熱作用によっても生じる。
【００１４】
定着ベルト、加熱ローラの部分的な温度の偏差は、定着ムラの原因となるため極力抑制する必要がある。
【００１５】
そのため、予熱モードから、定着ベルト、加熱ローラの駆動が開始されたときや、定着動作時において、定着ベルト、加熱ローラの温度を均一化するための技術が種々提案されている。〔特許文献１〕ないし〔特許文献３〕では、定着ベルト、加熱ローラの、特に駆動が開始されたときにおけるこれらの温度の均一化を図るために、いわゆるオンオフ制御方法とＰＩＤ制御等の制御法とを併用し、検知温度が閾値に達したときにオンオフ制御からＩ制御やＰＩＤ制御やＰ制御を行う技術が記載されている。
【００１６】
〔特許文献１〕記載の技術は、加熱開始後、ヒータの加熱温度が制御目標温度よりも低い温度の切替温度に達するまではヒータを全通電連続加熱し、切替温度に達した後はＩ（積分）制御によってヒータの通電を制御するものである。また、〔特許文献２〕記載の技術は、加熱開始後、ヒータの加熱温度が制御目標温度よりも低い温度の切替温度に達するまではヒータを全通電連続加熱し、切替温度に達した後はＰＩＤ制御によってヒータの通電を制御するものである。さらに、〔特許文献３〕記載の技術は、加熱開始後、ヒータの加熱温度が制御目標温度よりも低い温度の切替温度に達するまではヒータを全通電連続加熱し、切替温度に達した後はＰ（比例）制御によってヒータの通電を制御するものである。
【００１７】
【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】特開２００３−０２８７２１号公報
【特許文献５】特許第３７０８８３４号公報
【特許文献６】特開２００５−１８９９００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、定着ベルト、加熱ローラ表面の温度を検知するセンサが熱時定数の小さいものである場合には、予熱モードから、定着ベルト、加熱ローラの回転走行が開始した直後は、これらの温度偏差を読み取ってしまい、定着ベルト、加熱ローラの回転周期で、温度センサの出力値が大きく振れてしまうことになる。
【００１９】
このように温度センサの出力値が大きく振れてしまうと、定着装置、画像形成装置のモードが予熱モードから通紙状態へ移行し、定着ベルト、加熱ローラの回転走行が開始したときには、これらの表面温度を目標温度へ素早く追従させたい局面であるにもかかわらず、目標値と現在値の偏差が大きく振れてしまうので、それに呼応してデューティー値も大きく触れてしまうという問題があった。
【００２０】
すなわち、図５に示すように、一点鎖線に示すように温度センサによって検知される温度すなわち出力値が大きく変動すると、実質的にはまだ閾値に達していない早いタイミングＡで、定着温度が閾値に達したものと検知されてしまうため、結果的に誤検知となってしまうのである。したがって、実際の切替タイミングよりも早くＰＩＤ制御が開始されて、立ち上げ時間が理想の立ち上げ時間Ｌ０よりも長い時間Ｌ１となってしまう。なお、同図に示した例では閾値と目標温度とが異なる値となっているが、これらが同じ値である場合にも同様の現象が生ずる。
【００２１】
また、オンオフ制御とＰＩＤ制御等の制御とを併用する技術であって、所定温度に達するまではオンオフ制御を行い、その後にＰＩＤ制御等の制御を行う技術においては、ＰＩＤ制御等の制御の本来の目的とは逆に、次のように所定温度に収束するまでの時間が長くなるという問題も生ずる。
【００２２】
ＰＩＤ制御等の制御は、目標値と現在値の偏差に応じ、ある操作量を演算し、制御周期ごとにその操作量を加減算させてデューティーを決定していく為、オンオフ制御からＰＩＤ制御等に切り替わった時点でデューティーを連続的に使用する場合、初期値はデューティーが最大値か最小値となる。
【００２３】
すなわち、ＰＩＤ制御等に切り替わった時点で目標温度以上に達していれば、ＰＩＤ制御などの初期値のデューティーは最小値となっている。またＰＩＤ制御などに切り替わった時点で目標温度未満であれば、ＰＩＤ制御などのデューティーは最大値となっている。
【００２４】
しかしながら、定着装置のように熱容量があり、入力すなわちヒータに対しての入力電力に対して出力すなわち温度検知手段の出力に応答遅れ、所謂むだ時間がある系の場合、デューティーの初期値を最大値もしくは最小値とするのは必ずしも好ましくないのである。
この理由を説明すると次の通りである。
【００２５】
図６に示すように、オンオフ制御時において、目標温度以下かつ、時間−温度勾配が正の値を有していた状態かつ、目標温度より極めて小さい偏差を有していた状態でＰＩＤ制御等に切り替わった場合のことを考える。
【００２６】
この系にはむだ時間が存在する為、ＰＩＤ制御等に切り替わった瞬間の偏差がきわめて小さい場合であれば、制御が切り替わったすぐ直後に目標温度に達することとなる。
かりに、切り替わった後もオンオフ制御ならば、目標温度に達した途端にデューティーは符号Ｂ１で示す破線のように最小値となり、符号Ｃ１で示す破線のように、温度が目標温度から大幅に上昇することはない。
【００２７】
ところが、実際にはＰＩＤ制御等に切り替わる。切り替わったときの温度は目標温度以下であるから、デューティーの初期値は符号Ｄ１で示す実線のように最大値となり、この初期値からＰＩＤ等の操作量を加減算していくことになる。つまり、最大値のデューティーから操作量を減少させていく。そのため、符号Ｅ１で示す実線のように、目標温度に対してのオーバーシュートが、符号Ｃ１で示したオンオフ制御時のそれよりも大きくなってしまうのである。
【００２８】
他方で、図７に示すように、オンオフ制御時において、目標温度以上かつ、時間−温度勾配が負の値を有していた状態かつ、目標温度より極めて小さい偏差を有していた状態でＰＩＤ制御等に切り替わった場合のことを考える。
【００２９】
この系にはむだ時間が存在する為、ＰＩＤ制御等に切り替わった瞬間の偏差がきわめて小さい場合であれば、制御が切り替わったすぐ直後に目標温度に達することとなる。
かりに、切り替わった後もオンオフ制御ならば、目標温度に達した途端にデューティーは符号Ｂ２で示す破線のように最大値となり、符号Ｃ２で示す破線のように、温度が目標温度から大幅に低下することはない。
【００３０】
ところが、実際にはＰＩＤ制御等に切り替わる。切り替わったときの温度は目標温度以上であるから、デューティーの初期値は符号Ｄ２で示す実線のように最小値となり、この初期値からＰＩＤ等の操作量を加減算していくことになる。つまり、最小値のデューティーから操作量を増加させていく。そのため、符号Ｅ２で示す実線のように、目標温度に対してのアンダーシュートが、符号Ｃ２で示したオンオフ制御時のそれよりも大きくなってしまうのである。
【００３１】
これらのことから、オンオフ制御からＰＩＤ等の制御に切り換える場合においては、オーバーシュート、アンダーシュートを小さくするためには、温度の偏差が生じたところから所定の温度までは、操作量の演算に、同一のＰＩＤ等のパラメータを連続的に用いる方が良いが、かかる切り替えを行うという制約上、このようなことは出来ないのが実情である。
【００３２】
以上のことから、特に立ち上がり時など、定着ベルト、加熱ローラの温度検知を行うための温度検知手段の出力値が大きく振れるときにおいては、温度検知手段の熱応答性は低い方が良い。その一方で、かかる出力値が比較的安定して推移する場合には、温度検知手段の熱応答性は高い方が良い。すなわち、定着装置の温度制御には、その時々に応じて適切な熱応答性を持つ温度検知手段を用いるのが良い。このことは、定着装置に限らず、一般的な温度制御にも同様に当てはまる。
【００３３】
なお、〔特許文献５〕、〔特許文献６〕には、２種の温度検知手段を併用し、一方の温度検知手段による検知温度を他方の温度検知手段によって補正して温度検知の精度を向上させる技術が記載されているが、この技術はかかる温度検知手段の熱応答性に着目したものではなく、また熱応答性の差を、温度検知手段の出力値が大きく振れるときか否かに応じて利用する技術でもない。
【００３４】
本発明は、熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることで、定着ベルト等の、走行する無端状の被加熱体の温度制御を行う、被加熱体の温度制御装置、これを用いた、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に用いられる定着装置及び定着方法、並びにこれらを用いたかかる画像形成装置及び画像形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、走行する無端状の被加熱体と、前記被加熱体を加熱する加熱手段と、前記被加熱体の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段が検知した温度に基づいて、前記加熱手段による前記被加熱体の加熱の制御を行う温度制御手段とを有する被加熱体の温度制御装置において、前記温度検知手段は、互いに熱応答性の異なる複数の温度検知手段を有し、前記温度制御手段は、前記被加熱体の温度が立ち上がる前後において、前記制御を行うために用いる温度検知手段を、熱応答性の低いものから熱応答性の高いものに切り替えることを特徴とする。
【００３６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の被加熱体の温度制御装置において、前記複数の温度検知手段のうち、熱時定数の最大のものと最小のものとでは、同熱時定数の比が１０以上であることを特徴とする。
【００３７】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の被加熱体の温度制御装置において、前記複数の温度検知手段のうちの少なくとも１つはサーモパイル素子により前記被加熱体の温度を検知するものであることを特徴とする。
【００３８】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３の何れか１つに記載の被加熱体の温度制御装置において、前記複数の温度検知手段のうちの少なくとも１つはサーミスタ素子により前記被加熱体の温度を検知するものであることを特徴とする。
【００３９】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４の何れか１つに記載の被加熱体の温度制御装置において、前記温度制御手段は、前記制御を行うために、前記加熱手段の単位時間当たりの発熱量を随時変化させることが可能なアルゴリズムを用いることを特徴とする。
【００４０】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の被加熱体の温度制御装置において、前記アルゴリズムは、ＰＩＤ制御、ＰＩ制御、Ｉ−ＰＤ制御、Ｉ−Ｐ制御、ＰＩ−Ｄ制御の何れかを行うものであることを特徴とする。
【００４１】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６の何れか１つに記載の被加熱体の温度制御装置を備えた定着装置であって、前記被加熱体が定着ベルトであり、この定着ベルトに圧接し同定着ベルトとの間にシートを通過して同シートに対する定着を行う加圧部材を有する定着装置にある。
【００４２】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の定着装置において、前記加熱手段は、輻射熱によって前記定着ベルトを加熱するものであることを特徴とする。
【００４３】
請求項９記載の発明は、請求項７又は８記載の定着装置において、前記加圧部材が、前記加熱手段による加熱を間接的に受けることを特徴とする。
【００４４】
請求項１０記載の発明は、請求項７ないし９の何れか１つに記載の定着装置において、前記加圧部材を冷却する冷却手段を有することを特徴とする。
【００４５】
請求項１１記載の発明は、請求項７ないし１０の何れか１つに記載の定着装置を用いて定着を行う定着方法にある。
【００４６】
請求項１２記載の発明は、請求項７ないし１０の何れか１つに記載の定着装置、または、請求項１１記載の定着方法を用いて画像形成を行う画像形成装置にある。
【００４７】
請求項１３記載の発明は、請求項７ないし１０の何れか１つに記載の定着装置、または、請求項１１記載の定着方法、または、請求項１２記載の画像形成装置を用いて画像形成を行う画像形成方法にある。
【発明の効果】
【００４８】
本発明は、走行する無端状の被加熱体と、前記被加熱体を加熱する加熱手段と、前記被加熱体の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段が検知した温度に基づいて、前記加熱手段による前記被加熱体の加熱の制御を行う温度制御手段とを有する被加熱体の温度制御装置において、前記温度検知手段は、互いに熱応答性の異なる複数の温度検知手段を有し、前記温度制御手段は、前記被加熱体の温度が立ち上がる前後において、前記制御を行うために用いる温度検知手段を、熱応答性の低いものから熱応答性の高いものに切り替えるので、熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることで、同一の温度制御手段を用いても被加熱体の温度をすばやく目標とする温度に安定させることができるとともに、立ち上がり後は高精度で温度制御を行うことができ安全性が高い被加熱体の温度制御装置を提供することができる。
【００４９】
前記複数の温度検知手段のうち、熱時定数の最大のものと最小のものとでは、同熱時定数の比が１０以上であることとすれば、熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることで、同一の温度制御手段を用いても被加熱体の温度をよりすばやく目標とする温度に安定させることができるとともに、立ち上がり後は高精度で温度制御を行うことができ安全性が高い被加熱体の温度制御装置を提供することができる。
【００５０】
前記複数の温度検知手段のうちの少なくとも１つはサーモパイル素子により前記被加熱体の温度を検知するものであることとすれば、熱応答性が高く熱時定数の小さいサーモパイル素子で精度よく温度検知を行うことができ、また熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることで、同一の温度制御手段を用いても被加熱体の温度をすばやく目標とする温度に安定させることができるとともに、立ち上がり後は高精度で温度制御を行うことができ安全性が高い被加熱体の温度制御装置を提供することができる。
【００５１】
前記複数の温度検知手段のうちの少なくとも１つはサーミスタ素子により前記被加熱体の温度を検知するものであることとすれば、比較的安価なサーミスタ素子で精度よく温度検知を行うことができ、また熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることで、同一の温度制御手段を用いても被加熱体の温度をすばやく目標とする温度に安定させることができるとともに、立ち上がり後は高精度で温度制御を行うことができ安全性が高く安価な被加熱体の温度制御装置を提供することができる。
【００５２】
前記温度制御手段は、前記制御を行うために、前記加熱手段の単位時間当たりの発熱量を随時変化させることが可能なアルゴリズムを用いることとすれば、かかるアルゴリズムによって加熱手段の駆動デューティーを適切に決定し、また熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることで、同一の温度制御手段を用いても被加熱体の温度をすばやく目標とする温度に安定させることができるとともに、立ち上がり後は高精度で温度制御を行うことができ安全性が高い被加熱体の温度制御装置を提供することができる。
【００５３】
前記アルゴリズムは、ＰＩＤ制御、ＰＩ制御、Ｉ−ＰＤ制御、Ｉ−Ｐ制御、ＰＩ−Ｄ制御の何れかを行うものであることとすれば、かかるＰＩＤ制御等のアルゴリズムによって加熱手段の駆動デューティーを適切に決定し、また熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることで、同一の温度制御手段を用いても被加熱体の温度をすばやく目標とする温度に安定させることができるとともに、立ち上がり後は高精度で温度制御を行うことができ安全性が高い被加熱体の温度制御装置を提供することができる。
【００５４】
本発明は、かかる被加熱体の温度制御装置を備えた定着装置であって、前記被加熱体が定着ベルトであり、この定着ベルトに圧接し同定着ベルトとの間にシートを通過して同シートに対する定着を行う加圧部材を有する定着装置にあるので、定着ベルトは温度の偏差が特に生じやすいにもかかわらず、熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることで、同一の温度制御手段を用いても定着ベルトの温度をすばやく目標とする温度に安定させることができるとともに、立ち上がり後は高精度で温度制御を行うことができ安全性が高く、定着ムラを防止した定着装置を提供することができる。
【００５５】
前記加熱手段は、輻射熱によって前記定着ベルトを加熱するものであることとすれば、加熱手段として一般的な構成のものを用いることができる一方で、定着ベルトは温度の偏差が特に生じやすく、また加熱手段の輻射熱で定着ベルトを加熱するとかかる偏差が助長されやすいものの、熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることで、同一の温度制御手段を用いても定着ベルトの温度をすばやく目標とする温度に安定させることができるとともに、立ち上がり後は高精度で温度制御を行うことができ安全性が高く、定着ムラを防止した定着装置を提供することができる。
【００５６】
前記加圧部材が、前記加熱手段による加熱を間接的に受けることとすれば、定着ベルトは温度の偏差が特に生じやすく、また加熱手段で定着ベルトを間接的に加熱するとかかる偏差がさらに助長されやすいものの、熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることで、同一の温度制御手段を用いても定着ベルトの温度をすばやく目標とする温度に安定させることができるとともに、立ち上がり後は高精度で温度制御を行うことができ安全性が高く、定着ムラを防止した定着装置を提供することができる。
【００５７】
前記加圧部材を冷却する冷却手段を有することとすれば、シートにいわゆるブリスタが発生することを防止ないし抑制できるが、その一方で定着ベルトは温度の偏差が特に生じやすく、また冷却手段によってかかる偏差が助長されやすいものの、熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることで、同一の温度制御手段を用いても定着ベルトの温度をすばやく目標とする温度に安定させることができるとともに、立ち上がり後は高精度で温度制御を行うことができ安全性が高く、定着ムラを防止した定着装置を提供することができる。
【００５８】
本発明は、かかる定着装置を用いて定着を行う定着方法にあるので、定着ベルトは温度の偏差が特に生じやすいにもかかわらず、熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることで、同一の温度制御手段を用いても定着ベルトの温度をすばやく目標とする温度に安定させることができるとともに、立ち上がり後は高精度で温度制御を行うことができ安全性が高く、定着ムラを防止した定着方法を提供することができる。
【００５９】
本発明は、かかる定着装置、または、かかる定着方法を用いて画像形成を行う画像形成装置にあるので、定着ベルトは温度の偏差が特に生じやすいにもかかわらず、熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることで、同一の温度制御手段を用いても定着ベルトの温度をすばやく目標とする温度に安定させることができるとともに、立ち上がり後は高精度で温度制御を行うことができ安全性が高く、定着ムラが抑制され良好な画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することができる。
【００６０】
本発明は、かかる定着装置、または、かかる定着方法、または、かかる画像形成装置を用いて画像形成を行う画像形成方法にあるので、定着ベルトは温度の偏差が特に生じやすいにもかかわらず、熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることで、同一の温度制御手段を用いても定着ベルトの温度をすばやく目標とする温度に安定させることができるとともに、立ち上がり後は高精度で温度制御を行うことができ安全性が高く、定着ムラが抑制され良好な画像形成を行うことができる画像形成方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６１】
図１に本発明を適用した画像形成装置の概略を示す。画像形成装置１は、複写機、プリンタ、ファクシミリの複合機であってモノカラーの画像形成を行うことができるようになっている。画像形成装置１は、プリンタとして用いられる場合には、外部から受信した画像情報に対応する画像信号に基づき画像形成処理を行なう。これは画像形成装置１００がファクシミリとして用いられる場合も同様である。
【００６２】
画像形成装置１は、一般にコピー等に用いられる普通紙の他、ＯＨＰシートや、カード、ハガキ等の厚紙や、封筒等の何れをもシートであるシート状の記録媒体Ｐとしてこれに画像形成を行なうことが可能である。画像形成装置１は、記録媒体Ｐの両面に画像形成可能な両面画像形成装置でもある。
【００６３】
画像形成装置１は、その上部に位置し原稿Ｄの画像情報を光学的に読み込む原稿読込部２と、図中の時計方向に回転する像担持体としての感光体ドラム５と、原稿読込部２で読み込んだ画像情報に基いた露光光Ｌを感光体ドラム５上に照射する書込部としての露光部３と、感光体ドラム５上にトナー像からなる画像を形成する帯電工程、露光工程、現像工程等を行う作像部４と、感光体ドラム５上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写する転写部７とを有している。
【００６４】
画像形成装置１はまた、セットされた原稿Ｄを原稿読込部２に搬送する原稿搬送部１０と、記録媒体Ｐを収納した給紙部１２ないし１４と、記録媒体Ｐ上の未定着画像を定着する定着装置２０と、定着装置２０を通過した記録媒体Ｐを反転させて再度作像部４に給送する図示しない再給紙装置と、画像形成装置１の操作を行うための図示しない操作パネルと、画像形成装置１の動作全般を制御する図示しない制御手段と、図示しない電源スイッチとを有している。
【００６５】
定着装置２０の詳細については後述するが、概略的には、定着部材としての被加熱体である無端状の定着ベルト２１と、定着ベルト２１に圧接された加圧部材としての加圧ローラ３１とを有している。定着ベルト２１は図中矢印で示す方向に記録媒体Ｐを搬送するように回転駆動されて走行し、加圧ローラ３１は定着ベルト２１の回転に従動して回転する。
【００６６】
操作パネルは、複写等を開始するためのスタートボタン、複写枚数等を入力するためのテンキー等を備えている。スタートボタンの押下が行われると、画像形成開始指示信号が制御手段に入力される。
【００６７】
制御手段は、ＣＰＵ、記憶手段としてのメモリ等を備えている。制御手段は、画像形成装置１の電源投入時又は前回の画像形成終了時から、画像形成指示等の所定の信号の入力がないまま所定時間が経過すると、画像形成装置１を待機モードに移行させ、定着ベルト２１の回転を停止させる等の処理を行う。待機モード時においては、定着装置２０は予熱モードとなっている。
【００６８】
画像形成装置１における通常の画像形成時の動作について説明する。
原稿搬送部１０に原稿Ｄをセットし、スタートボタンを押下すると、原稿Ｄは、原稿搬送部１０の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部２上を通過する。このとき、原稿読込部２では、上方を通過する原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。
【００６９】
原稿読込部２で読み取られた光学的な画像情報は、電気信号に変換された後に、露光部３に送信される。露光部３からは、その電気信号の画像情報に基づいたレーザ光等の露光光Ｌが、作像部４の感光体ドラム５上に向けて発せられる。
【００７０】
一方、作像部４において、感光体ドラム５には、帯電工程、露光工程、現像工程等の所定の作像プロセスにより、露光光Ｌに対応したトナー像からなる画像が形成される。感光体ドラム５上に形成されたトナー像は、転写部７で、レジストローラにより給送された記録媒体Ｐ上に転写される。
【００７１】
レジストローラにより転写部７に給送された記録媒体Ｐは、次のようにしてレジストローラまで搬送され、転写部７に給送されたものである。すなわち、給紙部１２、１３、１４のうち、１つの給紙部が自動又は手動で選択され、選択された給紙部における記録媒体Ｐの最上方の１枚が、搬送経路Ｋの位置に向けて搬送される。記録媒体Ｐは、搬送経路Ｋを通過してレジストローラの位置に達する。レジストローラの位置に達した記録媒体Ｐは、感光体ドラム５上に形成された画像と位置合わせを行われた所定のタイミングで転写部７に向けて搬送される。
【００７２】
転写工程後の記録媒体Ｐは、定着装置２０に達し、定着装置２０において、定着ベルト２１と加圧ローラ３１との間に送入されて、定着ベルト２１から受ける熱と双方の部材２１、３１から受ける圧力とによってトナー像が画像として定着される。画像が定着された記録媒体Ｐは、定着ベルト２１と加圧ローラ３１との間のニップ部から送出された後に、画像形成装置１外部に排出される。
【００７３】
こうして、一連の画像形成プロセスが完了する。
なお、画像が定着された記録媒体Ｐは、再給紙装置を経て裏面に画像形成を行われたうえで画像形成装置１外部に排出されることもある。
【００７４】
図２を参照して定着装置２０の構成・動作について詳述する。
同図に示すように、定着装置２０は、定着ベルト２１、加圧ローラ３１のほか、定着ベルト２１を巻き掛けた２つのローラ部材である定着補助ローラ２２及び加熱ローラ２３と、定着ベルト２１の外側において加熱ローラ２３の上方に対向配置され定着ベルト２１の表面温度を検知する温度検知手段としての２つの温度センサ４０、４１とを有している。
なお、温度センサ４０、４１は、同図における紙面に垂直な方向である定着ベルト２１の幅方向において併設されているため、同図上においては同位置に配置されているように図示されている。
【００７５】
定着装置２０はまた、加圧ローラ３１に下方から圧接した冷却手段６０と、定着ベルト２１と加圧ローラ３１との間のニップ部に記録媒体Ｐを案内する入り口ガイド板３５と、ニップ部を経た記録媒体Ｐの搬送を案内する出口ガイド板３６とを有している。
【００７６】
定着装置２０はまた、加圧ローラ３１を、定着ベルト２１を介して定着補助ローラ２２に圧接するように付勢する図示しない加圧機構と、ニップ部の出口側近傍において定着ベルト２１の外周面に対向する位置に配設され記録媒体Ｐを定着ベルト２１から分離するための図示しない分離板と、定着補助ローラ２２を同図中矢印方向に回転駆動する図示しない駆動手段とを有している。なお、同図中、符号Ｔは、記録媒体Ｐに担持されたトナーを示している。
【００７７】
定着ベルト２１は、樹脂材料からなるベース層上に、弾性層、離型層が順次積層された多層構造の無端ベルトである。定着ベルト２１の弾性層は、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性材料で形成されている。定着ベルト２１の離型層は、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）、等で形成されている。定着ベルト２１の表層に離型層を設けることにより、トナーＴあるいはこれによって構成されるトナー像に対する離型性言い換えると剥離性が担保されることになる。
【００７８】
定着ベルト２１は、定着補助ローラ２２の回転に伴って、同図中矢印方向に従動回転し走行する。定着補助ローラ２２の駆動制御は、制御手段によって行われる。
定着部材として熱容量の低い定着ベルト２１を用いることで、装置の昇温特性が向上している。
【００７９】
定着補助ローラ２２は、ＳＵＳ３０４等の芯金２２ａ上に、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性層２２ｂが形成されており、加圧部材としての加圧ローラ３１に定着ベルト２１を介して当接してニップ部を形成する。
【００８０】
加熱ローラ２３は、金属材料からなる薄肉の円筒体２４と、円筒体２４の内部に固設された加熱手段としての熱源であるヒータ２５とを有している。加熱ローラ２３は、定着ベルト２１が回転するのに伴って、定着ベルト２１に従動回転する。
【００８１】
ヒータ２５は、ハロゲンヒータであって、その両端部が定着装置２０の図示しない側板に固定されている。ヒータ２５は、交流電源である画像形成装置１の図示しない電源部により出力制御されて発熱し、その輻射熱によって加熱ローラ２３が加熱され、さらに加熱ローラ２３によって定着ベルト２１を加熱する。ヒータ２５に対する電源部からの出力制御すなわち給電制御は、制御手段によって行われる。
【００８２】
加圧ローラ３１は、主として、芯金３２と、芯金３２の外周面に接着層を介して形成された弾性層３３とからなる。弾性層３３は、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム等の材料で形成されている。なお、弾性層３３の表層にＰＦＡ等からなる薄肉の離型層を設けても良い。
【００８３】
加圧ローラ３１が加圧機構によって定着ベルト２１を介して定着補助ローラ２２に圧接されていることにより、加圧ローラ３１と定着ベルト２１との間に、所望のニップ部が形成されている。加圧ローラ３１は、定着ベルト２１が回転するのに伴って、定着ベルト２１に従動し、同図中矢印方向に回転する。
【００８４】
なお、本形態では、加圧ローラ３１がヒータ２５による加熱を間接的に受けるように構成されており、加圧ローラ３１を直接的に加熱するヒータ等の加熱手段を有しておらず、これにより、定着装置２０の高コスト化を防ぐとともに、装置全体の熱消費量が増加することが防止されているが、かかる加熱手段を配設し、定着装置２０全体の昇温を速やかに行うように構成しても良い。
【００８５】
入り口ガイド板３５及び出口ガイド板３６は、定着装置２０の図示しない側版に固設されている。
分離板は、定着工程後の記録媒体Ｐが定着ベルト２１の走行に沿って定着ベルト２１に巻き付いてしまう不具合を抑止するためのものである。
【００８６】
温度センサ４０、４１は、定着ベルト２１から離間し、定着ベルト２１に対して非接触で配設されている。定着ベルト２１の表面温度に関する信号を制御手段に出力する。温度センサ４０、４１の詳細については後述する。
【００８７】
冷却手段６０は、加圧ローラ３１とほぼ同じ長さを有し加圧ローラ３１に当接した冷却ローラ６１と、冷却ローラ６１を加圧ローラ３１に向けて付勢し加圧ローラ３１に圧接させる図示しない付勢手段と、冷却ローラ６１の両端部に設けられた図示しないヒートシンクと、ヒートシンクに送風する図示しないファンとを有している。
【００８８】
冷却手段６０は、加圧ローラ３１の温度が過剰となることを防止するものであり、これにより、記録媒体Ｐがコート紙であるような場合にも、記録媒体Ｐ中の含有水分が加圧ローラ３１からの加熱によって熱膨張して発生する火ぶくれ現象であるブリスタが生じたり、記録媒体Ｐの波打ちが生じたりすることが抑止される。
なお、冷却手段６０は、かかる機能を有するのであれば、かかる構成とは異なる構成であってもよく、たとえばヒートシンクに代えてペルチェ素子を備えていてもよい。
【００８９】
制御手段は、温度センサ４０、４１から入力された、定着ベルト２１の表面の温度に関する信号に基づき、ヒータ２５に印加すべき交流電圧の通電時間を決定し、決定に基づいて電源部からヒータ２５に通電を行い、交流電圧を印加する。
【００９０】
このように、制御手段は、温度センサ４０、４１が検知した温度に基づいて、ヒータ２５による定着ベルト２１の加熱の制御を行う温度制御手段として機能する。温度制御手段として機能する制御手段は、このようなヒータ２５の出力制御によって、ウォームアップ時、定着装置２０への通紙時を含む画像形成時言い換えるとプリント時、および待機時に、定着ベルト２１の温度すなわち定着温度を所望の温度すなわち目標制御温度に調整制御する。なお、かかるウォームアップ時とは、ヒータ２５への給電開始から定着ベルト２１が走行し初めて目標制御温度に達した時までを言い、画像形成時とは、かかる時から最後の記録媒体Ｐがニップ部を通過し終える時までをいい、待機時とは、待機モードに移行し予熱モードとなっているときを言う。
【００９１】
上述のように構成された定着装置２０は、次のように動作する。
電源スイッチが投入され、また操作パネルにおいてスタートボタンが押下されると、電源部からヒータ２５に交流電圧が印加され給電され、その後、画像形成開始指示信号の入力を条件に定着ベルト２１、定着補助ローラ２２、加熱ローラ２３及び加圧ローラ３１の回転駆動が開始される。
【００９２】
また給紙部１２ないし１４の何れか１つから給送され作像部４にて未定着画像を担持した記録媒体Ｐは、図２において符号Ｙ１で示すように、入り口ガイド板３５よって案内され定着ベルト２１と加圧ローラ３１と間のニップ部に送入される。かかる記録媒体Ｐは、ニップ部において、定着ベルト２１による加熱と、定着ベルト２１ないし定着補助ローラ２２と加圧ローラ３１との間の押圧力とによって、トナー像を定着される。トナー像を定着された記録媒体Ｐは、回転する定着ベルト２１及び加圧ローラ３１によってそのニップ部から送出され、出口ガイド３６によって案内されながら図２において符号Ｙ２で示す方向に搬送される。
【００９３】
このような定着工程においては、定着ムラのない安定した定着を行うために、すでに述べたように、定着ベルト２１の温度変動を抑制する必要があるが、その際には、図５ないし図７を参照して説明したように、温度検知手段による出力値を安定させる必要があり、そのためには、熱応答性の異なる温度検知手段を適時使い分けることが有効である。
【００９４】
そこで、本形態の温度センサ４０、４１は、互いに熱応答性言い換えると熱時定数の異なるものとなっている。具体的には、温度センサ４０として、応答性言い換えると感度の高いサーモパイル素子を用いているとともに、温度センサ４１として、温度センサ４０に比べて感度の低いサーミスタ素子を用いている。
【００９５】
また、温度制御手段として機能する制御手段は、定着ベルト２１の走行開始後、定着ベルト２１の温度が安定した状態で目標温度にする時、すなわち定着ベルト２１の温度が立ち上がる時の前後において、ヒータ２５への給電による定着ベルト２１の加熱の制御を行なうために用いる温度センサ４０、４１を、熱応答性の低いすなわち熱時定数の大きい温度センサ４１から、熱応答性の高いすなわち熱時定数の小さい温度センサ４０に切り替える。
【００９６】
なお、この切り替えのタイミングは、定着ベルト２１の温度が初めて目標制御温度に達した時すなわち、定着ベルト２１の温度変化の周期に対して十分に大きな熱時定数を有する、熱応答性の低い温度センサ４１によって、定着ベルト２１の温度が初めて目標制御温度に達したことが検知された時である。
【００９７】
温度センサ４１が、定着ベルト２１の温度変化に対して十分に大きな熱時定数を持つよう、温度センサ４０と温度センサ４１との熱時定数の比は、１０以上となり、温度センサ４０の時定数が温度センサ４１の熱時定数の１０倍以上となるように、温度センサ４０と温度センサ４１とが選択される。
【００９８】
具体的には、本形態において、サーモパイル素子を用いた温度センサ４０の熱時定数はＡ／Ｄ変換、Ｄ／Ａ変換及び信号処理に必要となる時間を含めても約１００ｍｓであり、また、サーミスタ素子を用いた温度センサ４１の熱時定数は同様に約３０００ｍｓであって、約３０倍の差となっている。
【００９９】
ここで、定着ベルト２１の温度変化に対して十分に大きな熱時定数を有するとは、定着ベルト２１の回転停止中に定着ベルト２１の周方向に温度偏差が生じても、定着ベルト２１の、目標制御温度を上回った部分の温度が未検出となることを言う。そのため、かかる熱時定数は、定着ベルト２１の熱容量や目標制御温度に左右されるものである。
【０１００】
制御手段はまた、温度制御手段として機能する際、図３に示す回路構成により、温度センサ４０、４１で測定した定着ベルト２１の温度に基づいてヒータ２５を制御して定着ベルト２１が最適の温度になるよう制御している。
【０１０１】
同図に示すように、温度制御手段としての制御手段は、温度制御回路５０を構成しており、ＰＩＤコントローラ５１及びＰＷＭ駆動回路５２を有している。この温度制御回路５０によってヒータ２５に対する通電のデューティーが制御される。かかる通電のデューティーは、具体的には、所定の通電時間言い換えると制御周期あたりに点灯するヒータの点灯率であり、単位時間当たりのヒータ２５の通電時間あるいは発熱量に等しいものである。
【０１０２】
ＰＩＤコントローラ５１は、ＰＩＤ制御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、温度センサ４０、４１によって検知された定着ベルト２１の温度偏差とからデューティーを算出する。そして、算出されたデューティーに基いて、ＰＷＭ駆動回路５２を通じてヒータ２５が点灯される。詳しくは、ヒータ２５の両端に、制御周期あたりの定格交流電圧を印加する割合が、制御されることになる。
【０１０３】
以上のような構成の定着ベルト２１、ヒータ２５、温度センサ４０、４１、温度制御手段として機能する制御手段により、図３に示す、本発明に係る被加熱体の温度制御装置（以下、「温度制御装置」）５３が形成されている。
【０１０４】
この温度制御装置５３の動作について説明すると次のとおりである。
温度制御装置５３は、通常は、熱時定数の小さい温度センサ４０の温度をフィードバックして温度制御回路５０に入力することで定着温度制御の高精度化を図っている。
【０１０５】
しかしながら、熱応答性が高すぎると、上述したように、定着ベルト２１周方向の温度偏差を顕著に読み取ってしまい、目標温度との偏差が大きく振れる結果を招くことがある。本形態の定着装置２０は冷却手段６０を備えていることにより、かかる温度偏差が特に生じ易い構成となっている。
【０１０６】
そのため、温度制御装置５３は応答性の遅い温度センサ４１を併設した構成となっており、定着ベルト２１の温度偏差が大きいと確定している局面のみ、温度センサ４１の出力をフィードバックさせて温度制御する。
【０１０７】
この具体例を、図４を参照して説明する。同図は横軸に時間をとり、縦軸に定着ベルト２１の温度すなわち定着温度もしくはヒータ２５のデューティーをとった、定着装置２０のプロフィールを示している。
【０１０８】
同図において、時点Ｔは、予熱モードにおいて画像形成開始指示信号が入力され、定着装置２０において定着ベルト２１がウォーミングアップの回転を開始しウォームアップ時に移行した時である。
【０１０９】
予熱モードが長いと、定着ベルト２１は、ヒータ２５を有する加熱ローラ２３に巻き付いている部分のみが例えば１６０℃近傍に温度維持されており、その他の部位は雰囲気温度近傍、例えば５０℃まで低下しているため、回転が開始されると、サーモパイル素子４０は図中の一点鎖線の読み値を示す。
【０１１０】
この値を温度制御装置５３に入力すると、デューティーは二点鎖線のように大きく振れてしまい、素早く所定温度まで立ち上げるのに必要十分な熱量を供給することが困難になった結果、目標制御温度まで立ち上がる立ち上がり時として時間Ｔ１を要する。
【０１１１】
その一方で同図中太線はサーミスタ４１の読み値を示し、熱時定数の大きい分、定着ベルト２１の周方向の温度偏差を読み取れず温度偏差を未検出となる為、検知温度が大きく振れることが無い。
【０１１２】
そのため、温度センサ４１の検出値を用いて温度制御装置５３に入力する。これにより、デューティーは太線６４の様になり、温度センサ４０の検出値を用いた二点鎖線で示した場合に対して電力供給量が適切に出され、その結果目標制御温度まで立ち上がる立ち上がり時としては上述の時間Ｔ１より短い時間Ｔ２しかかからず、温度センサ４０を用いた場合より、素早く所定の温度まで立ち上がり、ファーストプリントタイムが短縮される。
【０１１３】
目標制御温度まで立ち上がった後は、温度制御装置５３に入力する値を温度センサ４１から温度センサ４０の読み値に切り替え、元に戻す。
【０１１４】
温度センサ４１の値を用いるのは、予熱モード後、定着ベルト２１回転開始から通紙可能までの温度立ち上げの局面までとし、その他の局面は温度センサ４０の値を入力することで、定着温度制御の高精度化がなされ、画像間にて定着ムラの無い画像が得られ、かつ、暴走による急激な温度変化の察知にも対応できる安全な定着装置２０が提供される。
【０１１５】
以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【０１１６】
たとえば、温度検知手段の数は、複数であれば、３つ以上であってもよい。このときも、熱応答性は互いに異なり、被加熱体の立ち上がり前後で、熱応答性の低いものから熱応答性の高いものに順次切り替える。
【０１１７】
温度検知手段の少なくとも一つは、サーモパイル素子を用いたものであることが望ましい。サーモパイル素子は熱応答性が高く、被加熱体の温度変化に対する追従性が良好なためである。
【０１１８】
温度検知手段の少なくとも一つは、サーミスタ素子を用いたものであることが望ましい。サーミスタ素子は比較的安価であり、温度検知手段を複数備える定着装置にあって、そのコストを抑えることが可能となるためである。
【０１１９】
ただし、熱応答性、熱時定数が互いに異なり、制御に支障を来たすことがなければ、すべての温度検知手段をサーモパイル素子を用いたもの、あるいはサーミスタを用いたものとすることも可能である。
【０１２０】
温度制御手段が加熱手段による被加熱体の加熱の制御を行うために用いる、加熱手段の単位時間当たりの発熱量を随時変化させることが可能なアルゴリズムは、上述のＰＩＤ制御に限らず、ＰＩ制御、Ｉ−ＰＤ制御、Ｉ−Ｐ制御、ＰＩ−Ｄ制御の何れかであってもよい。
【０１２１】
また、かかるアルゴリズムに加え、オンオフ制御を併用してもよい。
定着装置はベルトタイプに限らず熱ローラタイプでもよい。この場合、加熱ローラが加熱手段によって加熱される被加熱部材となるとともに、シートを加熱する加熱部材となる。
本発明に係る被加熱体の温度制御装置は画像形成装置の定着装置以外の装置に適用できる。
【０１２２】
本発明は、モノカラーのみを形成可能な画像形成装置でなく、フルカラーを含めたカラー画像を形成可能な画像形成装置に適用してもよい。この場合の画像形成装置は、いわゆるタンデム方式の画像形成装置であってもよいし、その他、１つの像担持体上に順次各色のトナー像を形成して各色トナー像を順次重ね合わせてカラー画像を得るいわゆる１ドラム方式の画像形成装置にも同様に適用することができる。
【０１２３】
いずれのタイプの画像形成装置でも、中間転写体を用いる中間転写方式を採用してもよいし、各色のトナー像を記録媒体に直接転写する直接転写方式を採用しても良い。
画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリの複合機でなく、これらの単体であっても良いし、その他、複写機とプリンタとの複合機等の他の組み合わせの複合機であっても良い
【０１２４】
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明を適用した画像形成装置の概略正面図である。
【図２】図１に示した画像形成装置に備えられた定着装置の概略正面図である。
【図３】図１に示した画像形成装置に備えられた、本発明に係る被加熱体の温度制御装置のブロック図である。
【図４】図２に示した定着装置の定着温度及びデューティーを示すプロフィールである。
【図５】従来の被加熱体の温度制御装置における定着温度のプロフィールである。
【図６】従来の被加熱体の温度制御装置における定着温度の他のプロフィールである。
【図７】従来の被加熱体の温度制御装置における定着温度のまた他のプロフィールである。
【符号の説明】
【０１２６】
１    画像形成装置
２０    定着装置
２１    被加熱体
２５    加熱手段
３１    加圧部材
４０、４１    温度検知手段
４０    熱応答性の高い温度検知手段、サーモパイル素子により被加熱体の温度を検知する温度検知手段
４１    熱応答性の低い温度検知手段、サーミスタ素子により被加熱体の温度を検知する温度検知手段
５０    温度制御手段
５３    被加熱体の温度制御装置
６０    冷却手段
Ｐ      シート
【図１】
2009042655.tif 000003
【図２】
2009042655.tif 000004
【図３】
2009042655.tif 000005
【図４】
2009042655.tif 000006
【図５】
2009042655.tif 000007
【図６】
2009042655.tif 000008
【図７】
2009042655.tif 000009