(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材を加熱する加熱手段と、前記加熱手段に圧接されて定着ニップ部を形成する加圧手段と、前記加熱手段の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出温度に基づいて前記加熱手段の温度を制御する温度制御手段を備えた定着装置において、前記温度制御手段は、前記加熱手段が所定の目標温度に到達したとき前記加熱手段と前記加圧手段の回転を開始させて前記加熱手段の温度のオーバーシュート状態から電力が印加されずに低下するときの前記目標温度近傍における温度の変化を測定することにより、制御モードを判別し、前記加熱手段の制御温度の設定を行うことを特徴とする定着装置の温度制御方法。
【請求項２】
前記制御モードの判別は、前記目標温度近傍における温度低下の時間を測定することにより行うことを特徴とする請求項１記載の定着装置の温度制御方法。
【請求項３】
前記制御モードの判別は、前記目標温度近傍における低下温度を測定することにより行うことを特徴とする請求項１記載の定着装置の温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複写機やプリンタ、ファックス等に用いられる電子写真画像形成装置の定着装置、特にその温度制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来最も一般的に使用されている熱ローラー定着装置では、通電されてない状態から定着可能な状態になるまでに加熱ローラーが所定の定着温度に到達するまでの時間と、加圧ローラーがある程度の温度まで昇温する時間の両方が必要であり、ウォームアップにかなりの時間を要していた。加圧ローラーが昇温しないうちに十分な定着状態を得ようとすると加熱ローラー温度をより高温に設定する必要があり、その状態で加圧ローラーが昇温してくると記録材に対して加熱し過ぎの状態になり紙しわなどの問題を発生する。そこで実開昭５５−１８１２５８号に開示されているようにウォームアップ直後の所定枚数のみ加熱ローラーを高温に設定しそれ以降は温度を下げて定着するという制御方法が知られている。また、特開昭５７−３２４６７号には、ヒーターへの通電開始から加熱ローラーが目標温度に達するまでの時間が所定時間を越えれば高温に設定することが開示されている。また、特開昭５０−３９５５４号には加熱ローラーと加圧ローラーの両方に温度センサを設け両者の検出温度により加熱ローラーへの印加電力を制御していた。
【０００３】
また、従来の一般的熱ローラー定着装置では記録材を通紙することによっても定着状態が悪化することがあった。そこで、特開昭５５−１５６９７６号によれば、記録紙の吸熱による定着温度低下を補償する電力を通紙前に与える方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、実開昭５５−１８１２５８号は、前回の印字の影響や周囲温度の影響などでウォームアップ直後であっても加圧ローラーが高温であることがありその場合には記録材に対して加熱し過ぎになることが避けられず、常に安定した定着状態は得られなかった。特開昭５７−３２４６７号は加熱ローラーの昇温に必要な時間から加圧ローラーなどの機内の温度を推測しているためそのような課題は発生しないが、加圧ローラーと加熱ローラーを静止させたままでは加圧ローラーの温度が加熱ローラーの温度上昇にほとんど反映されず判断不能であり、加熱ローラーが冷えている状態から加熱ローラーと加圧ローラーを回転させて加圧ローラーの昇温程度を判断しようとすると、まず、昇温時に加熱ローラーが加圧ローラーに熱を奪われることによって昇温が遅れ、ウォームアップ時間が増大してしまったり、加熱ローラーと温度センサなど加熱ローラーと摺動する部材の間にわずかづつ蓄積されたトナーが固着している状態で無理に回転を開始することになり加熱ローラー表面の離型層や温度センサに損傷を与えることがあり、結局ウォームアップ時間を大きく短縮するには至らなかった。特開昭５０−３９５５４号は、新たに温度センサを設けるねばならず、装置の複雑化を招いたり接触式温度センサの場合加圧ローラーの損傷の原因になったりした。
【０００５】
また、特開昭５５−１５６９７６号は、フィードバック制御の遅れにより発生する加熱ローラー温度の低下を補正するもので、記録紙の先端から一定に電力を付与するため、通紙に従って進行する定着性の悪化についての考察や対策はなされていなかった。
【０００６】
本発明は上述の問題に鑑みてなされたもので、単純な構成でウォームアップ時間を短縮し、しかも常に安定した定着状態を得ることによって、省電力、高品質、低価格の定着装置を実現できる温度制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのために本発明は、記録材を加熱する加熱手段と、前記加熱手段に圧接されて定着ニップ部を形成する加圧手段と、前記加熱手段の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出温度に基づいて前記加熱手段の温度を制御する温度制御手段を備えた定着装置において、前記温度制御手段は、前記加熱手段が所定の目標温度に到達したとき前記加熱手段と前記加圧手段の回転を開始させて前記加熱手段の温度がオーバーシュート状態から電力が印加されずに低下するときの前記目標温度近傍における温度の変化を測定することにより、制御モードを判別し、前記加熱手段の制御温度の設定を行うことを特徴とし、前記制御モードの判別は、前記目標温度近傍における温度低下の時間を測定することにより行い、あるいは前記目標温度近傍における低下温度を測定することにより行うことを特徴とするものである。
【０００９】
【実施例】
以下本発明をプリンタ装置に適用した実施例を図面に従って説明する。まず定着装置およびその制御装置全体の概要を説明する。
【００１０】
図１は本発明を適用した定着装置の構成を示す図である。回転可能に支持された加熱ローラー１の内部にハロゲンランプヒーター３が設けられ所定の電力が印加されることによって加熱ローラー１が熱せられる。加熱ローラー１の表面にはサーミスタを内部に有する温度センサ４が押圧されており、温度センサ４の検出温度によりハロゲンランプヒーター３への通電電力が制御される。回転可能に支持された加圧ローラー２は、金属製の軸の周囲にシリコンゴム等の弾性層が設けられており、図示しない軸両端部に荷重印加されることによって加熱ローラー１に圧接されてニップ部を形成している。このニップ部を未定着トナー像が形成された記録材５が通過することによって定着が行われる。
【００１１】
加熱ローラー１を定着可能な所定の目標温度に到達させるまでの時間を短縮するためには、加熱ローラー１の熱容量を小さくするのが効果的である。例えば直径と肉厚の積を１５ｍｍ2 以下にすれば実用上問題の無い程度のウォームアップ時間にすることができる。一方直径を小さく、肉厚を薄くしすぎると、加熱ローラー１の軸方向の剛性不足が生じ、加圧ローラー２の圧接によって中央部が端部に比べて逃げる方向に撓みを生じる。すると中央部でのニップが十分形成されず、十分な定着が行われない状態が生じる。これを回避するためには肉厚を増やすよりも直径を大きくすることの方が効果的で、例えば直径を１２ｍｍ以上とする事が望ましい。
【００１２】
図２は加熱ローラー１の温度を制御するための構成を示すブロック図である。温度センサからの出力はアナログの電圧信号であり、所定のサンプリング時間ごとに、Ａ／Ｄ変換器により２５６レベルのディジタル信号に変換されたあと、温度制御プログラムを実行するＣＰＵに入力される。温度制御プログラムはＲＯＭに内蔵されており必要に応じてＣＰＵに呼び出され実行される。温度制御プログラムはディジタル化された温度信号を、後述する処理に基づいてハロゲンランプヒーター３を点滅させるスイッチであるＳＳＲ（ソリッドステートリレー）の制御信号に変換する。ＳＳＲへのＣＰＵからの制御信号と公知のゼロクロススイッチング回路の動作により、ハロゲンランプヒーター３は商用ＡＣ電源の半波数単位でオンオフされる。ハロゲンランプヒーター３への印加電力の調節は図３に示されるように、ある所定時間間隔内に通電される商用ＡＣ電源の波数を加減する事によって行われる。例えば１秒間隔ごとに波数を決めて印加電力を調節する制御をすれば、５０Ｈｚの商用ＡＣ電源を用いるときには１００レベルの印加電力量を選択することができる。図３には、２波、２．５波、３．５波、印加デューティでいえば４％、５％、７％の場合を示してある。
図４に本発明を適用した定着装置の動作シーケンスを示す。まず、画像情報がコンピューターなどの外部機器からプリンタのＣＰＵに入力されると、ＣＰＵは加熱ローラー１を定着可能な所定温度まで加熱するよう通電開始信号を出力する。その後温度センサ４からの出力に基づいて加熱ローラー１が定着可能な所定温度に達したと判断されれば加熱ローラー１と加圧ローラー２の回転駆動を開始する。良好な定着が行われるためには加熱ローラー１が所定の定着温度に達しているだけでなく、加圧ローラー２もある程度昇温していることが望ましい。両ローラーの回転開始から定着通紙開始までの間（空回し時間）に加圧ローラー２が昇温するように空回し時間は１０秒から数１０秒程度の所定時間に定められている。空回し中の所定タイミングに記録材の給紙が開始され、その後記録材が定着装置に通紙されて、通紙終了と共にローラー駆動とハロゲンランプヒーター３への通電が停止される。上述のようにプリント時のみ通電することによって省電力化が可能である。ところがその場合、定着装置のウォームアップ時間が直接１枚プリントに要する時間（ファーストプリント時間）に反映されることになり、ウォームアップ時間を極力短くする必要がある。
【００１３】
上述した構成の定着装置において、良好に定着が行われる状態は、加熱ローラー１の温度と加圧ローラー２の温度両方に依存する。図５は加熱ローラー１の温度と加圧ローラー２の温度が変化したときの良好定着領域を示している。ただし、図５の良好領域は記録材が加熱ローラー１と加圧ローラー２のニップ部の通過時間によって変化する。図５はニップ通過時間０．１ｓｅｃの場合である。図５により加圧ローラー２が冷えている場合には、加熱ローラー１の温度を加圧ローラー２が昇温している場合よりも高めに設定してやれば定着不良の発生を防止できることがわかる。ところが、加熱ローラー１の表面温度は温度制御されているのに対し、加圧ローラー２の表面温度は通常、冷めた状態から高い方は加熱ローラー１の制御温度よりも幾分低い温度にまで変動してしまう。従って、加圧ローラー２が冷めている時に適切な加熱ローラー１の温度のままで加圧ローラー２が昇温してしまうと、記録材５に対して加熱しすぎの状態になり、定着面に不必要に光沢が発生したり、記録材５にしわが発生したり、トナーが加熱ローラー１側に転写され再度記録材に転写されて画像を汚してしまういわゆる高温オフセットが発生したりする。図５の高温側の良好領域の限界のラインは加熱し過ぎによる紙しわの発生する限界ラインである。そこで加圧ローラー２の昇温の程度が分かれば、それに応じて加熱ローラー１の設定定着温度を切り換えれば常に良好な定着状態を得ることができる。
【００１４】
本発明は、何等新たに部品を付加すること無く加圧ローラーの温度変動に応じて定着温度を変化させて常に良好な定着状態を保つことができる温度制御方法を開示するもので、以下その方法に付いて詳細に説明する。以下説明する温度制御方法の実施例数例はすべて上述したプリンタ装置の定着装置に適用したものである。
【００１５】
まず、本発明の温度制御方法の第一の実施例について説明する。本実施例は、加圧ローラーの温度を判別する方法と、記録材通紙時の加圧ローラー温度低下を補正する方法の２つの制御を行っている。加圧ローラー２の温度を知るために、本実施例では、ウォームアップ時に加熱ローラー１に通電を開始する直前に加熱ローラー１の温度を測定しそれに基づいて加圧ローラー２の昇温程度を判断する。このように間接的に加熱ローラー１の温度から加圧ローラー２の温度を推定する場合、場合によっては実際の加圧ローラー２の温度からはかけ離れた値とみなしてしまうことがある。例えば、加圧ローラー２が十分冷えていた状態から一枚印字した直後は、加熱ローラー１は高温の状態であるが加圧ローラー２は十分に温まっておらず加圧ローラー２と加熱ローラー１はかなりな温度差を持っている。しかもこの温度差の発生の仕方は前回までの印字履歴によって違ってくるため、加熱ローラー１の温度が加圧ローラー２の温度の指標にならなくなってしまう。
【００１６】
そこで本実施例では以下の２点に着目して加圧ローラー２の昇温の程度を判断している。第１点目は、ほとんどの場合、加圧ローラー２の温度に応じて加熱ローラー１の温度を厳密に変化させなくても、数段階、例えばある温度を境に２段階に変化させれば良好な定着状態が得られる点である。図５に示すように高温モードと低温モードで良好範囲をカバーできていれば２段階の変化で良いのである。第２点目は、図６の自然降温状態での加熱ローラー１と加圧ローラー２の温度変化のグラフに示すように、加熱ローラー１に熱を印加しないで加熱ローラー１と加圧ローラー２が冷えていく状態、すなわち自然降温の過程で、最初は加熱ローラー１と加圧ローラー２の温度が異なっていても、加熱ローラー１の温度がある一定値以下になれば加熱ローラー１の温度と加圧ローラー２の温度がおおよそ同じになる温度（同一化温度ＴI ）が存在するという点である。加熱ローラー１と加圧ローラー２の温度がおおよそ同じになる温度であれば加熱ローラー１の温度が加圧ローラー２の温度の指標となり、その温度で、加圧ローラー２が十分昇温していないため加熱ローラー１を高温に制御するモードと十分昇温しているため低温に制御するモードとの判別ができれば良いわけである。
【００１７】
本発明でいう自然降温過程とは以下のようにより明確に定義される。まず２０℃程度の室温に十分長い時間放置した定着装置を回転させずに昇温させて目標温度まで到達させる。目標温度になったら直ちに加熱ローラー１、加圧ローラー２を２分間回転させる。その後ヒーター３への通電と両ローラーの回転を同時に停止してその後の両ローラーの表面温度を測定すれば良い。２分間の回転は、冷たい状態から１枚だけ印字した場合と連続して十分多数枚印字した場合の中間的な状態を表している。
【００１８】
本実施例の定着装置で上述の定義の条件を中心に周囲温度、印字履歴等の種々の条件で行ってみたところ、同一化温度ＴI は、ほぼ４０℃近辺であった。そこで高温制御モードと低温制御モードの判別温度ＴD を４０℃として、加熱ローラー１の温度が４０℃からウォームアップを開始して上述した本実施例の動作シーケンスに従って定着通紙開始に至ったとき加圧ローラー２の温度は８０℃であった。従って、高温制御モードでの加熱ローラー１の目標制御温度は加圧ローラー２が８０度以下の範囲内でのみ変動すると想定して良好定着領域がカバーできるような温度に設定すれば良く、低温制御モードでは加圧ローラー２が８０℃以上の範囲内と想定して設定すれば良い。なお、高温モードでの加圧ローラー２温度変動の下限値は、想定する周囲温度の下限値から動作シーケンスに従ってウォームアップを行ったときの定着通紙時の加圧ローラー２の温度にすれば良く、低温モードでの加圧ローラー２の温度変動の上限値は連続多数枚印字時の加圧ローラー２の昇温の上限値にすれば良い。このようにそれぞれのモードに限れば、加圧ローラー２の温度の変動幅が全体の変動幅に比べて少なくなるため、それぞれの状態で良好範囲をカバーすることができる。
【００１９】
ここで加熱ローラー１の温度と加圧ローラー２の温度がほぼ同じというのはその差がある範囲内であれば良いということであって、その範囲は温度をどこまで厳密に制御するかによって決まってくるが、通常５℃〜１℃の差であればほぼ同じ温度と判断して良い。
さて、上述した判別温度ＴD の適切な値は定着装置等の構成で異なる。以下その決定方法について説明する。まず、加熱ローラー１と加圧ローラー２の表面温度を測定しながら定着を行い図５に示した良好定着領域を求める。この加熱ローラー温度と加圧ローラー温度が良好定着領域に常に入るように切り換え温度ＴPDを決める。次に加圧ローラー２が冷えた状態から、加熱ローラー１を目標制御温度に保ち両ローラーを回転駆動させながら加圧ローラー２の昇温曲線を求める。
図７に本実施例の定着装置での加圧ローラーの昇温曲線を示す。図７において、加圧ローラー２の温度が切り換え温度ＴPDになっている時刻ｔ2 から、装置の動作シーケンスで設定されている空回し時間ｔE を引いた時刻ｔ1 での加圧ローラー２の温度は、高温モ−ドと低温モ−ドの切り換えの境界状態での加圧ローラー２の回転開始時温度である。加圧ローラー２が回転しない場合、加熱ローラー１の昇温の間では通常加圧ローラー２の温度はほとんど上昇しないため、回転開始時の温度を通電開始時の温度とみなしてよい。従ってこのようにして求めた、通紙開始時にモ−ドの境界状態になるような加圧ローラー２の回転開始温度を、判別温度ＴD とすれば良い。動作シーケンスが本実施例と異なっている場合にも、同様にして通紙開始時に切り換え温度ＴPDになる様な通電開始温度を逆算していけば良い。もちろんこのときＴD は加熱ローラー温度が加圧ローラー温度を表している必要があるため、同一化温度ＴI よりも低い温度でなければならない。なお、図５において加熱ローラー１の温度にも幅を持たせてあるのは温度制御偏差、温度センサ４の測定ばらつき等を考慮しているためである。
【００２０】
次に、高温モ−ドから低温モ−ドに移行する所定枚数の決定方法について説明する。最初高温モードで定着を行っていても、多数枚印字の場合加圧ローラー２が昇温してくるため所定枚数を過ぎれば低温モードに移行する必要がある。移行する条件を求めるには加圧ローラー２が冷えている状態から加圧ローラー２の温度を測定しながら多数枚印字を行い、モードが切り替わる加圧ローラー２の境界温度になるまでの印字枚数を求めれば良い。通常用いられる定着装置では所定枚数は２枚から１０枚程度が適切である。
【００２１】
次に本実施例が行っている第２の制御方法である記録材５の通紙による加圧ローラーの温度低下を補正する方法を説明する。記録材の通紙での加圧ローラー２の温度変動は、温度変動が生じるタイミングが予測可能なため、その温度低下の挙動を知れば、それを補償するように加熱ローラー１の温度を変化させる制御シーケンスを行うことは効果的である。図８に上述の構成の定着装置において通紙時の加圧ローラーの温度変動を測定したグラフを示す。図８に示すように加圧ローラーの温度低下は通紙するに従って進行する。この温度変動の形状は記録材の種類等でほぼ一定であるが、温度変動の大きさは一定でない。
【００２２】
以下補正方法について説明する。想定している記録材５の中で最も熱容量が大きいものと、最も小さいものを定着したときの加圧ローラー２の温度低下を測定する。一方、図５に示した良好定着領域の下限を示すラインの傾きから、加圧ローラー２の温度の低下分の加熱ローラー１の温度の必要上昇分が求められるので、測定した加圧ローラー２の温度低下をそれに換算して加熱ローラー１の目標制御温度Ｔ* を変化させてやれば良い。ただし、実際はそれほど厳密に制御する必要はなく数段階に変化させればよい。本実施例では、図８に示すように記録紙サイズの３分の１の通紙が終了した時点から加熱ローラー１の温度を３℃上昇させている。通常１℃から５℃程度上昇させるのが適切である。
【００２３】
上述したような温度制御方法に基づいて図９のフローチャートに示すように温度制御シーケンスが構成されている。まず装置外部からの画像情報が入力されるとその時の温度センサ４の温度ＴS と判別温度ＴD を比較して高温制御モードか低温制御モードか判定する。それぞれのモードに応じて目標制御温度Ｔ* をＴH かＴL に設定しハロゲンランプヒーター３に通電を開始してウォームアップ状態にはいる。温度センサ４の検出温度ＴS の温度が目標制御温度Ｔ* に達すれば両ローラーの回転駆動を開始し、所定時間後に記録材５が定着装置を通過する。通紙中記録材５の前半（１／３）が通紙されたところで目標制御温度をΔＴC （本実施例では３℃）上昇させ、通紙が終了すれば再度元の目標制御温度に変更する。もし最初高温モードであれば所定枚数印字後低温モードに入り、目標制御温度が低温モードでの値になってから記録材５の通紙が開始される。
【００２４】
さらにより高精度に補正したい場合には紙種等の情報を入力してそれに応じた補正を行っても良い。
【００２５】
〔表１〕
以下に本実施例の定着装置の仕様を示す．
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【００２６】
上述の仕様の定着装置および図９のシーケンスで加圧ローラーが冷えている場合と飽和温度まで昇温している場合の両方に付いて定着動作をさせたところ、加圧ローラーが冷えている場合にも回転開始後１５秒後の定着開始で十分な定着状態が得られ、また、昇温している場合に同様に回転開始後１５秒後の定着開始で紙しわ、高温オフセットなどの加熱し過ぎの現象は現れなかった。
【００２７】
なお、本実施例では、加圧ローラー２の温度を判別し高温モ−ドと低温モ−ドを切り換える制御方法と、記録材５の通紙による加圧ローラー２の温度低下を補償する制御方法を組み合わせた例を説明したが、それぞれ単独でもそれぞれの制御方法の持つ効果を発揮することが確認されている。従って定着装置の性質に応じていずれかより効果的な制御方法のみ行っても良い。
また、本実施例ではモード判別温度ＴD を同一化温度ＴI と同じ４０℃にしているが、同一化温度以下の温度、例えば３５℃にして、切り換え温度ＴPDを７７℃程度にするかまたは空回し時間を１８秒程度にしても同様に良好な定着状態が得られる。
【００２８】
次に本発明温度制御方法の第２の実施例を図１０、図１１を用いて説明する。本実施例では加圧ローラー２の温度を推定するのに加熱ローラー１と加圧ローラー２が回転しているときの加熱ローラー１の温度の奪われ方から求めている。本実施例のフローチャートを図１０に、その時の温度変動の様子を図１１に示す。まず画像情報の入力と共に加熱ローラー１を立ち上げ、加熱ローラー１の温度ＴS が所定の目標温度Ｔ* になったら加熱ローラー１と加圧ローラー２の回転を開始する。最初の目標温度Ｔ* は低温モードＴL でも高温モードＴH でも良いがモード移行時間の速さからすると、低温モードＴL にしておく方が良い。目標温度Ｔ* に到達した直後は、加熱ローラー１の温度はオーバーシュート状態にありハロゲンランプヒーター３には電力が印加されていない。従って加熱ローラー１が加圧ローラー２に奪われる熱量がそのまま加熱ローラー１の温度変化に反映される。次にしばらくその状態が続くとそのうちに加熱ローラー１が目標温度近辺まで下がり再び電力が印加され始める。本実施例では加熱ローラー１温度がピークに達してからそこに至るまでの温度の低下の仕方で高温モードＴ* ＝ＴH と低温モードＴ* ＝ＴL を切り換える。
【００２９】
温度低下の仕方を判別する方法としては、ピークに達してから電力が印加され始めるまでの時間で判定する方法、ピークに達してから電力が印加され始めるまでの平均の温度変化率で判定する方法、電力が印加され始める直前の温度変化率で判定する方法等が可能であるが、本実施例では３番目の方法を取っている。すなわち、加熱ローラー１の温度が目標温度より少し高い温度Ｔ* 2 に到達してから目標温度になるまでの時間ｔ3 をカウントしそれと判定時間ｔD の大小により状態を決定している。時間ｔ3 が判定時間ｔD よりも小さければ加熱ローラ１は大きな熱量を奪われているので加圧ローラー温度は低いと考えて、高温モードＴ* ＝ＴH に入る。ｔ3 がｔD よりも大きければ低温モードＴ* ＝ＴL に入る。
【００３０】
図１２はＴ* 2 からＴ* に至る所要時間ｔ3 とその時の加圧ローラー２の温度の対応を測定したグラフである。図１２のグラフを用いて判定時間ｔD を選定することができる。すなわち、図５で示した良好定着領域に常に入るように切り換え温度ＴPDを決め、図１２の曲線から、対応する所要時間ｔ3 を判定時間ｔD とすれば良い。これにより第一の実施例と同様に加圧ローラー２の温度変動範囲を区切ってそれにあった定着温度を設定することができる。本実施例では、印字一枚ごとにすべてモードの判別を行えるので前述した第一の実施例よりも更に正確なモード判別が可能である。
【００３１】
なお本実施例ではハロゲンランプ３に電力が印加されていない状態で加熱ローラー１の温度変化により高温モードと低温モードの判別を行ったが、加熱ローラー１のオーバーシュート後のアンダーシュートを防止する等の目的である一定電力を印加している状態で上述と同様のモード判別動作を行っても良い。
【００３２】
次に本発明の温度制御方法の第３の実施例を図１３のフローチャートを示すグラフを用いて説明する。本実施例は上述の第２の実施例と同様に加圧ローラー２の温度を推定するのに加熱ローラー１と加圧ローラー２を回転させるときの加熱ローラー１の熱の奪われかたから求めているが、それを、温度制御しているときの印加電力量Ｐと判定電力量ＰD の比較により判断している。動作シーケンスは、まず画像情報の入力と共に加熱ローラー１の温度ＴS が目標温度Ｔ* に到達した後加熱ローラー１と加圧ローラー２を回転開始する。オーバーシュートが収まったあとは加熱ローラー１は目標制御温度に安定して制御されているが、そのとき前述したようにハロゲンランプヒーター３にはＡＣ商用電力がそのまま印加されるのではなく比例制御などの温度制御手法によって波数のデューティを減らして印加されておりその時の印加電力Ｐによって加圧ローラー２の温度を判定できる。印加電力量Ｐが判定電力量ＰD よりも大きければ加熱ローラ１は大きな熱量を奪われているので加圧ローラー温度は低いと考えて、高温モードＴ* ＝ＴH に入る。ＰがＰD よりも小さければ低温モードＴ* ＝ＴL に入る。
【００３３】
図１４に本実施例の印加電力と加圧ローラー２の温度の関係を測定したグラフを示す。図１４のグラフを用いて判定電力量ＰD を選定することができる。すなわち、図５で示した良好定着領域に常に入るように切り換え温度ＴPDを決め、図１４の曲線から、対応する印加電力を判定電力量ＰD とすれば良い。このように定着装置の構成が定められれば制御状態の印加電力によって加圧ローラー２の温度を推定することができそれに応じて加熱ローラー１の目標制御温度を調節することができる。本実施例の方法は前述した第１第２の実施例に比べてより厳密に加熱ローラー１の目標制御温度を変化させることが可能なので、良好定着領域が狭い定着装置等に用いるとより効果的である。
【００３４】
次に本発明の温度制御法の第４の実施例を図１５のフローチャートを用いて説明する。本実施例は記録材５の通紙による加圧ローラー２の温度低下を補償する制御方法の例である。図１５のフローチャートの前半部分の加圧ローラー温度の判別方法は第一の実施例と同様である。前半の通紙が終了すると、第一の実施例では目標制御温度を変化させたのに対して、本実施例では通紙中に目標制御温度Ｔ* は一定で、通紙後半から、フィードバック制御アルゴリズムにより制御出力として算出された電力にある一定値を加えたものを最終制御出力とするという補正を行っている。その場合、付加する電力は記録材の通紙速度に比例する。
適切な電力付加量ΔＰC は通紙速度をｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）として、０．３＜ΔＰC ／ｖ＜１．５程度である。
【００３５】
なお、上述の実施例ではすべて熱ローラー方式の定着装置を用いて本発明の温度制御方法の説明を行ってきたが、ベルト定着方式など他の接触式の定着装置に適用しても効果的である。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、何等新規な部品を付加すること無く単純な構成で、加圧ローラーの昇温を待たずに定着可能になるためウォームアップ時間が短縮でき、しかも常に安定した定着状態が得られるという効果を有する。結果としてそれを用いた画像形成装置は、省電力、高品質、低価格化が実現できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の定着装置の構成を示す断面図。
【図２】本発明の一実施例の定着装置の温度制御装置のブロック図。
【図３】本発明の一実施例の通電波形を示す図。
【図４】本発明の一実施例の動作シーケンスを示す図。
【図５】本発明の一実施例の定着装置の良好定着領域を示す図。
【図６】本発明の一実施例の定着装置の自然降温過程を示す図。
【図７】本発明の一実施例の加圧ローラーの昇温過程を示す図。
【図８】本発明の一実施例の通紙時の加圧ローラーの温度変化を示す図。
【図９】本発明の一実施例の制御フローを示す図。
【図１０】本発明の第二の実施例の制御フローを示す図。
【図１１】本発明の第二の実施例の加圧ローラー温度判定方法を説明する図。
【図１２】本発明の第二の実施例の加圧ローラー温度判定時間の定め方を説明する図。
【図１３】本発明の第三の実施例の制御フローを説明する図。
【図１４】本発明の第三の実施例の加圧ローラー温度判定電力の定め方を説明する図。
【図１５】本発明の第四の実施例の制御フローを示す図。
【符号の説明】
１…加熱ローラー、２…加圧ローラー、３…ハロゲンランプヒーター、４…温度センサ、５…記録材
【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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【図１４】
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【図１５】
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