JP2006337761A - 定着装置、画像形成装置および定着装置の加熱制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】第１及び第２の加熱源により加熱される第１の回転体と第３の加熱源を有する第２の回転体の温度を緻密に制御する。
【解決手段】温度検出素子３５１，３５２，３５０の検出温度を使用し、目標温度との差から制御量ＭｖをＰＩＤにより求め、最も加熱量の大きい加熱源（加熱中央３２１）の結果から、他のヒータ３２２，３４１の制御量Ｍｖに補正Ａｍ１，Ａｍ２を加える。この補正Ａｍ１，Ａｍ２は影響度に応じて変化する。例えば、加熱中央ヒータ３２１の点灯により２割程度の影響を加熱端部ヒータ３２２が受ける場合、加熱中央ヒータ３２１の制御量Ｍｖａに０．２を掛けた値を、加熱端部ヒータ３２２の制御量Ｍｖｂから削減する。同様に加圧ローラ３４０が受ける影響が１割程度であった場合、加熱中央ヒータ３２１の制御量Ｍｖａに０．１を掛けた値を、加圧ヒータ３４１の制御量Ｍｖｃから削減する。
【選択図】図６

Description

本発明は、画像形成装置に使用される定着装置、この定着装置を使用した画像形成装置、および、定着装置の加熱用ヒータの加熱制御方法に関する。

この種の技術として例えば特許文献１及び２に記載された発明が公知である。このうち、特許文献１記載の発明は、定着装置の立上りを早くし、定着温度の落込みやオーバーシュートを抑制することを目的としてなされたもので、第１の熱源を有する第１の回動部材と第２の熱源を有する第２の回動部材との間に記録シートを挟持し、該記録シートに形成されたトナー像の熱定着を行う定着装置を備えた画像形成装置であって、前記第１の回動部材に非接触に設置されて該部材の温度を検知する第１の温度検知装置と、第２の回動部材に接触して設置されて該部材の温度を検知する第２の温度検知装置を備え、画像形成装置の電源入力直後は前記第２の温度検知装置の検知出力により第２の熱源を制御し、該制御後、前記第１又は第２の温度検知装置の検知出力により第１の熱源を制御可能にするようにしたものである。

また、特許文献２記載の発明は、所望の光沢度の定着画像が容易にかつ長期にわたって安定に形成され、動作環境等の変化にかかわらず、所望の光沢度の定着画像が確実に形成されることを目的としてなされたもので、ベルト定着方式の定着装置について、形成すべき定着画像の光沢度を設定し、加圧ローラの温度を検知し、少なくとも、設定された定着画像の光沢度、加圧ローラ検知温度、荷重ニップ時間、擬似ニップ時間および荷重ニップ面圧に基づいて、目標加熱ローラ温度を算定し、この目標加熱ローラ温度に基づいて、加熱ローラにおける加熱源の動作状態を制御するようにしたものである。

すなわち、特許文献１記載の発明では、加熱ローラの温度検知装置、又は加圧ローラの温度検知装置の検知出力に基づいて加熱ローラのヒータを制御するように構成され、特許文献２記載の発明では、目標加熱ローラ温度を加圧ローラ検知温度に基づき算定し、算定した目標加熱ローラ温度と加熱ローラ検知温度に基づき、加熱ローラの加熱源を制御している。
特開２００２−２２１８７１公報 特開２００３−１４９９８７公報

上記２つの公知文献は、何れも、加圧ローラの検知温度に基づき、加熱ローラの加熱源を制御している。ただし、何れも、加圧ローラの検知温度に基づき、加熱ローラの加熱源をオン、オフしている（特許文献１では入力を減少させている）に過ぎない。

また、従来よりＰＩＤ制御を用いた定着制御を行っているものもあるが、加熱源に対応する単一の温度検出素子の検知温度を使用して制御を行っている。

本発明は、一対の回転体を備える定着装置において、第１及び第２の加熱源により加熱される第１の回転体と第３の加熱源を有する第２の回転体の温度を緻密に制御することを目的とする。

前記目的を達成するため、第１の手段は、一対の回転体の間に記録媒体を通過させることにより、記録媒体上に画像を定着させる定着装置において、第１の回転体を加熱する第１及び第２の加熱源と、第１の回転体の温度を検知する第１及び第２の温度検知手段と、第２の回転体を加熱する第３の加熱源と、第２の回転体の温度を検知する第３の温度検知手段と、前記第１、第２及び第３の温度検知手段によって検知した検知温度に基づいて前記第１、第２及び第３の加熱源の加熱制御を行う制御手段とを備え、前記制御手段は、ＰＩＤ制御により第１ないし第３のいずれか主たる加熱源の加熱制御を行う共に、主たる加熱源の加熱状況を考慮し、他の加熱源の加熱量を補正することを特徴とする。

第２の手段は、第１の手段において、前記制御手段が、前記各温度検知手段によって検知された温度からＰＩＤ制御により各々の加熱源の加熱量を求めた後、前記加熱量の補正を行うことを特徴とする。

第３の手段は、第１の手段において、前記制御手段が、前記各温度検知手段によって検知された温度からＰＩＤ制御により各々の加熱源の加熱量を求めた後、予め記憶されている補正テーブルを使用して加熱量を補正することを特徴とする。

第４の手段は、第１の手段において、前記制御手段が、前記各温度検知手段によって検知された温度からＰＩＤ制御により各々の加熱源の加熱量を求めた後、予め記憶されている補正式を使用して加熱量を補正することを特徴とする。

第５の手段は、第１ないし第４のいずれかの手段において、前記制御手段が、前記主たる加熱源と前記他の加熱源の加熱との加熱状態が重ならないように、例えば時間的にずらして前記他の加熱源の加熱量の補正を行うことを特徴とする。

第６の手段は、第１の手段において、前記制御手段が、複数の温度検知手段による検知温度からＰＩＤ制御に用いる温度を補正し、補正値をＰＩＤ制御に用いて加熱源の加熱制御を行うことを特徴とする。

第７の手段は、第１ないし第６のいずれかの手段において、前記制御手段は、前記各温度検知手段による検知温度の変化に基づいて加熱源をオンする場合における加熱源の加熱量を算出し、算出した加熱量になるように加熱源の加熱量の分配制御を行うことを特徴とする。

第８の手段は、第７の手段において、前記制御装置が、通紙状態と待機状態とに応じて制御を変更することを特徴とする。

第９の手段は、第１ないし第８のいずれかの手段において、前記第１の回転体は、熱容量が小さい材料で形成され、前記第２の回転体は、第１の回転体に対して熱量量の大きい材料で形成されていることを特徴とする。

第１０の手段は、第１ないし第９のいずれかの手段に係る定着装置を画像形成装置が備えていることを特徴とする。

第１１の手段は、第１の回転体を第１及び第２の加熱源により加熱し、前記第１の回転体の温度を第１及び第２の温度検知手段により検知し、第２の回転体を第３の加熱源により加熱し、前記第２の回転体の温度を第３の温度検知手段により検知し、前記第１、第２及び第３の温度検知手段によって検知した検知温度に基づいてＰＩＤ制御により前記第１ないし第３のいずれか主たる加熱源の加熱制御を行うと共に、主たる加熱源の加熱状況を考慮して他の加熱源の加熱量を補正する定着装置の加熱制御方法を特徴とする。

第１２の手段は、第１１の手段において、前記各温度検知手段によって検知された温度からＰＩＤ制御により各々の加熱源の加熱量を求めた後、前記他の加熱源の加熱量を補正することを特徴とする。

なお、後述の実施形態において、第１の回転体は定着ベルト３３０に、第１及び第２の加熱源はそれぞれ第１及び第２の加熱（ハロゲン）ヒータ３２１，３２２に、第２の回転体は加圧ローラ３４０に、第３の加熱源は第３の加熱ヒータ３４１に、第１ないし第３の温度検知手段は３５１，３５２，３５０に、制御手段はＩ／Ｏ制御板７４０に、それぞれ対応する。

本発明によれば、ＰＩＤ制御により第１から第３のいずれか主たる加熱源を制御すると共に、主たる加熱源の加熱状況を考慮し他の加熱源の加熱量を補正するので、第１及び第２の加熱源により加熱される第１の回転体と第３の加熱源を有する第２の回転体の温度を緻密に制御することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

〈全体構成〉
図１は本発明の実施形態に係るカラー画像形成装置としてのカラープリンタの概略構成を示す図である。図１において、カラープリンタは作像部１００、給紙部２００、定着部３００および排紙部４００から基本的に構成されている。

作像部１００は、ＣＭＹＫ各色の感光体ドラム１０１Ｃ，１０１Ｍ，１０１Ｙ，１０１Ｋと、各感光体ドラム１０１Ｃ，１０１Ｍ，１０１Ｙ，１０１Ｋに対して光書き込みを行う図示しない各色毎の書き込みユニットと、各感光体ドラム１０１Ｃ，１０１Ｍ，１０１Ｙ，１０１Ｋと接触し、駆動プーリと従動プーリとの間に張設された転写ベルト１０２と、転写ベルト１０２を挟んで各感光体ドラム１０１Ｃ，１０１Ｍ，１０１Ｙ，１０１Ｋと対向する位置に設けられた転写ローラ１０３Ｃ，１０３Ｍ，１０３Ｙ，１０３Ｋと、黒転写部の下流側であって縦搬送路１０５を挟んで設けられた転写ローラ１０５とから主に構成されている。

給紙部２００は、第１および第２の給紙トレイ２１０，２２０と、給紙トレイ２１０，２２０から給紙ローラ２１１，２２１によって繰り出された転写紙２１２，２２２を縦搬送路１０５に搬送するための転写紙搬送経路１０６と、縦搬送路１０５に手差しで転写紙を送り込むための手差しトレイ２３０とから構成されている。

定着部（以下、 定着装置と称す）３００は縦搬送路１０５の転写紙搬送方向下流側に設けられ、定着ローラ３１０、加熱ローラ３２０、定着ベルト３３０および加圧ローラ３４０とからなる。

排紙部４００は、定着装置３００の転写紙搬送方向下流側に設けられ、排紙ローラ４１０と排紙トレイ４２０から構成されている。

このように構成されたカラープリンタでは、給紙トレイ２１０，２２０または手差しトレイ２３０から給紙された転写紙は、縦搬送路１０５に送り出され、現像・転写を行う作像部１００で作像され、転写ベルト１０２の表面に重畳されたフルカラーの画像が転写ローラ１０４によって転写紙に転写される。転写紙上に転写された未定着画像は定着装置３００に送られ、ヒータ等の熱源により表面が加熱された定着ベルト３３０の内側で駆動および従動する定着ローラ３１０と加圧ローラ３４０で形成されるニップを通過することにより転写紙の表面に定着されて半永久画像となり、排紙トレイ４２０に排出される。

図２は定着装置３００の詳細な構成を示す図で、同図（ａ）は正面から見た断面図、同図（ｂ）は平面図である。定着ローラ３１０と加熱ローラ３２０間に張架され、図示しない張力調整手段により適切な張力に維持されている。また、定着ベルト３３０の内部側に位置し、弾性体で形成される定着ローラ３１０と加圧ローラ３４０との間には適切な圧力が加わり、これにより定着ベルト３３０と加圧ローラ３４０間にニップが形成される。

〈定着装置〉
加熱ローラ３２０の内部には第１及び第２の加熱ヒータ３２１，３２２が設けられ、この加熱ヒータ３２１，３２２によって加熱ローラ３２０を内部から加熱し、定着ベルト３３０を加熱する。加熱ローラ３２０の外周部には第１及び第２の温度検知センサ３５１、３５２が設けられ、それぞれ定着ベルト３３０（加熱ローラ３２０）の中央部及び端部の表面温度を接触または非接触で検知し、この検知した定着ベルト３３０の表面温度に基づいて第１及び第２の加熱ヒータ３２１の通電を制御し、定着ベルト３３０の表面温度を適切な温度範囲に制御する。加圧ローラ３４０の内部にも加熱用ヒータ（以下、加圧ヒータと称す）３４１が設けられ、加圧ローラ３４０の外周部に設けられた第３の温度検知センサ３５０により加圧ローラ３４０の表面温度を検知し、この検知した加圧ローラ３４０の表面温度に基づいて加圧ヒータ３４１の通電を制御し、加圧ローラ３４０の表面温度を適切な温度範囲に制御する。

この実施形態では、定着側回転体（定着ベルト３３０）側が転写紙Ｐの画像面側、加圧側回転体（加圧ローラ３４０）側が非画像側であり、転写紙に形成された未定着画像は上記の如く加熱されたニップ部を通過する間に転写紙に定着される。すなわち、転写紙の表面に定着トナー像が付着し、定着されることになる。

〈制御回路〉
図３は、本実施形態に係る画像形成装置の制御回路の構成を示すブロック図である。制御回路は、読み取り制御板７１０、システム制御板７２０、書き込み制御板７３０、Ｉ／Ｏ制御板７４０及び操作／表示部７５０から構成され、Ｉ／Ｏ制御板７４０を介してトナーセンサ（Ｔセンサ）７６０、画像形成用Ｉ／Ｏ７７０及び高圧電源（ＰＳＵ）７８０と接続されている。

読み取り制御板７１０は原稿情報を読み取るためのＣＣＤを備え、ＣＣＤの読み取りタイミングを生成し、また、読み取った出力（画像データ）をデジタル信号としてシステム制御板に転送する。

システム制御板７２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発ＲＡＭ、及びカレンダー機能を備えたチップからなり、システム全体のタイミング制御、操作／表示部７５０の入出力制御、その他の図示しないアプリケーション（ＦＡＸ、プリンタ、スキャナ）部とのＩ／Ｆ、これらの動作制御、画情報データの画像処理（変倍、フィルタ、γ）、画像メモリを使用した画情報データの記憶／蓄積制御というシステム全体の制御を司る。

書き込み制御板７３０は、露光のためのＬＤとその駆動部からなり、システム制御板７２０からの入力される画像データに基づいて感光体ドラム１０１に光書き込みを行わせる。

Ｉ／Ｏ制御板７４０は、システム全体（スキャナ部、プリンタ部）の各種センサ、アクチュエータ等の入力信号、モータ、ソレノイド、クラッチ、高圧電源等の出力信号の集約部分であり、トナーセンサ出力や各サーミスタ出力はＡＤＣに入力され、このＩ／Ｏデータに基づいてシステム制御板７２０のＣＰＵが各種制御を実施する。この制御には、給紙トレイ、手差しトレイの用紙有無情報、サイズ情報、転写紙搬送用のレジストセンサ等の制御も含まれる。

操作／表示部７５０は、各種モード設定のためのキー入力、ＬＥＤ、ＬＣＤ、タッチパネル等を使用した表示部により構成されておりシステム制御板７２０により制御される。

〈定着装置の駆動回路〉
図４は定着ヒータを駆動する駆動回路のブロック図である。この実施形態では、加熱源としてハロゲンヒータを使用している。同図において、ヒータ駆動回路は、Ｉ／Ｏ制御板７４０と電力供給ユニット（ＰＳＵ−図３における高圧電源に対応）７８０と、前記第１及び第２の加熱ヒータ（ハロゲンヒータ）３２１，３２２、加圧ヒータ（加熱ハロゲンヒータ）３４１と、第１及び第２の温度検知センサ３５１，３５２と、第３の温度検知センサ３５０とから構成されている。

ＰＳＵ７８０上には電源生成のための回路と定着ハロゲンヒータ駆動のための回路が配置されている。ヒータ駆動はＡＣ電源遮断用のリレーと特定周期でＯＮ／ＯＦＦをおこなうトライアック、スナバ回路等で構成されている。リレー、トライアックのＯＮ／ＯＦＦの処理はシステム制御板７２０上のＣＰＵの判断により、Ｉ／Ｏ制御板７４０のポートを介して実行される。それぞれの定着ヒータ（ハロゲンヒータ）３５０，３５１，３５２は、それぞれのトライアックにより独立した駆動（ＯＮ／ＯＦＦ）が可能な構成である。加熱ローラ３２０の内部に前述のように配光分布が中央に寄った第１のヒータ（中央ヒータ）３２１と端部に寄った第２のヒータ（端部ヒータ）３２２の２つが設けられ、加圧ローラ３４０の内部には配光分布がフラットな１つの加圧ヒータ３４１が設けられている。

〈制御〉
記録紙にトナーを定着させるために、定着ニップ部の温度をトナー定着に必要な温度に保つ必要がある。

定着ニップ部の温度を最適に保つために、加熱ローラ３２０、加圧ローラ３４０の各々の目標温度Ｔを予め設定しておく。

図２のベルト式定着装置には、加熱ローラ３２０側だけでなく、加圧ローラ３４０側にも、温度検出素子３５０を有している。温度検出素子としては、通常はサーミスタが使用されるが、もちろん本発明ではそれに限定されるものではなく、他の接触式、非接触式の温度検出素子を使用することも当然可能である。

温度制御に際しては、各温度検出素子の目標温度、Ｔａ：加熱ローラ中央、Ｔｂ：加熱ローラ端部、Ｔｃ：加圧ローラを予め設定しておく。図５は従来のＰＩＤ制御を用いた定着制御回路の一例である。ＰＩＤ制御とは、Ｐ：比例、Ｉ：積分、Ｄ：微分による制御方法であり、個々の加熱源を各々の温度検出素子の検出温度を使用し、目標温度との差からヒータの点灯割合（制御量Ｍｖａ，Ｍｖｂ，Ｍｖｃ）をＰＩＤ制御部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃにより求めている。ＰＩＤ制御自体は公知の技術なので、ここでの説明は省略する。

《制御例１》
図６は本実施形態に係る制御方式の第１の例を示すブロック図である。この制御例は、ＰＩＤ制御により第１から第３のいずれか主たる加熱源を制御すると共に、主たる加熱源の加熱状況を考慮し他の加熱源の加熱量を補正するようにした例である。

温度検出素子３５１，３５２，３５０の検出温度を使用し、目標温度との差から制御量ＭｖをＰＩＤにより求めるところまでは、旧来の制御と同等である。本実施形態ではその制御量Ｍｖをそのまま制御に使用するのではなく、最も加熱量の大きい加熱源（本例では加熱中央３２１）の結果から、他のヒータ３２２，３４１の制御量Ｍｖに補正Ａｍ１，Ａｍ２を加える。

この補正Ａｍ１，Ａｍ２は影響度に応じて変化する。例えば、加熱中央ヒータ３２１の点灯により２割程度の影響を加熱端部ヒータ３２２が受ける場合、加熱中央ヒータ３２１の制御量Ｍｖａに０．２を掛けた値（Ａｍ１＝０．２）を、加熱端部ヒータ３２２の制御量Ｍｖｂから削減する。同様に加圧ローラ３４０が受ける影響が１割程度であった場合、加熱中央ヒータ３２１の制御量Ｍｖａに０．１を掛けた値（Ａｍ２＝０．１）を、加圧ヒータ３４１の制御量Ｍｖｃから削減する。すなわち、
加熱端部点灯割合（Ｍｖｂ’）＝ＰＩＤ計算値（Ｍｖｂ）
−加熱中央点灯割合（Ｍｖａ）×０．２
加圧点灯割合（Ｍｖｃ’） ＝ＰＩＤ計算値（Ｍｖｃ）
−加熱中央点灯割合（Ｍｖａ）×０．１
となる。もちろん、主たる加熱源が加熱中央でなくても構わない。また、補正する割合もこれに限定されるものではない。

このように制御すると、従来のように、第１の温度検知部による検知温度に基づき、第１の加熱源のＰＩＤ制御し、第２の温度検知部による検知温度に基づき、第２の加熱源のＰＩＤ制御するというような個別の制御だけでは、２つ以上の加熱源を同時にＯＮすることで必要以上に温度が上がりすぎる場合があり、温度変動が激しくなる懸念があるが、本制御例１のように制御すると、第１，２，３の温度検知部による検知温度に基づき、第１，２，３の加熱源の加熱量をＰＩＤにより算出し、算出した結果を補正した上で各々の加熱源を制御するので、各々の加熱源の加熱量を考慮することができ、第１、第２の回転体の温度を緻密に制御することができる。

《制御例２》
図７は本実施形態に係る制御方式の第２の例を示す説明図である。この制御例は、各々の温度検知部による検知温度からＰＩＤ制御により各々の加熱源の加熱量を求めた後、他の加熱源と同時に加熱しないよう時間をずらすようにした例である。

温度検出素子３５１，３５２，３５０の検出温度を使用し、目標温度との差からヒータの制御量ＭｖをＰＩＤにより求めるところまでは、制御例１と同等であるが、各ＰＩＤ制御部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃの後段に遅延部Ｄｙ１を設け、各制御量Ｍｖａ，Ｍｖｂ，Ｍｖｃに対してそれぞれ遅延できるようにした。

制御量Ｍｖは、予め設定してある制御周期（間隔）中のヒータ点灯時間である。例えば、制御周期が１秒でＭｖ＝０．８の時、ヒータは０．８秒間点灯される。通常複数のヒータを制御する場合でも制御周期は同一であるため、ヒータは図８のタイミングチャートに示すように同時点灯される。これに対し、本制御例２では、図９のタイミングチャートに示すように例えば加熱中央３２１をメインヒータとし、他のヒータ３２２，３４１はメインヒータ３２１が消灯した後に点灯させる。

加熱中央３２１と他のヒータ（この制御例２では加熱端部ヒータ３２２）の点灯時間がメインヒータ３２１の制御周期を超える場合、複数のヒータが同時に点灯する時間が極力短くなるよう、図１０のタイミングチャートに示すように点灯制御する。当然のことながらメインヒータが加熱中央３２１に限定されるものではない。

加熱源を同時に加熱した場合には、必要以上に温度が上昇してしまうことがあるが、このように制御すると、加熱タイミングをずらすことにより同時に加熱することを回避し、温度が上がりすぎることを防止できる。

《制御例３》
図１１は本実施形態に係る制御方式の第３の例を示す説明図である。この制御例は、主たる加熱源の加熱状況を考慮し他の加熱源の加熱量を補正すると共に、他の加熱源と同時に加熱しないように時間をずらすようにした例である。

本制御例３は、構成自体は制御例２の遅延部Ｄｙ１に代えて補正部Ａｍ３としているが、実質的には同等である。この制御例３では、まず、制御例１によりメインヒータに対する他ヒータの点灯量を補正した上で、点灯時間が重ならないよう制御例２における図９あるいは図１０に示したタイミングで点灯制御を実行する。当然、同時に点灯する場合とは影響度が異なるので、メインヒータの影響度を状況にあわせ、変更する。

この制御例３では、制御例１及び２の機能を両方有するので、必要以上の温度上昇をより確実に回避することができる。

《制御例４》
この制御例は、各々の温度検知部による検知温度からＰＩＤ制御により各々の加熱源の加熱量を求めた後、他の加熱源の加熱量を考慮し記憶手段に格納された表（テーブル）を使用して加熱量を補正する例である。

本制御例４は、構成自体は図１１に示した制御例３の場合と同等である。この制御例４では、温度検出素子３５１，３５２，３５０の検出温度を使用し、目標温度との差からヒータ３２１，３２２，３４１の制御量ＭｖをＰＩＤにより求めるところまでは、制御例１から３と同等である。本制御例４では加熱中央の値だけを他の制御の補正に使用するのではなく、３つのヒータの制御量を考慮し、補正を加える。例えば、図１２に示すような表を用いて補正を行う。この表は、テーブルとしてシステム制御板７２０に搭載された記憶手段に格納されている。

本制御例４では、加熱中央ヒータ３２１と加熱端部ヒータ３２２のＰＩＤ計算による制御量（Ｍｖａ，Ｍｖｂ）を各々３つに分け、その表中の補正を計算結果に加えたＭｖａ’，Ｍｖｂ’を制御量としてヒータ制御を行う。更にＭｖａ’，Ｍｖｂ’をＭｖｃの補正値として使用し、Ｍｖｃ’を求める。

なお、図１２の表中の補正値は、一例でありこの補正内容に限定されるものではない。また、本制御例４では３×３の表を使用したが、より細かく分割しても当然構わない。また、Ｍｖａ，Ｍｖｂの組み合わせでなく、Ｍｖｃを使用してもよい。Ｍｖｃを表に加え、３次元の表にするようなことも当然可能である。

本制御例４では、ＰＩＤ制御により求めた制御量をそのまま使用するのではなく、他の加熱源の加熱量を考慮し、補正しているため、必要以上の温度上昇を防止できる。

《制御例５》
この制御例は、各々の温度検知部による検知温度からＰＩＤ制御により各々の加熱源の加熱量を求めた後、他の加熱源の加熱量を考慮し表を使用して加熱量を補正すると共に、他の加熱源と同時に加熱しないよう、時間をずらすようにした例である。

本制御例５は、構成自体は制御例４の場合と同等であり、制御例４と同様の制御を行い、ヒータの点灯時間を補正する。その上で、点灯時間が重ならないよう制御例２の図９及び図１０に示したタイミングでの点灯制御を実行する。当然同時に点灯する場合とは影響度が異なることもあるので、制御例５の補正値そのままのではなく、調整することにより、より良好な温度制御が可能となる。

本制御例５では、制御例４に対して制御例２の機能を併せ持つので、必要以上の温度上昇をより確実に回避することができる。

《制御例６》
この制御例は、各々の温度検知部による検知温度からＰＩＤ制御により各々の加熱源の加熱量を求めた後、他の加熱源の加熱量を考慮し式を使用して加熱量を補正するようにした例である。

本制御例６は、構成自体は制御例３と同等である。本制御例６では、ＰＩＤにより各々の加熱源の制御量を求める。加熱ローラ３２０には２つの加熱源がある。そこで、加熱中央ヒータ３２１が端部に与える影響を係数Ａ、加熱端部ヒータ３２２が中央に与える影響を係数Ｂとする。加圧ヒータ３４０からの影響は微小なため、ここでは考慮しない。

加熱中央ヒータ３２１と加熱端部ヒータ３２２のＰＩＤにより求めた制御量Ｍｖａ，Ｍｖｂは、実際に制御する量Ｍｖａ’、Ｍｖｂ’で、
Ｍｖａ＝Ｍｖａ’＋Ｍｖｂ’×Ｂ
Ｍｖｂ＝Ｍｖｂ’＋Ｍｖａ’×Ａ
のように表せる。上式を展開すると、
Ｍｖａ’＝（Ｍｖａ−Ｍｖｂ×Ｂ）／（１−Ａ×Ｂ）
Ｍｖｂ’＝（Ｍｖｂ−Ｍｖａ×Ａ）／（１−Ａ×Ｂ）
のようになり、実際の制御量を求めることができる。

加圧ローラへの加熱ローラからの影響を係数Ｃとすると、
Ｍｖｃ’＝Ｍｖｃ−（Ｍｖａ’＋Ｍｖｂ’）＊Ｃ
で求めることからできる。もちろん加熱源は上記組み合わせに限定するものではない。

また３つの加熱源の各々の影響を考慮した式とすることも、当然可能である。

本制御例６では、ＰＩＤ制御により求めた制御量をそのまま使用するのではなく、他の加熱源の加熱量を考慮し、補正しているため、必要以上の温度上昇を防止できる。また、計算式で補正しているので、制御対象が異なる場合でも、係数を変更するだけで、同様な制御が可能となる。

《制御例７》
この制御例は、各々の温度検知部による検知温度からＰＩＤ制御により各々の加熱源の加熱量を求めた後、他の加熱源の加熱量を考慮し式を使用して加熱量を補正すると共に、他の加熱源と同時に加熱しないよう、時間をずらすようにした例である。

本制御例７は、構成自体は制御例６と同等であり、制御例６と同様な制御を行い、ヒータの点灯時間を補正する。その上で、点灯時間が重ならないよう制御例２の図９及び図１０の制御を行う。

当然同時に点灯する場合とは影響度が異なることもあるので、制御例６の係数をそのまま使用するのではなく、調整し、より良好な温度制御が可能となる係数を使用する。

本制御例７によれば、制御例６に制御例２の機能を併せ持つことにより、必要以上の温度上昇をより確実に回避することができる。

《制御例８》
この制御例は、複数の温度検知部による検知温度からＰＩＤ制御に用いる温度を補正し、補正値をＰＩＤ制御に用いて加熱源の点灯制御を行うようにした例である。

本制御例８では、図１３に示すように制御例１に対して補正部Ａｍ４を温度検出素子３５１，３５２，３５０の後段に設け、各々の温度検出素子３５１，３５２，３５０が検出した温度をそのままＰＩＤ制御に使用するのではなく、補正した温度データを制御に使用する。

本制御例では加熱ローラ３２０内に設けられた２つの加熱ヒータ３２１，３２２を制御するために使用する２つの温度検出素子３５１，３５２の検出温度を補正する。この制御例では、例えば図１４に示したような表を補正に使用する。表は、加熱ローラ３２０の中央、端部の各々の目標温度Ｔａ、Ｔｂとの差をマトリクス化したものであり、検出温度と目標温度との差から、補正値を選択する。

例えば、加熱中央が目標温度−５℃であり、加熱端部が目標温度＋１℃であった場合、図１４より中央：＋１℃、端部：０℃が選択され、制御に使用される温度は、中央が＋１℃され目標温度−４℃、端部は目標温度＋１℃のままとなる。本制御例では、加熱中央と端部のみを表にしたが、加圧ローラの検出温度を加えた、３次元の表にすることも当然可能である。また、表を使用せず演算式により、加減することも当然可能である。

このように本制御例８では、ＰＩＤ制御に使用する温度データをそのまま使用するのではなく、他の温度データを基に補正することにより、必要以上の温度上昇を回避することができる。

なお、制御例１ないし８では、特に定着装置の状態が規定されてしていない。そこで、本実施形態では、通紙中、待機中など定着装置の状態毎にＰＩＤ各々の係数を用意しておくと共に、補正用の式あるいは表を用意する。例えば、定着ローラの幅より狭い幅の紙が通紙される場合、中央は紙により熱が奪われるが、端部はそのままであるので、そういった状態に適した補正を行うことで、よりよく温度調整することが可能となる。より使用する係数、式、表を変更することで、各々の状態に最適な制御を行うことができる。

また、本実施形態では、例えば通紙状態では温度変化が極力少なくなるよう各ヒータを制御するような係数、式、表とし、待機状態では省電力を考慮した制御になるような係数、式、表にする、より柔軟に制御を行うことができる。例えば、制御例４の補正のための表は、待機状態、定着ローラ幅の紙を通紙しているとき、定着ローラ幅より狭い紙を通紙しているとき、など状態に合った補正値とした表を複数用意する。同様に、制御例６では、係数を待機状態、定着ローラ幅の紙を通紙しているとき、定着ローラ幅より狭い紙を通紙しているとき、など状態に合った値としたものを複数用意する。

さらに、特に定着装置の第１、第２の回転体の熱容量について規定していない。省電力化のため、第１の回転体には熱容量が小さく、直ぐに温まる材料を使用し、第２の回転体は熱容量が大きく、通紙されても冷めにくい材料を使用する。そして、前記各制御例で示した係数、式、表の値を上記状態に合うように調整することにより、良好な定着性を得ることが可能となる。ちろん上記とは異なる熱容量を持つものを各々の回転体に採用した場合でも、前記係数、式、表の値を調整することにより、良好な定着性を得ることができる。

さらに、第１の回転体、第２の回転体の熱容量が異なる場合でも、それを考慮した表、係数にすることにより、制御が可能となる。省電力化のため、第１の回転体には熱容量が小さく、直ぐに温まる材料を使用し、第２の回転体は熱容量が大きく、通紙されても冷めにくい材料を使用する場合であっても、良好な定着性を得ることが可能となる。

本発明の実施形態に係るカラー画像形成装置としてのカラープリンタの概略構成を示す図である。 定着装置の詳細な構成を示す図である。 本実施形態に係る画像形成装置の制御回路の構成を示すブロック図である。 定着ヒータを駆動する駆動回路のブロック図である。 従来のＰＩＤ制御を用いた定着制御回路の一例を示すブロック図である。 本実施形態に係る制御例１の構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る制御例２の構成を示すブロック図である。 従来の点灯タイミングを示すタイミングチャートである。 制御例２の点灯タイミングを示すタイミングチャートである。 制御例２の他の点灯タイミングを示すタイミングチャートである。 本実施形態に係る制御例３の構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る制御例４の補正内容を表形式で示す図である。 本実施形態に係る制御例８の構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る制御例８の補正内容を表形式で示す図である。

符号の説明

１００ 作像部
１０５ 縦搬送路
２００ 給紙部
２１２ 転写紙
３００ 定着装置（定着部）
３１０ 定着ローラ
３２０ 加熱ローラ
３２１，３２２ 加熱ヒータ
３３０ 定着ベルト
３４０ 加圧ローラ
３４１ 加圧ヒータ
３５０ 第１の温度検知センサ
３５１ 第２の温度検知センサ
４００ 排紙部
７１０ 読み取り制御板
７２０ システム制御板
７３０ 書き込み制御板
７４０ Ｉ／Ｏ制御板
７８０ ＰＳＵ
Ａｍ１，Ａｍ２，Ａｍ３，Ａｍ４ 補正部
Ｄｙ１ 遅延部
Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ ＰＩＤ制御部

Claims (12)

1. 一対の回転体の間に記録媒体を通過させることにより、記録媒体上に画像を定着させる定着装置において、
   第１の回転体を加熱する第１及び第２の加熱源と、
   第１の回転体の温度を検知する第１及び第２の温度検知手段と、
   第２の回転体を加熱する第３の加熱源と、
   第２の回転体の温度を検知する第３の温度検知手段と、
   前記第１、第２及び第３の温度検知手段によって検知した検知温度に基づいて前記第１、第２及び第３の加熱源の加熱制御を行う制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、ＰＩＤ制御により第１ないし第３のいずれか主たる加熱源の加熱制御を行う共に、主たる加熱源の加熱状況を考慮し、他の加熱源の加熱量を補正することを特徴とする定着装置。
2. 前記制御手段は、前記各温度検知手段によって検知された温度からＰＩＤ制御により各々の加熱源の加熱量を求めた後、前記加熱量の補正を行うことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 前記制御手段は、前記各温度検知手段によって検知された温度からＰＩＤ制御により各々の加熱源の加熱量を求めた後、予め記憶されている補正テーブルを使用して加熱量を補正することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
4. 前記制御手段は、前記各温度検知手段によって検知された温度からＰＩＤ制御により各々の加熱源の加熱量を求めた後、予め記憶されている補正式を使用して加熱量を補正することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
5. 前記制御手段は、前記主たる加熱源と前記他の加熱源の加熱との加熱状態が重ならないように前記他の加熱源の加熱量の補正を行うことを特徴とする請求項１ないし４記載の定着装置。
6. 前記制御手段は、複数の前記温度検知手段による検知温度からＰＩＤ制御に用いる温度を補正し、補正値をＰＩＤ制御に用いて前記加熱源の加熱制御を行うことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
7. 前記制御手段は、前記各温度検知部による検知温度の変化に基づいて加熱源をオンする場合における加熱源の加熱量を算出し、算出した加熱量になるように加熱源の加熱量の分配制御を行うことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の定着装置。
8. 前記制御装置は、通紙状態と待機状態とに応じて制御を変更することを特徴とする請求項７記載の定着装置。
9. 前記第１の回転体は、熱容量が小さい材料で形成され、
   前記第２の回転体は、第１の回転体に対して熱量量の大きい材料で形成されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の定着装置。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
11. 第１の回転体を第１及び第２の加熱源により加熱し、
    前記第１の回転体の温度を第１及び第２の温度検知手段により検知し、
    第２の回転体を第３の加熱源により加熱し、
    前記第２の回転体の温度を第３の温度検知手段により検知し、
    前記第１、第２及び第３の温度検知手段によって検知した検知温度に基づいてＰＩＤ制御により前記第１ないし第３のいずれか主たる加熱源の加熱制御を行うと共に、主たる加熱源の加熱状況を考慮して他の加熱源の加熱量を補正することを特徴とする定着装置の加熱制御方法。
12. 前記各温度検知手段によって検知された温度からＰＩＤ制御により各々の加熱源の加熱量を求めた後、前記他の加熱源の加熱量を補正することを特徴とする請求項１１記載の定着装置の加熱制御方法。

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