JP5317682B2

JP5317682B2 - 画像加熱装置

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Publication number: JP5317682B2
Application number: JP2008328019A
Authority: JP
Inventors: 真広小本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2028-12-24
Also published as: JP2010151961A

Description

本発明は、記録材上の画像を加熱する画像加熱装置に関し、特に温度制御に関する。

このような画像加熱装置の形態の一つとして、特許文献１に示されるように、熱容量の小さな加熱ベルトを用い、加熱ベルトに接触する加圧ローラとの間に形成される加熱ニップ部で画像を加熱する方法がある。この方法では、加熱ベルトの熱容量が小さいために省エネに優れる。
特開平３−２０８０７６

しかしながら、加熱ベルトを用いる画像加熱装置では、加熱ベルトの温度を安定させることが難しい。図２は、加熱ベルトを用いる画像加熱装置の一例を示すものである。図２中、加熱ベルト３と加圧ローラ（加圧部材）３で形成される加熱ニップ部２に対向して、加熱ベルト３へ熱を供給するヒータ３が設けられる。

さて、画像加熱装置において、安定した加熱動作を行うためには、加熱ベルト３の温度を安定させることが最も重要である。特に、加熱後の画像の光沢は、加熱ベルト３の温度の影響を大きく受け、近年では写真印刷の需要が増えてきていることもあり、従来よりも加熱ベルト３の温度を安定して制御することが重要となっている。

加熱ベルトを用いる画像加熱装置において、加熱ベルト３温度を決める要因とは、ヒータ４の温度、ヒータ４と加熱ベルト３の間の熱抵抗、加熱ベルト３と加圧ローラ２の間の熱抵抗、加圧ローラ２の温度、が主なものである。

また、加熱ベルト３に摺擦されるヒータ４の磨耗を軽減し長寿命化するために、ヒータ４の表面に保護層５を設ける構成とした場合、ヒータ４と加熱ベルト３との間の熱抵抗が大きく、熱が伝わり難い。そのため、加熱ベルト３の温度は加圧ローラ２の影響を大きく受けることになる。

また、画像加熱装置の小型化を進める為に加圧ローラ２を小径にすると、加圧ローラ２の熱容量が小さくなり、加圧ローラ２の温度変動が速く、大きくなる。これらの結果として、加熱ベルト３の温度は加圧ローラ２の温度変化に伴って変化しやすくなってしまう。

従来の定着装置では、定着装置の立ち上げ（ウォームアープ）後、ヒータ４の温度を一定に保つように制御しているだけで、加熱ベルト３の温度も概ね安定していた。しかし、小型長寿命を追求した結果、従来の制御方法のままでは加熱ベルト３の温度を安定させることが困難となってきている。

このような課題を解決するためには、加圧ローラ２の状態に応じて、ヒータ３の温度制御を行う必要がある。ただし、上述のように加熱ベルト３の温度は加圧ローラ２の温度だけでなく加熱ベルト３と加圧ローラ２間の熱抵抗にも依存する。この熱抵抗は、加圧ローラ２のゴム硬度などによって変化してしまうため、単純に加圧ローラ２の温度を測定するだけでは不十分である。

上記課題を解決するために、本発明は、記録材上のトナー像をニップ部にて加熱する加熱ベルトと、前記加熱ベルトとの間で前記ニップ部を形成するとともに前記加熱ベルトを回転駆動する駆動回転体と、前記加熱ベルトを介して前記駆動回転体に対向配置され前記加熱ベルトを加熱するヒータと、前記ヒータの温度を検知する第１のセンサと、画像加熱処理時において前記ヒータの温度が目標温度となるように前記第１のセンサの出力に基づいて前記ヒータへ供給する電力を調整する調整手段と、前記加熱ベルトの温度を検知する第２のセンサと、を有する画像加熱装置であって、
前記調整手段は、前記加熱ベルトを所定温度に上昇させるまでのウォームアップ時に前記第１のセンサにより検知された温度Ｔｈと前記第２のセンサにより検知された温度Ｔｓを用いて式１により前記ヒータの目標温度Ｔｈｔｇｔを算出し、これをウォームアップ終了直後に行われる画像加熱時の前記ヒータの目標温度として設定することを特徴とする。

Ｔｓｔｇｔは記録材の種類に応じて予め決められた前記加熱ベルトの目標温度
τｓは定数

本発明によれば、加熱ベルトを用いる画像形成装置において、加圧部材の温度変化の影響を抑え、加熱ベルトの温度を安定させることができる。

〔画像形成装置の全体構成〕
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。

図１を用いて、本発明の実施形態について説明する。図１は、電子写真方式を用いた本実施形態の画像形成装置１００の断面図である。図中の１６から１９は、画像形成カートリッジであり、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報に対応したトナー像（トナー画像）を形成する。画像形成カートリッジで形成されたトナー像は、２０から２３に示す一次転写部で順次中間転写体２６へ転写されて、中間転写体２６でフルカラーのトナー像となる。中間転写体２６の上に形成されたトナー像は、中間転写体としての中間転写ベルト２６の回転により二次転写部２４へ運ばれる。二次転写部２４では、給紙部２５から搬送されてくる記録用紙（記録材）へトナー像を転写し、トナーを転写された記録用紙は定着装置１に運ばれトナーは記録用紙上に加熱定着される。以上の工程を経て、記録用紙上（記録材上）に可視化された画像が形成される。また、画像形成装置１００には、画像形成される記録用紙の種類を設定するための操作パネル２８が設けられる。
操作パネル２８は図１１に示すように、普通紙（坪量６４ｇ／ｍ^２〜１０５ｇ／ｍ^２）、厚紙（坪量１０６ｇ／ｍ^２〜１３０ｇ／ｍ^２）、光沢紙、封筒を選択するためのボタンが設けられる。更に、図１に示す様に、画像形成装置１００の外気温度を測定する外気温度センサ２９が設けられる。

〔定着装置構成〕
本発明の画像加熱装置としての定着装置１についてより詳しく説明する。図２に本実施形態の定着装置１の断面図を示す。定着装置１は、ヒータ加圧部材９、ヒータ４、第１のセンサとしてのヒータ温度検知センサ６、第２のセンサとしての加熱ベルト温度検知センサ７、加熱ベルト３、駆動回転体としての加圧ローラ２、などからなる。加熱ベルト３を内側から加熱するヒータ４は、図３に示すようにセラミック基板１０の上に抵抗体１１を印刷形成したものである。抵抗体１１が形成されている面の裏側には、保護層５が設けられ、ヒータ４と記録用紙加熱部材３の間の摩擦を低減している。つまり、ヒータ４の加圧ベルト３に対向する面に保護層５が設けられ、磨耗を軽減している。また、セラミック基板１０、抵抗体１１、保護層１１によって、加熱部が形成される。本実施例では、保護層５は厚さ６μｍのポリイミド樹脂である。なお、保護層５のポリイミド樹脂の厚さとしては、熱抵抗と対磨耗性を考慮して３μｍから５０μｍとすると良い。また、熱抵抗を考慮して、保護層５の厚さは３μｍから９μｍが良い。ヒータ４の取り付け方向は、抵抗体１１がヒータホルダー８に面する方向である。ヒータホルダー８とヒータ加圧部９はヒータ４を加圧ローラ２に向けて、つまり、加熱ベルト３と加圧ローラ２に挟まれた定着ニップ部（加熱ニップ部）Ｎに向けて付勢する部材である。図示されていないがヒータ加圧部材９の両端はバネにより支持されており、約３００Ｎの力でヒータ４を加圧ローラ２に向けて加圧している。加熱ベルト３は、直径２５ｍｍ、厚さ約３５ｕｍの金属素管にシリコーンゴムを約３００ｕｍの厚さで塗布したもので加圧ローラ２の回転につられて従動回転する。加圧ローラ２は、径２０ｍｍのアルミニウム製中空円筒の周りに約３ｍｍ厚のシリコーンゴムを塗布したものである。この加圧ローラ２にはヒータや温度検知センサは設けられておらず、加熱ベルト３を介してヒータ４からの熱伝導のみによって加熱される。また、加圧ローラ２はモータＭにより、ギア列を介して駆動される。

定着装置１には温度検知センサとして、ヒータ４の温度を検知するヒータ温度センサ６と、加熱ベルト３の裏面の温度を測定する加熱ベルト温度検知センサと７の二つが設けられている。どちらも本実施形態の場合ＮＴＣサーミスタであり、長手方向の中央に設けられている。

なお、本明細書中、長手方向とは加熱ベルト３の回転軸方向である。ヒータ温度センサ６はヒータ４の表面に接するように取り付けられており、加熱ベルト温度センサ７は板バネによって加熱ベルト３の内側に接触するように設けられている。定着装置１の稼動中は、図２の矢印Ａの方向に加圧ローラ２が回転し、二次転写部２４でトナー像を転写された記録用紙Ｐは、図２の矢印Ｂ方向に向かって搬送される。記録用紙Ｐは、定着ニップ部Ｎで加熱及び加圧され、トナー像が記録用紙Ｐ上に定着される。なお、定着装置１は図２の状態から反時計回りに約９０度回転した状態で画像形成装置１００に取り付けられる。

〔温度制御〕
１．制御装置
次に、定着装置１を制御するための制御回路１３について説明する。制御回路１３は、図１では図示されていないが、図１にて画像形成装置１００の背面に設置されている。図４に制御回路１３の定着装置１の制御に関する部分を抜き出した概要図を示す。制御回路１３は、制御プログラムが書き込まれているＭＰＵ１４、ヒータ４への電力をｏｎ／ｏｆｆするためのＴＲＩＡＣ１５などからなる。ヒータ温度センサ６と加熱ベルト温度センサ７は、ＭＰＵ１４に内蔵のＡＤ変換器に接続されていて、ヒータ４や加熱ベルト温度センサ３の温度変化を抵抗変化として読み取る。詳しくは後で説明するが、ＭＰＵ１４では読み取った温度に応じてヒータ４へ通電する時間と通電しない時間との割合を調整する。通電割合に相当する電源交流波形の位相角の時に、ＴＲＩＡＣ１５をｏｎ／ｏｆｆすることで、ヒータ４に投入（供給）される電力を調整し、温度を制御している。

また、図１０に本実施例で行われる制御に関するブロック図を示す。調整手段としての制御回路１３は、ヒータ温度センサ６および加熱ベルト温度センサ７に検知された温度にもとづいて、モータＭの駆動、電源Ｅからヒータ８への通電を制御する。

２．立ち上げ（ウォームアップ）制御
ＭＰＵ１４に組み込まれている制御について説明する。図５に示すフローが定着装置１の立ち上げ時に実施する立ち上げ（ウォームアップ）制御に関する処理を、図６に示すフローが立ち上げ後の定着動作時実施する定着制御に関する処理を表す。また、図８に、以下に説明する本実施形態の立ち上げ制御および後述する定着時制御を行った場合の定着装置１の各部の温度推移を示す。

まず、定着装置１の立ち上げ制御について概要を説明する。立ち上げ制御は、ヒータ４への通電が開始されてから、加熱ベルト３が後述の目標温度Ｔ_ｓｔｇｔに到達するまでに行われる制御である。

最初に画像形成装置１００の外気温度と定着を行う記録用紙Ｐの種類から、表１を用いて記録用紙加熱部材３の目標温度Ｔ_ｓｔｇｔを決める（Ｓ０１）。記録用紙の坪量によって熱容量や吸熱の良さが変わるため、目標温度Ｔ_ｓｔｇｔもそれにあわせて変化させる。本実施例の場合は、記録用紙の情報は利用者が用紙種類を選択する方法を取るため、図７のように画面上の表記に対応してＴ_ｓｔｇｔを決めている。本実施形態では、「普通紙」とは坪量が６４ｇ／ｍ^２から１０５ｇ／ｍ^２の記録用紙、「厚紙」とは坪量が１０６ｇ／ｍ^２から１３０ｇ／ｍ^２の記録用紙である。

Ｔ_ｓｔｇｔが決まったら、続いて図５に従って加圧ローラ２の回転と、ヒータ４へ通電を開始し（Ｓ０２，Ｓ０３）、加熱ベルト３の温度を目標とするＴ_ｓｔｇｔ付近まで加熱する。立ち上げ時のヒータ４への通電は、ＴＲＩＡＣ１５を完全にＯＮとした状態で行う。実際のヒータ４での発熱量は、電源電圧の振れや抵抗体１１の抵抗ばらつきによって振れ、本実施例の定着装置１では８５０Ｗから１１４０Ｗ程度である。この立ち上げ時の通電は、加熱ベルト３の温度Ｔ_ｓがＴ_ｓｔｇｔ−５℃未満の間続ける（Ｓ０７）。この間は、ヒータ４の温度Ｔ_ｈと加熱ベルト３の温度Ｔ_ｓを一定間隔（所定の経過時間）で取得し（Ｓ０４，Ｓ０５）、ＭＰＵ１４の主記憶部に記録しておく（Ｓ０６）。本実施例では、１秒間に１５回の頻度で記録を行っている。加熱ベルト３の温度Ｔ_ｓがＴ_ｓｔｇｔ−５℃に達した時点で（Ｓ０７）、記録してあるＴ_ｈとＴ_ｓからヒータ４の通紙中目標温度Ｔ_ｈｔｇｔ（１）を決める演算を行い（Ｓ０８）、続く定着動作へ移る（Ｓ０９）。なお、本実施例で「立ち上げ」とは、Ｓ０２の動作開始から、Ｓ０７の加熱ベルト３の温度が目標温度Ｔ_ｓｔｇｔに達するまでの期間を言う。Ｔ_ｈｔｇｔ（１）の１は、１枚目の意である。本発明では、発熱体４の目標温度Ｔ_ｈｔｇｔ（１）を決定する方法に特徴があり、後の「（ii）定着制御の詳細」の項で詳しく説明する。

３．定着時制御
（i）定着時制御の概要
続いて、図６の定着制御について説明する。定着時制御とは、加熱ベルト３が目標温度Ｔ_ｓｔｇｔに到達した後であって、定着ニップ部Ｎで記録用紙Ｐに形成されたトナー像を加熱する際の温度制御である。二次転写部２４から搬送されてくる記録用紙Ｐを通紙する間、加熱ベルト３の温度を一定に保つことがこの制御の主な目的である。まず、１枚目の記録用紙が定着装置１を通過する間であるが、ヒータ４の温度Ｔ_ｈが図５の立ち上げ制御で決めたＴ_ｈｔｇｔとなるように制御を行う。具体的には、ヒータ４の温度Ｔ_ｈを取得し（Ｓ１１）、Ｔ_ｈがＴ_ｈｔｇｔよりも１℃低ければ（高ければ）、ヒータ４への投入電力を２．５％増やす（減らす）という動作を０．１秒毎に繰り返す（Ｓ１２）。このようにすることで、ヒータ４の温度をＴ_ｈｔｇｔに保つことができる。

記録用紙Ｐの後端が定着装置１から出た時に（Ｓ１３）、加熱ベルト３の温度Ｔ_ｓを測定する（Ｓ１４）。Ｔ_ｓがＴ_ｓｔｇｔと異なっていた場合、式（１）に示すようにずれ量
をヒータ４の目標温度Ｔ_ｈｔｇｔへ足し合わせる（Ｓ１５）。

（１）
２枚目の記録用紙Ｐが定着装置１を通過する間は、ヒータ４の温度Ｔ_ｈが式（１）のようにして決めたＴ_ｈｔｇｔ（２）となるようにヒータ４への投入電力を調節する。同様にして、ｎ枚目通紙時のヒータ４の目標温度Ｔ_ｈｔｇｔ（ｎ）をｎ−１枚目の記録用紙後端通過時の加熱ベルト３の温度Ｔ_ｓで決める。このようにすることで、定着通紙動作開始から、全ての記録用紙Ｐの定着が終わるまでの間、加熱ベルト３の温度Ｔ_ｓをほぼ一定の温度に保つことができる。全ての記録用紙Ｐの定着が完了したら（Ｓ１６）、ヒータ４への通電をｏｆｆとし（Ｓ１７）、加圧ローラ２の回転も停止する（Ｓ１８）。以上が定着制御の動作概要である。

前記のように、本発明に関わる定着装置１では、ヒータ温度センサ６と加熱ベルト温度センサ７を使い分けて制御を行っている。このように制御する理由を記す。まず、ヒータ４への通電の制御をヒータ４の温度Ｔ_ｈを用いて行う理由であるが、電力により実際に発熱する抵抗体１１からなるべく熱伝導のよい場所で温度を検知したいためである。本実施例の構成では、発熱する抵抗体１１から加熱ベルト３の間の熱抵抗が比較的大きく、ヒータ４への通電を行ってから加熱ベルト温度センサ７で温度変化として検知できるまで１秒近くかかる。このような構成の場合、加熱ベルト温度センサ７で検知した温度でヒータ４への投入電力を決めると、数秒周期での大きな温度脈動が発生してしまい、記録用紙Ｐの光沢ムラとして現れてしまう。熱的に抵抗体１１に近い場所にある、ヒータ温度センサ６を用いてヒータ４への通電の制御を行えば、このような温度脈動は発生しなくなる。

一方で、記録用紙上のトナーを溶かして記録用紙Ｐに定着させるという観点からは、加熱ベルト３の温度を管理することが重要である。「発明が解決しようとする課題」の欄で説明したように、本実施例の構成ではヒータ４から加熱ベルト３までの熱抵抗が大きいこと、また加圧ローラ２の熱容量が小さいという特徴から加熱ベルト３の温度を安定させることが難しい。

図９は、本実施例の立ち上げ制御および定着制御を行った場合のヒータ４および加熱ベルト３の温度変化を示す図である。縦軸は温度、横軸は時間を表し、ゼロ点（時刻ゼロ）は加熱ベルト３が表１に示される目標温度Ｔ_ｓｔｇｔよりも５℃低い温度に到達した時を示す。細線はヒータ４の温度、太線は加熱ベルト３の温度をそれぞれ示している。加熱ベルト３が目標温度Ｔ_ｓｔｇｔに到達するまでの立ち上げ制御では、ヒータ３には最大電力が投入され、ヒータ４および加熱ベルト３は昇温を続ける。加熱ベルト３が目標温度Ｔ_ｓｔｇｔに到達して定着制御に移行すると、ヒータ４の温度は下げられ、この温度に維持される。この結果、加熱ベルト３は目標温度Ｔ_ｓｔｇｔに維持される。なお、定着制御においてヒータ３が維持される温度（定着制御時のヒータの目標温度Ｔ_ｈｔｇｔ）は、次項「（ii）定着時制御の詳細」で詳しく説明する。

また、図１０は本実施例の定着制御を行わなかった場合の加熱ベルト３の温度変化を示す図である。図９と同様に、縦軸は温度、横軸は時間を表し、ゼロ点（時刻ゼロ）は加熱ベルト３が表１に示される目標温度Ｔ_ｓｔｇｔよりも５℃低い温度に到達した時を示す。細線はヒータ４の温度、太線は加熱ベルト３の温度をそれぞれ示している。この比較例では、時刻ゼロにおけるヒータ３の温度を、定着制御時に維持している。その結果、加熱ベルト３はヒータ４によって過剰に加熱され、目標温度Ｔ_ｓｔｇｔよりも温度が高くなってしまう。

このような問題を解決するため、本実施例では、加熱ベルト温度センサ７を設けて、直接、加熱ベルト３の温度を検知できるようにして、加熱ベルト温度センサ７で温度管理を行い、ヒータ温度センサ６で電力の制御を行うという方法を取っている。

以上のように、本発明に関わる定着装置では、ヒータ４への通電を制御するための温度センサと、加熱ベルト３の温度を管理するための温度センサを使い分けていることを大きな特徴とする。このように温度センサを使い分けるシステムにおいては、ヒータ４の目標温度Ｔ_ｈｔｇｔを適切に選ぶことが非常に重要となっている。特に、立ち上げ直後、１枚目を通紙する時のヒータ４の目標温度Ｔ_ｈｔｇｔ（１）を適切に選ぶことが最大の課題であり、以下にＴ_ｈｔｇｔ（１）の決め方を説明する。

（ii）定着時制御の詳細
本実施例では、Ｔ_ｈｔｇｔ（１）を次の式（２）に示す方法で決めている。

（２）
この演算は、ヒータ４に一定電力で通電して、加熱ベルト温度センサ７の検知温度Ｔ_ｓがＴ_ｓｔｇｔ−５℃に達した時点で行っている。Ｔ_ｈ、Ｔ_ｓ、ｄＴ_ｓ/ｄｔはこの時点での
ヒータ温度センサ６の検知温度、加熱ベルト温度センサ７の検知温度、加熱ベルト温度センサ７の検知温度の変化量を時間で微分したものである。また、τ_ｓはあらかじめ決まっている定数、Ｔ_ｓｔｇｔは加熱ベルト３の目標温度である。ｄＴ_ｓ/ｄｔの演算は、「（
２）立ち上げ（ウォームアップ）制御」の項で説明した加熱ベルト３の温度記録を使えばよく、本実施例では単純に１秒前の加熱ベルト温度センサ７の検知温度と最新のものの差を取っている。

続いて、前出の式（２）のようにしてＴ_ｈｔｇｔ（１）を決めると良い理由を記す。まず、図７に定着装置１の熱伝導をモデル化したものを示す。記号の意味は、それぞれ、Ｔ_ｈとＣ_ｈが発熱体４の、Ｔ_ｓとＣ_ｓが加熱ベルト３の、Ｔ_ｒとＣ_ｒが加圧ローラ２の温度と熱容量である。また、Ｐ_ｈはヒータ４の発熱、Ｐ_ｓはヒータ４から加熱ベルト３へ流入する熱流、Ｐ_ｒは加熱ベルト３から加圧ローラ２への熱流である。そして、Ｒ_ｓとＲ_ｒがそれぞれヒータ４−加熱ベルト３間の熱抵抗と加熱ベルト３−加圧ローラ２間の熱抵抗である。なお、以下、Ｔ_ｈ、Ｔ_ｓ、Ｔ_ｒの単位は〔℃〕、Ｐ_ｈ、Ｐ_ｓ、Ｐ_ｒの単位は〔Ｗ〕、Ｒ_ｓ、Ｒの単位は〔℃／Ｗ〕、Ｃ_ｈ、Ｃ_ｓ、Ｃの単位は〔Ｊ／℃〕である。この系において、熱伝導方程式は以下のとおりである。

（３）

（４）

（５）

（６）
加熱ベルト３の温度が一定になるようにするためには、次の式（７）の条件となればよい。

（７）
この式（７）の条件で、式（３）〜式（６）を解くと、ヒータ４の温度Ｔ_ｈを次の式（８）のように推移させれば加熱ベルト３の温度Ｔ_ｓが一定になることがわかる。

（８）

（９）
この結果から、１枚目のヒータ４の目標温度Ｔ_ｈｔｇｔ（１）を決めるためには、Ｔ_ｓ−Ｔ_ｒ（０）を立ち上げ動作中に求めればよいことがわかる。加圧ローラ２に温度センサがついていれば、Ｔ_ｓ−Ｔ_ｒを測定結果から決めることができてしまうが、本実施例のように加圧ローラ２の温度を直接測れない場合は次のようにする。
式（５）から、一定電力をヒータ４に投入している立ち上げ動作中は式（１１）の関係を満たしている。

（１０）

（１１）
Ｔ_ｈとＴ_ｓは測定可能であるので、この結果を式（８）に代入すれば、１枚目の目標温度Ｔ_ｈｔｇｔ（１）を決めることができる。

（１２）
τ_ｓ≡Ｃ_ｓＲ_ｓとすれば、式（２）が求まる。

ここで、τ_ｓを決める方法について説明する。まず初めに、概算値を求める。τ_ｓ＝Ｃ
_ｓＲ_ｓであるので、まずＣ_ｓとＲ_ｓの概算値を求める。Ｃ_ｓは加熱ベルト３の熱容量であるので、加熱ベルト３の質量と比熱から求める。本実施例においては、Ｃ_ｓ＝２０（Ｊ／Ｋ）程度である。一方の熱抵抗Ｒ_ｓは、次のようにして求めることができる。まずヒータ４の温度を一定に保つように制御を行う。このときに、ヒータ４に投入されている電力Ｐと、ヒータ４と加熱ベルト３の温度差Ｔ_ｈ−Ｔ_ｓを測定する。Ｒ_ｓ＝（Ｔ_ｈ-Ｔ_ｓ）／Ｐ
であるので、Ｒ_ｓをもとめることができる。本実施例では、Ｔ_ｈ＝２１０（℃）、Ｔ_ｓ＝１５０（℃）の時にＰ＝２５０（Ｗ）程度であり、これらの実験結果から、概算値として、τ_ｓ＝４〜５（秒）を得ることができる。

つづいて、得られた概算値から、τ_ｓの正確な値を求める。τ_ｓ＝５（秒）という概算値で図５、図６に示す制御をおこない、τ_ｓを微調整する。制御を行った結果、Ｓ１４で温度を取得したときに、目標温度Ｔ_ｓｔｇｔよりも加熱ベルト３の温度Ｔ_ｓが高くなるようであれば、τ_ｓをやや大きな値に調整する。逆に目標温度よりも低くなるのであれば、τ_ｓをやや小さく調整する。何度かを調整することで、加熱ベルト３の温度が目標温度に合うτ_ｓを決めることができる。このようにして調整した結果、本実施例においては、τ_ｓ＝４．３５（秒）と決定した。

ヒータ温度センサ６を用いてヒータ４へ通電する電力を制御し、定着装置１の温度管理は加熱ベルト温度センサ７を用いて行う方法を取ることで、加熱ベルト３の温度を安定して制御することが可能となった。また本発明の特徴として、ヒータ４の目標温度Ｔ_ｈｔｇｔを、ヒータ４とは別部材である加熱ベルト３の温度変化を時間で微分した値を用いて決めることに大きな特徴がある。このように制御を行うことで、図８に示すように加熱ベルト３の温度を定着装置立ち上げ直後から安定して制御することが可能となった。

（実施例２）
実施例１の「（ii）定着時制御の詳細」で示した式（２）の方法でヒータ４の目標温度Ｔ_ｈｔｇｔ（１）を決めると加熱ベルト３の温度を安定して制御できることを示した。しかしながら、式（２）では記録用紙によって奪われる熱量を考慮していない。そのため、式（２）の方法では、薄紙や普通紙といった記録用紙の場合は加熱ベルト３の温度を安定して制御することができたが、厚紙など吸熱の大きな記録用紙の場合には加熱ベルト３の温度が下がってしまう。

本実施例では、この問題を解決するために、式（１３）に示す方法でヒータ４の目標温度Ｔ_ｈｔｇｔ（１）を決める。

（１３）
Ｔ_ｐは、記録用紙が加熱ベルト３から奪う熱量に相当し、表２に示すように記録用紙の種類ごとに異なる。また、式（１３）中のＴｐ以外の値は、実施例１で説明した方法で取得する。本実施例では、ヒータ４の目標温度Ｔ_ｈｔｇｔ（１）を決定するための式が異なる以外は、全て実施例１と同じである。
このようにすることで、記録用紙の種類に応じて適切なヒータ４の目標温度が選ばれ、どのような紙種であっても加熱ベルト３の温度を安定して制御することができる。

画像形成装置の断面を示す図である。定着装置の断面を示す図である。ヒータの構成を示す図である。制御回路の概要を示す図である。立ち上げ制御を説明するためのフローチャートである。定着時制御を説明するためのフローチャートである。定着装置の各構成部品間の熱伝導モデルを説明する図である。本発明を実施した場合の定着装置の各構成部品の温度推移を示す図である。本発明の比較例の定着装置の各構成部品の温度推移を示す図である。本発明の制御回路のブロック図である。記録用紙の種類を設定するための操作パネルを示す図である。

符号の説明

１定着装置
２加圧ローラ
３加熱ベルト
４ヒータ
５保護層
６ヒータ温度センサ
７加熱ベルト温度センサ
１３制御部
Ｅ電源
Ｍモータ

Claims

記録材上のトナー像をニップ部にて加熱する加熱ベルトと、前記加熱ベルトとの間で前記ニップ部を形成するとともに前記加熱ベルトを回転駆動する駆動回転体と、前記加熱ベルトを介して前記駆動回転体に対向配置され前記加熱ベルトを加熱するヒータと、前記ヒータの温度を検知する第１のセンサと、画像加熱処理時において前記ヒータの温度が目標温度となるように前記第１のセンサの出力に基づいて前記ヒータへ供給する電力を調整する調整手段と、前記加熱ベルトの温度を検知する第２のセンサと、を有する画像加熱装置であって、
前記調整手段は、前記加熱ベルトを所定温度に上昇させるまでのウォームアップ時に前記第１のセンサにより検知された温度Ｔｈと前記第２のセンサにより検知された温度Ｔｓを用いて式１により前記ヒータの目標温度Ｔｈｔｇｔを算出し、これをウォームアップ終了直後に行われる画像加熱時の前記ヒータの目標温度として設定することを特徴とする画像加熱装置。

Ｔｓｔｇｔは記録材の種類に応じて予め決められた前記加熱ベルトの目標温度
τｓは定数