JP2006010943A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱装置に連続通紙を行った際などに、通紙初期で装置がまだ冷えており蓄熱が少ない状態から、通紙が進み装置が十分暖まって蓄熱が多くなった状態まで、加熱体の温度を一貫して安定した温度リップルでもって目標温度に制御する。
【解決手段】 加熱体の温度を温度検知体によって検知し、その検知結果に基づいて加熱体への電力供給をＰＩＤ制御する際に、装置の蓄熱状態に応じて、複数のＰＩＤ制御のための制御テーブルから最適な制御値を選択して制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被加熱材の加熱装置、及び該加熱装置を記録材に形成担持させた未定着像を加熱定着処理する装置として具備した電子写真装置・静電記録装置などの画像形成装置に関するものである。

加熱方式の加熱装置としては、熱ローラ方式・熱板方式・ヒートチャンバー方式・フィルム加熱方式等、従来より種々の方式・構成のものが知られている。これ等の加熱装置は何れも加熱体を有し、装置温度が所定の温度（所定の像定着温度等）に維持されるように加熱体への通電が制御されて温調管理される。

上記のような従来の種々の加熱装置のうちでも、特許文献１〜特許文献１１等に開示のフィルム加熱方式の加熱装置は効果的で実用性に富んでいる。

フィルム加熱方式の加熱装置は、薄肉の耐熱性フィルムと、このフィルムの移動駆動手段と、フィルムを中にしてその一方面側に固定支持して配置された一定温調される加熱体（ヒータ）と、他方面側にこの加熱体に対向して配置され、加熱体に対してフィルムを介して像加熱すべき記録材の顕画像担持面を密着させる加圧部材を有し、このフィルムは少なくとも像加熱実行時はフィルムと加圧部材との間に搬送導入される記録材と順方向に略同一速度で走行移動させて、この走行移動フィルムを挟んで加熱体と加圧部材との圧接部で形成される像加熱部としてのニップ部を通過させることにより、記録材の顕画像担持面をフィルムを介して加熱体で加熱して顕画像を熱定着等させ、次いで像加熱部通過後のフィルムと記録材を分離点で離間させることを基本構成とする装置である。

このようなフィルム加熱方式の加熱装置は昇温の速い低熱容量の加熱体や薄膜のフィルムを用いることができるため、省電力化やウェイトタイム短縮化（クイックスタート性）が可能となる。その他、従来の他の加熱装置のもつ種々の欠点を解消できる利点を有し、効果的である。

フィルム加熱方式の加熱装置における温調制御は、加熱体上に設けたサーミスタの出力をＡ／Ｄ変換し、ＣＰＵに取り込み、この検知温度と目標温度との比較結果から、予め定められた制御テーブルに基づいてＰ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ）制御、Ｉ（Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御、Ｄ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御を行うＰＩＤ制御により加熱体への通電を制御をしている。

その際、トライアックにより加熱体に通電するＡＣ電圧を、位相制御あるいは波数制御等のパルス幅変調をかけることで細かく電力を制御し、加熱体の温度の振幅をできるかぎり小さくしている。

ここで位相制御とは、ＡＣ電圧の１波内の位相角単位で通電制御を行うもので、非常に細かい電力制御が可能になる。

これに対して波数制御とは、ＡＣ電圧の数波を１単位としてそのうちの何波をＯＮ、何波をＯＦＦという形でＯＮ／ＯＦＦのデューティー比で通電比率を制御する方式である。

位相制御を用いる場合ノイズフィルターが必要で回路構成も複雑となるため装置のコストが非常に高くなる。

波数制御の場合、そのようなコストアップがないため、特に低コストを求められる装置において、よく採用されている。
特開昭６３−３１３１８２号公報 特開平２−１５７８７８号公報 特開平４−４４０７５号公報 特開平４−４４０７６号公報 特開平４−４４０７７号公報 特開平４−４４０７８号公報 特開平４−４４０７９号公報 特開平４−４４０８０号公報 特開平４−４４０８１号公 特開平４−４４０８２号公報 特開平４−４４０８３号公報

フィルム加熱方式の加熱装置においては、クイックスタートが可能であるため、通常、スタンバイ温調は行わない。したがって、装置を一晩放置した後などで完全に装置が冷え切っている時からでも、すぐに加熱動作を開始する。

その一方で、ある程度の通紙を行って十分装置が暖まった状態からでも加熱動作は行われるが、装置が冷えている時と暖まっている時とでは装置に蓄えられている熱量はずいぶん異なっている。

装置の熱量が異なると、通電によってヒータが発熱した際のヒータ温度上昇の速度も異なり、冷えている時よりも暖まっている時の方が、通電によって敏感にヒータ温度が上昇する。

またヒータ温度を検出するサーミスタ自体も熱容量をもっているため、冷えている時と暖まっている時とで、ヒータ温度の変化に対する応答速度が異なる。冷えている時にはサーミスタの構成部材の温度が低く、これに熱を奪われるため、暖まっている時よりも感温部の応答性は鈍いのである。

通常、ＰＩＤ制御の各項の値はサーミスタの応答性等に合わせて最適な値を設定するものだが、上記のように、冷えている時と暖まっている時とでヒータやサーミスタの応答性が変化した時には、それぞれの状態で最適な設定値が異なるため、うまく目標温度に制御できない状態が生じることになる。

しかし、従来、ＰＩＤ制御の設定値は通紙時と紙間等の非通紙時とで異ならせることはあっても、通紙時は１種類の制御テーブルしか用いていなかった。

このため例えば、装置が冷えている時に合わせてＰＩＤ制御の値を設定していた場合には、装置が暖まった時にはヒータの温度リップル（温度の最大−最小の差）が大きくなり、ヒータの温度が目標温度から大きくずれた状態になってしまうことがあった。

ヒータ温度が目標温度からずれた状態では、温度が低い時にはトナーを定着するのに十分な熱を与えられずに定着不良をおこし、温度が高くずれた時には高温によってトナーが溶け過ぎることによって生じる高温オフセットが発生してしまう。

また、そこまでいかなくとも温度リップルが大きいと、その温度リップルの周期で画像上に光沢ムラが生じ、画像を劣化させてしまうという問題があった。

さらに、温度リップルが大きいと、ヒータ温度としてより高い状態が存在することを想定しなくてはならない。このためヒータに取り付ける安全素子は、より高温で動作するものを用いる必要があるが、これは安全面においてもコスト面においても決して良いことではない。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、装置が冷えている時でも暖まっている時でも、ヒータの温度を目標温度に同じように安定して制御し、定着不良、高温オフセット、光沢ムラを発生させない加熱装置を提供することを目的とする。

この発明は下記の構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。

（１）互いに圧接回転する定着体及び加圧体と、電源から電力供給を受けて該定着体を加熱する加熱体とを備え、画像を担持する記録材を上記定着体及び上記加圧体によって挟持搬送して加圧しながら上記記録材に加熱処理を施す加熱装置であって、定着体又は加熱体の温度を検知する温度検知体と、該温度検知体によって検知された温度に基づき上記定着体又は上記加圧体を所定の目標温度に維持するよう電源から上記加熱体への電力供給をＰＩＤ制御する電力供給制御手段とを備える加熱装置において、電力供給制御手段は、温度検知体によって検知された温度と目標温度との差分値に対応する操作量が互いに異なる複数のＰＩＤ制御のための制御テーブルから一つを選択して制御するよう設定され、上記ＰＩＤ制御のための制御テーブルは、装置の蓄熱状態に応じて切り替えられることを特徴とする加熱装置。

（２）装置の蓄熱状態を、装置への連続加熱処理時の記録材の導入枚数によって判定することを特徴とする前記（１）に記載の加熱装置。

（３）装置の蓄熱状態を、装置の加熱動作開始時の加熱体温度によって判定することを特徴とする前記（１）に記載の加熱装置。

以上説明したように、本出願に係る第一の発明によれば、電力供給制御手段が、温度検知体によって検知された温度と目標温度との差分値に対応する操作量が互いに異なる複数のＰＩＤ制御のための制御テーブルから一つを選択して制御するよう設定され、装置の蓄熱状態に応じて上記ＰＩＤ制御のための制御テーブルの切り替えがなされることで、加熱体の温度を目標温度に精度良く制御でき、記録材に対する均一で良好な加熱処理を実現することができる。また、加熱体の温度が目標温度から大きくずれて高い温度となることがないため、安全素子の動作温度を低く設定でき、安価にかつ安全性の高い装置を提供できる。

また、本出願に係る第二の発明によれば、第一の発明において装置の蓄熱状態を、装置への連続加熱処理時の記録材の導入枚数によって判定するため、適正なタイミングで上記ＰＩＤ制御のための制御テーブルの切り替えを行うことができる。

また、本出願に係る第三の発明によれば、第一の発明において装置の蓄熱状態を、装置の加熱動作開始時の加熱体温度によって判定するため、いかなる状態からでも常に適切なＰＩＤ制御のための制御テーブルを選択することが可能となる。

以下の添付図面に基づき本発明における実施の形態に関して説明する。

本発明に係る第一の実施例について図１乃至図８に基づき説明する。

図１は、本実施例における画像形成装置を好適に示す一例たるレーザプリンタ０（以下、プリンタ０）の概略構成を示す模式的断面図である。

プリンタ０は、プリンタ０の本体外部に設けられたホストコンピュータ等の出力装置（図示せず）からの提供情報に応じた画像を記録材Ｐに記録する形態の画像形成装置である。

潜像担持体としての感光ドラム１は、その表面が有機感光体を主成分とする光導電層であって、プリンタ０本体に設けられた駆動機構（図示せず）により、矢印Ａの時計方向に回転駆動される。

感光ドラム１は、帯電手段である帯電ローラ２によって所定電位に一様均一に帯電されたのち、出力装置からの提供情報に応じて露光手段としての露光装置１５から露光される露光光としてのレーザー光３により、その外周面に上記提供情報に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置４の現像剤としてのトナーＴを担持した現像スリーブ６によりトナー像として可視像化される。

ここで、記録材Ｐは、給紙カセット７より給紙ローラ１２によって１枚ずつ取り出され、経路Ｂを通り、記録材Ｐ先端と感光ドラム１の外周面にトナーＴにより可視像化された画像形成部先端とが同期するようにレジストローラ対１３によって所定のタイミングで、転写手段である転写ローラ８と感光ドラム１とによって形成される転写ニップ部に導入され、電気的作用により、感光ドラム１上のトナー像が記録材Ｐ上に転写される。

転写工程を終えた感光ドラム１上の転写残トナーは、クリーニングブレード９により感光ドラム１上から取り除かれてクリーニング装置１０に回収される。クリーニング工程を終えた感光ドラム１は、再び画像形成プロセス（帯電→露光→現像→転写→クリーニング）を繰り返して、記録材Ｐ上に未定着トナー画像が形成される。

一方、未定着トナー像を担持した記録材Ｐは、加熱手段である加熱装置２０に導入され、加圧及び加熱されて、トナー像が記録材Ｐ上に永久定着される。

加熱装置２０から排出された記録材Ｐは、経路Ｃを通り、印字面が上になってプリンタ０から排出されるフェイスアップ（ＦＵ）排紙と、経路Ｄを通り、印字面が下になってプリンタ０から排出されるフェイスダウン（ＦＤ）排紙とを選択されて、プリンタ０から排出される。

又、プリンタ０は、本実施例にあっては、プリンタ０本体に設けられたエンジンコントローラ１４により、感光ドラム１や現像装置４等の各装置が統括的に制御されるようになっている。

図２は、加熱装置２０の概略構成を示す模式的断面図である。

本実施例における加熱装置２０は、加熱体としてセラミックヒータを用いたフィルム加熱方式の加熱装置である。

加熱装置２０は、図２に示すように、加熱体たるセラミックヒータ２１（以下、ヒータ２１と略称する。）と、定着体たる無端帯状のフィルム２２と、加圧体たる円柱状若しくは略円柱状の回転自在な加圧ローラ２３と、ヒータ２１の温度を検知する温度検知体たるサーミスタ感温素子２４（以下、サーミスタ２４と略称する。）と、ヒータ２１の支持及びフィルム２２の所定方向への移動のガイドを兼ねるホルダ２５とを備えている。

図３は、ヒータ２１の概略構成を示す模式的断面図である。

ヒータ２１は、フィルム２２及び記録材Ｐの移動方向に直行する方向を長手とする低熱容量の横長の線状加熱体であり、図３に示すように、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の良熱伝導性セラミックスを主成分とし、本実施例では、窒化アルミニウムの厚さ１ｍｍ、幅１０ｍｍ、長手方向長さ２８０ｍｍのセラミック基板２１ａの一面に、ＴａＳｉＯ_２、ＡｇＰｄ、Ｔａ_２Ｎ、ＲｕＯ_２又はニクロム等の電気抵抗材料を厚さ１０μｍ、幅３ｍｍにスクリーン印刷により塗工・焼成した発熱体２１ｃが設けられ、また、上記セラミック基板２１ａの一面は、フィルム２２との摺動等からの保護のためにガラス又はフッ素樹脂等を主成分とする保護層２１ｂによりコートされて、構成されている。

サーミスタ２４は図４に示すように、温度検知素子２４ａ（感温部）と、これを接続する導線２４ｂ、感温部２４ａを背面からバックアップするセラミックペーパー等の弾性部材２４ｃ、弾性部材２４ｃを保持する耐熱樹脂等で形成されたホルダ２４ｄによって構成されている。

サーミスタ２４は、不図示のバネ等の加圧部材によってホルダ２４ｄおよび弾性体２４ｃを介して感温部２４ａをヒータ２１に所定圧をもって押し当てられている。

フィルム２２は、図２に示すように、その内周長がホルダ２５の略外周長より若干長く採られており、以って、フィルム２２はホルダ２５に無張力にて外嵌されている。

フィルム２２は、低熱容量化を図り、クイックスタート性を向上させるために、フィルム膜厚は１５０μｍ以下、好ましくは４０〜８０μｍ程度の耐熱素材たるＰＴＦＥ、ＰＦＡ又はＦＥＰ等を主成分とする無端帯状体であるという単層構造、或いは、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ又はＰＰＳ等やＳＵＳ等の金属材を主成分とするベース層としての無端帯状体の外周面に、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ又はＦＥＰ等を主成分とする離型層としての無端帯状体を被覆するという複層構造等を使用できる。

本実施例では、厚さ５２μｍのベース層としてのポリイミドの外周面に、厚さ４μｍの接着層としての導電性プライマー層を被覆し、更に最外周面に厚さ１４μｍのＰＴＦＥをコーティングした直径２５ｍｍ、総厚さ７０μｍの無端状フィルムを用いた。

加圧ローラ２３は、弾性ローラであり、芯金２３ａにシリコーンゴム・フッ素ゴム等の弾性層２３ｂを設けて硬度を下げたもので、表面性及びトナーＴに対する離型性を向上させるため、弾性層２３ｂの外周面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂層を設けても良い。

加圧ローラ２３は、加熱装置２０の外部に設けられた加圧機構（図示せず）により、フィルム２２側に加圧されるようになっており、以って、互いに圧接されたフィルム２２及び加圧ローラ２３の間には、未定着トナー画像を担持した記録材Ｐが通紙される定着ニップ部Ｎが形成されるようになっている。

更に、加圧ローラ２３は、加熱装置２０の外部に設けられた駆動機構（図示せず）から駆動力を受けることにより矢印Ｙの反時計方向に回転駆動されるようになっている。フィルム２２は、この加圧ローラ２３の回転駆動により、加圧ローラ２３とフィルム２２の外面との摩擦力でフィルム２２に回転力が作用し、フィルム２２の内周面が定着ニップ部Ｎにおいてヒータ２１に密着して、摺動しながら矢印Ｘの時計方向に加圧ローラ２３の周速度と略同じ周速度をもってホルダ２５の外回りを回転状態になる加圧ローラ駆動方式を採用している。

故に、定着ニップ部Ｎへの突入を開始した記録材Ｐがフィルム２２及び加圧ローラ２３に挟持され搬送されながら、未定着トナー画像がヒータ２１の加熱により溶融し、定着画像として記録材Ｐに記録される。

次に、発熱体２１ｃへの電力供給制御について図５に基づいて説明する。

図５は、商用電源５０から発熱体２１ｃへの電力供給経路を示す模式的ブロック図である。

発熱体２１ｃは、図５に示すように、トライアック３０を介して、商用電源５０から電力供給を受けるようになっており、商用電源５０から発熱体２１ｃへの電力供給は、電力供給制御手段たる中央処理装置３１（以下、ＣＰＵ３１と略称する。）により制御されている。

ヒータ２１の温度情報は、サーミスタ２４によるアナログ情報が、Ａ／Ｄ変換回路３２によりデジタル情報に変換されて、ＣＰＵ３１に入力される。ＣＰＵ３１は、この入力されたヒータ２１の温度情報と目標温度とを比較し、その差分から、トライアック３０を介して、商用電源５０から発熱体２１ｃへの供給電力をＰＩＤ制御し、ヒータ２１温度を目標温度になるように温調する。

ＣＰＵ３１は、ヒータ２１の温度情報を所定周期毎に監視し、所定周期毎に発熱体２１ｃへの供給電力を補正する。

尚、本実施例にあっては、所定周期期間において、商用電源５０から出力される交流電源の半波毎に商用電源５０から発熱体２１ｃへの電力供給に供されるか否かを選択する波数制御を採用している。本実施例では、商用電源５０の電源周波数が５０Ｈｚの場合、１半波＝１０ｍｓｅｃとなり、所定周期期間を１５半波＝１５０ｍｓｅｃ＝１周期とし、ＣＰＵ３１は、ヒータ２１の温度情報を１５０ｍｓｅｃ（１５半波）毎に監視し、１５半波毎に発熱体２１ｃへの供給電力を補正する。最小電力は全ＯＦＦ（１５半波全ＯＦＦ）であり、最大電力は全ＯＮ（１５半波全ＯＮ）となり、１周期毎の供給電力量は、０半波〜１５半波ＯＮとなる１６レベルをＣＰＵ３１が制御することになる。

次に、本実施例における記録材Ｐの加熱処理工程における商用電源５０から発熱体２１ｃへの電力供給制御に関して図６乃至図８に基づき説明する。

図６は、本実施例に係る電力供給制御下でのサーミスタ２４からの出力変遷を示すグラフであり、加熱処理の開始から連続した複数枚の記録材Ｐへの連続加熱処理がＰＩＤ制御に基づき行われるようになっている。

ヒータ２１は、目標温度（本実施例にあっては、目標温度＝２００℃に採られている。）に若干の温度リップル（温度振幅）をもって温調されている。

本実施例では、図６に示すように、加熱処理工程におけるＰＩＤ制御を、図７の制御テーブルに従って第一ＰＩＤ制御＝Ａと、第二ＰＩＤ制御＝Ｂを切り替えて、商用電源５０から発熱体２１ｃへの電力供給制御を行うように設定されている。

ここで、図７に関して詳述する。

ＰＩＤ制御とは、比例制御（以下、Ｐ制御と称する。）、積分制御（以下、Ｉ制御と称する。）及び微分制御（以下、Ｄ制御と称する。）を制御対象からの出力値に応じて組み合わせることにより、制御値を定めていく制御であって、特に、本実施例にあっては、Ｐ制御、Ｉ制御及びＤ制御のための制御テーブルを各制御毎に定めている。

即ち、本実施例においては、所定周期＝１５０ｍｓｅｃ（５０Ｈｚ電源における１５半波）に採られており、商用電源５０から発熱体２１ｃへの電力供給量は、上記所定周期開始時におけるサーミスタ２４の温度検知に因る上記サーミスタ２４からの温度情報と、目標温度を比較して、その差分ΔＴに基づき、図７の制御テーブルに従って、所定周期におけるヒータ２１への供給電力量を決定するようになっている。

図７において、
ｅ：所定周期開始時の「ヒータ２１の温度」における「ヒータ２１の目標温度」に対する温度差（ΔＴ）
ｅ＝「ヒータ２１の目標温度」−「ヒータ２１の温度」 ［ｄｅｇ］
Σ（ｅ）：温度差ｅの積算値［ｄｅｇ］であり、Ｉ制御が実行された場合、又は極性が反転した時は０（ゼロ）に戻す。
ｄ：所定周期毎の温度変化
ｄ＝所定周期開始時の「ヒータ２１の温度」−前回の所定周期開始時の「ヒータ２１の温度」 ［ｄｅｇ］
Ｗ（ｎ）：前所定周期における商用電源５０から発熱体２１ｃへの供給電力として供給した半波数
Ｗ（ｎ＋１）：ＰＩＤ制御により、現所定周期における商用電源５０から発熱体２１ｃへの供給電力として供給する半波数
ＷＰ（ｎ＋１）：Ｐ制御による現所定周期における商用電源５０から発熱体２１ｃへの供給電力として供給する半波数
ＷＩ（ｎ＋１）：Ｉ制御による現所定周期における商用電源５０から発熱体２１ｃへの供給電力として供給する半波数
Ｗ（ｎ）、Ｗ（ｎ＋１）、ＷＰ（ｎ＋１）及びＷＩ（ｎ＋１）：最大は１５半波、最小は０（ゼロ）半波
である。

即ち、本実施例にあっては、Ｉ制御の下では、所定周期に亘る上記ｅの積算値Σ（ｅ）がＩ制御のための制御テーブルに記載の積算値に達した時、Ｐ制御のための制御テーブルにより決定された所定周期に亘る電力供給量を補正する構成となっている。

更に、本実施例にあっては、Ｄ制御の下では、上記ｄに基づき、Ｐ制御及びＩ制御のための各制御テーブルにより決定された所定周期に亘る電力供給量を補正する構成となっている。

例えば、前所定周期におけるＷ（ｎ）＝２［半波］及びΣ（ｅ）＝＋３［ｄｅｇ］、前所定周期開始時の「ヒータ２１の温度」が１９８［℃］であり、現所定周期開始時の「ヒータ２１の温度」が１９５［℃］、「ヒータ２１の目標温度」が２００［℃］の場合、図７のＰＩＤ制御の第一ＰＩＤ制御＝Ａに従うと、ｅ＝＋５［ｄｅｇ］からＰ制御によりＷＰ（ｎ＋１）＝７［半波］、Ｉ制御によりΣ（ｅ）＝＋８［ｄｅｇ］からＷＩ（ｎ＋１）＝７［半波］、ｄ＝−３［℃］からＤ制御によりＷ（ｎ＋１）＝７［半波］となり、現所定周期においては、図８に示すように、１５半波中の７半波をＯＮ（黒塗りがＯＮ、白塗りがＯＦＦ）にすることにより、最大供給可能電力の約４７％（７／１５）程度の電力が発熱体２１ｃに供給されることにより、ヒータ２１の温度を略目標温度に維持する。従って図７にあっては、電力供給に供される半波数が、電力供給量に対応している。

図７の制御テーブルは、Ｐ項の目標温度と検知温度の差（差分＝ΔＴ）と供給電力（ゲイン＝波数）の関係において、装置への通紙枚数が少なく、まだ各部材への蓄熱が少ない状態では、比較的少ない差分で大きなゲインとなるようなＰＩＤ制御の設定値Ａを用い、装置が十分に暖まった状態では、比較的大きな差分とならなければ大きなゲインは得られないようなＰＩＤ制御の設定値Ｂに切り替わるようにしたものである。

すなわち、装置への蓄熱が少なく、ヒータやサーミスタの応答が比較的遅い時には、ゲインを大きくとり、蓄熱が多くなって応答性が比較的速くなった時には、ゲインを小さくして頻繁に供給電力の切り替えがおこらないようにする。

このように設定する理由は、装置が冷えている時には供給電力の変動に対して応答が遅いため、比較的電力を素早く切り替えてやらないと、オーバーシュートアンダーシュートがおこりやすく、結果として温度リップルが大きくなるのに対して、装置が暖まっている時には逆に電力の切り替わりに対して鋭敏に反応することで温度リップルが大きくなるからである。

したがって、本実施例のように装置の暖まり具合に応じて、ＣＰＵ３１が、複数のＰＩＤ制御の切り替えテーブルに基づき、第一ＰＩＤ制御Ａと、第一ＰＩＤ制御と制御値の異なる第二ＰＩＤ制御Ｂとを切り替えることで、通紙枚数によらず安定した温度リップルで、ヒータ２１の温度を目標温度に制御することができる。

これにより、温度リップルが大きく不安定になることによって生じる定着不良、高温オフセット、光沢ムラを防止し、またヒータ２１に想定される最高温度を低くすることができるため、より安価な安全素子を用いることができるとともに、装置の安全性を高めることができる。

なお、本実施例では複数のＰＩＤ制御テーブルを第一と第二の２種類としたが、無論、３種類、４種類としてもよい。

図９は本発明に係る第２の実施例を示したＰＩＤ制御の切り替えテーブルである。

実施例１では通紙枚数によって装置の暖まり具合を判定してＰＩＤ制御値の切り替えを行ったが、本実施例では、加熱動作の開始前にサーミスタの温度を検出し、その温度に応じて通紙開始前の装置の暖まり具合を判定して最適なＰＩＤ制御値を選択する。

図１０、図１１は、本実施例に係る電力供給制御下でのサーミスタ２４からの出力変遷を示すグラフである。図１０と図１１とでは加熱動作開始前におけるサーミスタ２４が検出した温度が異なっている。

図１０ではサーミスタ２４は加熱動作開始前のヒータ温度を２５℃と検知している。したがって、図９のテーブル１に従って１枚目のＰＩＤ制御値はＡとなり、テーブル２を参照して第一ＰＩＤ制御＝Ａが選択される。

そして、連続通紙が行われ装置が十分に暖まってくると、３１枚目から再び図９のテーブル１に従って、第二ＰＩＤ制御＝Ｂに切り替わる。

図１１はサーミスタ２４は加熱動作開始前のヒータ温度として８５℃を検知した場合である。この状態は、加熱動作開始前の待機中としては、ヒータ温度は十分高温であり、したがって装置は十分に暖まっていると判断できる。加熱動作が開始されると、図９のテーブル１に従ってＰＩＤ制御値はＢとなる。これによりテーブル２から、装置が暖まっている時に用いる第二ＰＩＤ制御＝Ｂが選択される。そして、そのまま記録材Ｐへの連続加熱処理は、ＰＩＤ制御値Ｂによって行われることになる。

本実施例のように加熱動作開始前のサーミスタの検出温度に応じて、ＰＩＤの制御値を選択することで、実施例１と比較して様々な状況でさらにより適切なＰＩＤ制御を行うことができ、常にヒータ温度を目標温度近傍に安定した温度リップルで制御をすることができる。

なお、上記の例ではＰＩＤ制御値としては２種類で切り替えテーブルを構成したが、むろん３種類でも、４種類でもよい。切り替えテーブルは細かい方がより正確な制御が可能になる。

画像形成装置の概略構成を示す模式的断面図 加熱装置の概略構成を示す模式的断面図 ヒータの概略構成を示す模式的断面図 サーミスタの概略構成を示す模式的断面図 商用電源から発熱体への電力供給経路を示す模式的ブロック図 実施例１の電力供給制御下でのサーミスタの出力を示す図 実施例１のＰＩＤ制御の切り替えテーブルを示す図 ＰＩＤ制御適用時の出力波数の例を示す図 実施例２のＰＩＤ制御の切り替えテーブルを示す図 実施例２の電力供給制御下でのサーミスタの出力を示す図 実施例２の電力供給制御下でのサーミスタの出力を示す図

符号の説明

０ 画像形成装置
１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
３ レーザー光
４ 現像装置
６ 現像スリーブ
７ 給紙カセット
８ 転写ローラ
９ クリーニングブレード
１０ クリーニング装置
１２ 給紙ローラ
１３ レジストローラ対
１４ エンジンコントローラ
１５ 露光装置
２０ 加熱装置
２１ ヒータ
２２ フィルム
２３ 加圧ローラ
２４ サーミスタ
２５ ホルダ
３０ トライアック
３１ ＣＰＵ
３２ Ａ／Ｄ変換回路
５０ 商用電源

Claims (3)

1. 互いに圧接回転する定着体及び加圧体と、電源から電力供給を受けて該定着体を加熱する加熱体とを備え、画像を担持する記録材を上記定着体及び上記加圧体によって挟持搬送して加圧しながら上記記録材に加熱処理を施す加熱装置であって、定着体又は加熱体の温度を検知する温度検知体と、該温度検知体によって検知された温度に基づき上記定着体又は上記加圧体を所定の目標温度に維持するよう電源から上記加熱体への電力供給をＰＩＤ制御する電力供給制御手段とを備える加熱装置において、電力供給制御手段は、温度検知体によって検知された温度と目標温度との差分値に対応する操作量が互いに異なる複数のＰＩＤ制御のための制御テーブルから一つを選択して制御するよう設定され、上記ＰＩＤ制御のための制御テーブルは、装置の蓄熱状態に応じて切り替えられることを特徴とする加熱装置。
2. 装置の蓄熱状態を、装置への連続加熱処理時の記録材の導入枚数によって判定することを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
3. 装置の蓄熱状態を、装置の加熱動作開始時の加熱体温度によって判定することを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。

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