JP2006072235A - 定着装置及びその制御方法、並びに制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 独立に制御が可能な複数の発熱体を持つオンデマンド定着装置を持つ画像形成装置において、各発熱体を独立に制御する場合に商用電源であるＡＣ入力を正負対称に使用すると共に、フリッカを低減させる。
【解決手段】 各発熱体１，２に対して、単位時間当たりに正負対称になるように制御テーブルを構成する。また、各発熱体１，２は略同抵抗として均等に通電し、それぞれの温度が等しくなるように制御する際にし、上記正負対称の制限があって各発熱体１，２に対して均等に通電できない場合でも、各発熱体１，２の発熱バランスが取れるような制御を実現する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電子写真プロセスを用いた画像形成装置内に設置される定着装置及びその制御方法、並びに該制御方法を実行するための制御プログラムに関するものである。

電子写真方式を用いた画像形成装置における定着装置の加熱装置としては、例えば図８の斜視図で示すような、基板５００上の定着面の中央に、通電により発熱する１本の抵抗発熱体５０１を配置した構成が一般的に知られ、熱ローラ方式の加熱装置が多用されている。

この熱ローラ方式の加熱装置は、前記発熱体により過熱して所定の温度を維持させた定着ローラと、これに圧接させた弾性加圧ローラとから成る定着ニップ部に、記録材を導入して狭持搬送させることで、定着ローラの熱で記録材表面の未定着トナー像を熱定着させるものである。この方式の場合、一般的に定着ローラの熱容量が大きいため、所望の温度に達するまでに長い時間を必要とし、画像形成動作を行えるようになるまでの待ち時間が発生するという問題があった。また、短時間に温度を立ち上げるためには、画像形成装置のスタンバイ中に加熱装置への通電を行って予熱しておく必要があり、消費電力が増大する問題もあった。

この待ち時間を短くするために、特許文献１に示されているようなフィルム加熱式の加熱装置が実用化されている（以下、オンデマンド定着方式の加熱装置と記す）。この加熱装置は、支持部材に支持された発熱体に記録材を耐熱性・薄肉のフィルム材を介して密着させ、発熱体の熱をフィルム材を介して記録材へ与える構成であり、未定着トナー画像を記録材表面に熱定着処理する定着装置に活用することができる。

このようなフィルム加熱方式の加熱装置は、温度上昇の速い低熱容量の基材、例えば絶縁性・良熱伝導性のセラミック基材と、この基材の表面に設けられた通電により発熱する抵抗発熱層とを基本構成体とする、いわゆるセラミックヒータを用いることができ、さらにフィルム材として薄膜で低熱容量のものを用いることができるので、短時間に加熱装置の温度を上昇させることが可能になる。これにより、スタンバイ時に加熱装置へ電力を供給する必要がなく、被加熱材としての記録材をすぐに通紙しても記録材が定着ニップ部に到達するまでに加熱装置を所定温度までに十分に昇温させることができ、待ち時間の短縮化や省電力化が可能となる上、画像形成装置本体内の昇温を抑えることができる等の利点を有している。

また、上記のようなセラミックヒータを使用した定着装置における温度制御を行う場合は、一般的に、ヒータに対する単位時間当たりの通電比率を制御する方法が採られている（例えば、特許文献２を参照）。

図９は、特許文献２に開示された従来のヒータの温度制御装置の一構成例を示す回路図である。

この温度制御装置には、抵抗発熱体５０１を有する加熱装置が設けられ、スイッチ素子５３５により発熱体５０１への交流電源の通電が制御されるようになっている。加熱装置の温度を検知するサーミスタ５３６からの温度情報は、Ａ／Ｄ変換器５３７によってデジタル変換されてマイコン５３８へ入力される。マイコン５３８は、入力した温度情報に基づき、予め設定された所定の温度となるように制御回路５３９に制御情報を出力し、制御回路５３９がスイッチ素子５３５のコントロールを行う。

このように、予め設定された所定の温度に制御するためには、スイッチ素子５３５を用いて発熱体５０１への交流電源の通電時間を制御することが行われている。具体的には、図１０の電流波形図で示した電源波形の半波毎に通電／非通電を制御する波数制御方式が一般的に知られている。これは、図１０の実線で示した部分をオンすることにより、所定量の電力を発熱体５０１に供給するように制御する方式である。この波数制御方式では、加熱装置の温度を正確に制御するために、複数個の半波を１つのブロックとして、ＯＮ／ＯＦＦパターンを設定して制御を行っている。すなわち、複数個の半波を１つの制御ブロックとし、１半波単位でのオン／オフの比率（通電比率）によって単位時間当たりの発熱体への供給電力量を制御するためのオン／オフパターンを設定した制御テーブルを有し、この制御テーブルに基づいて制御を行う。

ところで、上述したオンデマンド定着方式には、以下のような問題があることが知られている。

オンデマンド定着方式では熱容量が小さいため、こまめに供給電力を変化させることによって温度制御の精度を上げているが、このために熱ローラ方式の定着処理より頻繁に電力が変動する。例えば熱ローラ方式の定着処理では、熱容量が大きいために５秒に１回程度電力を変化させれば温度を一定値内に保てたのが、オンデマンド定着方式では、１秒間に数回以上電力を変動させなければ温度を一定値に保てない。この消費電力（消費電流）の変動は電源電圧を変化させる。特にラインインピータンスの高い電源（例えば電柱上の変圧トランスから遠いところにあり、送電線の抵抗が大きい場合）電源電圧が頻繁に且つ大きく変動する。このため、照明がちらついたり、テレビ画面がちらついたりする。（以下この現象をフリッカという）。その理由は、波数制御においては、例えば２０半波を１つのグループとして前半の数半波をオンし後半の数半波をオフにして１０段階に電力を制御した場合、電流変動周期が５Ｈｚと低く、ちらつきが人の目で認識しやすいためである。

さらに、画像形成装置が高速化していくと必要とされる電力が大きくなるため、ヒータの抵抗値を下げて最大電力を引き上げる必要があるが、ヒータの電力が大きくなるとフリッカは悪化する。これは、オン／オフをする際の電流変動が大きくなるためである。

また、実際にフリッカが悪化するのは、定着装置の消費電力が小さくなったときである。これは、定着装置が冷えている状態から温度調節するときなどは、大きな電力が必要であるため略全ての波数がオンされる結果、電源から見て消費電力の変動がほとんどないのに対し、定着装置全体が暖まり電力が少量でよくなったときには、オフ時間に対してオンの時間（波数）が少なくなった際に消費電力の変動が大きくなり、フリッカが悪化するためである。

これを回避するために、特許文献２、特許文献３、あるいは特許文献４等に述べられているように、定着装置の加熱装置には、発熱体を複数備えて、発熱体の制御状態に応じて通電する発熱体の本数を選択して見かけ上抵抗値を切り替える方式が提案されている。すなわち、低温からの立ち上げ時のように大電力が必要なときは２本同時に通電し、温度が所定値まで上昇後に一定に維持する制御を行う場合は１本の発熱体をこまめにオン／オフするように制御する方式である。このように制御することにより、低温からの立ち上げ時には複数の発熱体を同時に通電して高速に立ち上げることができ、温度制御中は、オン／オフに伴う消費電力の変動を小さくすることができるのでフリッカを低減することが可能になる。
特開昭６３−３１３１８２号公報 特開平０５−１７３６５２号公報 特開平０９−２５８５９８号公報 特開２００４−１３８８３９号公報

しかしながら、上記のような、発熱体を複数備えた構成の加熱装置を有する定着装置では、次のような問題点があった。

加熱装置への電力供給は通常、交流電源である商用電源から直接行う。このとき、電源に対して悪影響を与えないために、交流電源の単位時間当たりの正側と負側の通電比率を等しく（正負対称）する必要がある。しかし、加熱装置の温度制御を半波単位の波数制御で行う場合は、複数の発熱体の抵抗値が異なると、正負対称とはならないため、フリッカ等の問題が生ずる。

この点について、図１１及び図１２（ａ），（ｂ）を参照して詳細に説明する。

図１１は、発熱体を２本備えた構成の加熱装置を有する場合の制御テーブルの一例を示すテーブル構成図である。この制御テーブルは、発熱体への通電比率を制御させるために、２０半波単位でＯＮ／ＯＦＦパターンを作成したものである。図１２（ａ），（ｂ）は、図１１に示した制御テーブルに基づいて制御を行った場合に各発熱体に流れる電流波形を示す波形図であり、同図（ａ）は通電比率が３５％の場合の電流波形、同図（ｂ）は通電比率が８５％の場合の電流波形を示している。

図１２では、代表として通電比率が３５％の場合と８５％の場合を図示しているが、通電比率が３５％の場合（図１２（ａ））において、発熱体１と発熱体２に流れる電流波形の合計は“（１）＋（２）”のようになる。交流入力の正負がそれぞれ７半波ずつオンとなっており正負対称になっているように見えるが、発熱体１と発熱体２の抵抗値が異なる場合には、対称とはならない。なぜなら、図１２（ａ）の（１）に示すように、発熱体１についてみれば正側が４半波オンしているのに対し、負側が３半波しかオンしていないためである。他の通電比率でも非対称になる場合があり、その一例として図１２（ｂ）に通電比率が８５％の場合を示している。

一方、図１３及び図１４（ａ），（ｂ）に示したように全波単位の制御とすれば必ず正負対称になるが、制御が粗くなってしまい温度リップルのが発生する原因になる。さらに、オンとオフの間隔が長くなってしまうため、フリッカが増大してしまう問題がある。なお、図１３は、発熱体を２本備えた構成の加熱装置を有する場合の制御テーブルの一例を示すテーブル構成図である。図１４（ａ），（ｂ）は、図１３に示した制御テーブルに基づいて制御を行った場合に各発熱体に流れる電流波形を示す波形図であり、同図（ａ）は通電比率が３５％の場合の電流波形、同図（ｂ）は通電比率が８５％の場合の電流波形を示している。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、複数の発熱体を独立に制御する場合に商用電源である交流電源入力を正負対称に使用することができると共に、フリッカの増大も抑制することを可能にした定着装置及びその制御方法、並びに制御プログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の定着装置は、記録媒体に担持されている未定着現像材を熱定着させる複数の発熱手段を有する定着手段と、該定着手段の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段が検出した温度情報に基づいて、前記各発熱手段に供給する交流電源入力に対する通電／非通電を該各発熱手段毎に独立して半波単位で制御する電流制御手段とを備えた定着装置において、複数個の半波を１つの制御ブロックとして、半波単位での通電／非通電の比率である通電比率に応じて単位時間当たりの前記各発熱手段への供給電力量を制御するためのオン／オフパターンを設定した制御テーブルと、前記定着手段における目標温度と現在の温度との関係に基づいて、前記制御テーブルにおけるオン／オフパターンを選択し、その選択されたオン／オフパターンに基づいて前記各発熱手段のオン／オフを制御する制御手段とを備え、前記制御テーブルは、前記制御ブロック内において供給される電力が前記各発熱手段に対して正負対称になるように構成したことを特徴とする。

本発明の定着装置の制御方法は、記録媒体に担持されている未定着現像材を熱定着させる複数の発熱手段を有する定着手段と、該定着手段の温度を検出する温度検出手段とを有し、該温度検出手段が検出した温度情報に基づいて、前記各発熱手段に供給する交流電源入力に対する通電／非通電を該各発熱手段毎に独立して半波単位で制御する定着装置の制御方法において、複数個の半波を１つの制御ブロックとして、半波単位での通電／非通電の比率である通電比率に応じて単位時間当たりの前記各発熱手段への供給電力量を制御するためのオン／オフパターンを設定した制御テーブルを、前記制御ブロック内において供給される電力が前記各発熱手段に対して正負対称になるように構成し、前記定着手段における目標温度と現在の温度との関係に基づいて、前記制御テーブルにおけるオン／オフパターンを選択し、その選択されたオン／オフパターンに基づいて前記各発熱手段のオン／オフを制御することを特徴とする。

本発明の制御プログラムは、記録媒体に担持されている未定着現像材を熱定着させる複数の発熱手段を有する定着手段と、該定着手段の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段が検出した温度情報に基づいて、前記各発熱手段に供給する交流電源入力に対する通電／非通電を該各発熱手段毎に独立して半波単位で制御する電流制御手段とを備え、複数個の半波を１つの制御ブロックとして、半波単位での通電／非通電の比率である通電比率に応じて単位時間当たりの前記各発熱手段への供給電力量を制御するためのオン／オフパターンを設定した制御テーブルを、前記制御ブロック内において供給される電力が前記各発熱手段に対して正負対称になるように構成した定着装置の制御方法を実行するための、コンピュータで読み取り可能な制御プログラムであって、前記定着手段における目標温度と現在の温度との関係に基づいて、前記制御テーブルにおけるオン／オフパターンを選択するステップと、前記選択されたオン／オフパターンに基づいて前記各発熱手段のオン／オフを制御するステップとを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、複数の発熱体を独立に制御する場合に交流電源入力を正負対称に使用することができると共に、フリッカの増大も抑制することを可能になる。

本発明の定着装置及びその制御方法、並びに制御プログラムの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

［第一の実施の形態］
＜画像形成装置の全体構造＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の全体構造を示す断面図である。

本画像形成装置は、画像形成装置本体Ａの各部に、スキャナ部Ｂ、画像形成部Ｃ、及びシートデッキＤを備える構成となっている。画像形成装置本体Ａは、その上部にブック原稿の画像情報を読み取る画像読み取り手段であるスキャナ部Ｂを有し、その下部に画像形成手段となる画像形成部Ｃを有し、さらにその下部にシートデッキＤを組み付けて構成されている。

上記構成を詳述すると、スキャナ部Ｂは、原稿面の画像情報を読み取るものであり、操作系光源２０１、プラテンガラス２０２、画像形成装置本体Ａに対して開閉可能な原稿圧板２０３、ミラー２０４、レンズ２０５、受光素子（光電変換素子）２０６、及び画像処理部などを有して構成されている。本／厚紙／カール紙等のブック原稿やシート状原稿などの原稿面を下側にしてプラテンガラス２０２上に載置し、原稿圧板２０３により背面を押圧して静止状態でセットし、読み取り開始キーを押すと、走査系光源２０１がプラテンガラス２０２の下部を矢印ａ方向に走査して原稿面の画像情報を読み取る。走査系光源２０１により読み取られた原稿の画像情報は画像処理部（図示省略）で処理され、電気信号に変換されて、画像形成部Ｃのレーザースキャナ１１１へ伝送される。

ここで、画像形成装置本体Ａは、複写機、プリンタ、あるいはファクシミリ装置等として機能する。すなわち、画像形成部Ｃのレーザースキャナ１１１に画像処理部の処理信号を入力すれば複写機として機能し、外部装置（コンピュータ）の出力信号を入力すればプリンタとして機能する。また、画像形成装置本体Ａは、他のファクシミリ装置からの信号を受信したり、画像処理部の信号を他のファクシミリ装置に送信したりすれば、ファクシミリ装置としても機能する。

一方、画像形成部Ｃの下部にはシートカセット５１が装着されており、カセット内部に収容されたシート（被記録材）は、画像形成動作に同期するようにして画像形成部Ｃへと給送される。シートカセット５１は、下段カセット５１ａと上段カセット５１ｂの２個で１つの給送ユニットとして構成されている。本実施形態では、２つの給装ユニットＵ１，Ｕ２を装着して４個のカセットを装着するようにしている。そして、上方に位置する１つの給送ユニットＵ１は、画像形成装置本体Ａに対して着脱可能に取り付けられ、下方の給送ユニットＵ２は、シートデッキＤに着脱可能に取り付けられている。

上記の下段カセット５１ａ、上段カセット５１ｂの内部に収容されたシート（被記録材）は、ピックアップローラ５３により繰り出され、フィードローラ５４とリタードローラ５５との協同作用により１枚ずつ分離、給送された後、搬送ローラ１０４、１０５によって搬送され、レジストローラ１０６によって導かれ、該レジストローラ１０６によって画像形成動作に同期するようにして画像形成部Ｃへと給送される。

また、上記のシートカセット５１とは別に、手差しトレイ１０が画像形成装置本体Ａの側面に配置されており、手差しトレイ１０上のシートＳは手差し給紙ローラ１１により、レジストローラ１０６へと繰り出される。

画像形成部Ｃは、シート表面に画像を形成するものであり、電子写真感光ドラム１１２、画像書き込み光学系１１３、現像器１１４及び転写帯電器１１５等を有して構成されている。転写帯電器１１５により一様に帯電された感光ドラム１１２の表面に、レーザースキャナ１１１から射出された画像情報に対応するレーザー光が画像書き込み光学系１１３により走査されて潜像を形成する。この潜像に現像器１１４によりトナー画像が形成されて、レジストローラ１０６により感光体ドラム１１２の回転に同期して搬送されたシートの第１面に、転写帯電器１１５によりトナー画像が転写される。

図中１１７はトナー画像が形成されたシートを搬送する搬送部、１１８は定着器ユニット、１１９は排出ローラである。トナー画像が形成されたシートは、搬送部１１７により定着器ユニット１１８に搬送されて加熱及び加圧され、トナー画像がシート表面に定着する。このようにして画像形成されたシートは、排出ローラ１１９によって機外に配置されたソータ１２０へ排出、積載される。

また、シート両面に画像を記録する場合には、定着器ユニット１１８から排出されたシートが排出ローラ１１９に狭持され、シートの後端が分岐点２０７を通過した時点で該排出ローラ１１９を逆転し、シートがシート両面トレイ１２１上に一旦載置される。その後、搬送ローラ１０４、１０５により搬送されて、レジストローラ１０６に到達し、反転されたシートは第２面に上述と同様にして画像が形成された後、ソータ１２０に排出、積載される。

＜定着器ユニットの構造＞
図２は、図１に示した定着器ユニット１１８の構造を示す断面図である。

本画像形成装置の定着器ユニット１１８は、ステイ１１、エンドレス耐熱性フィルム（以下、定着フィルム）１２、セラミックヒータ１３、サーミスタ１５、及び加圧ローラ１８により構成されている。セラミックヒータ１３は、定着フィルム１２を挟んで加圧ローラ１８に押し当てられており、ニップＮをもって接触している。加圧ローラ１８は、図示しない駆動源によって矢印”Ｒｏｔ”の方向に回転しており、定着フィルム１２を重動させている。また、トナー画像が載った用紙がニップ部Ｎを矢印”Ｐａｐｅｒ”の方向に通過することにより、セラミックヒータ１３により熱せられてトナー画像が定着される。セラミックヒータ１３にはサーミスタ１５が接触されており、セラミックヒータ１３の温度を検知できるようになっている。

＜定着装置の構成＞
次に、上記定着器ユニット１１８を有する定着装置の構成について、図３を参照して説明する。

図３は、本実施の形態に係る定着装置の回路構成を示す回路図である。

この定着装置は、上記した定着器ユニット１１８と、画像形成装置の制御基板１００上にあるＣＰＵ５０を含むヒータ制御部６０と、商用電源に接続されるＡＣドライバ６とで構成されている。

定着器ユニット１１８は、発熱体１，２を有するセラミックヒータ１３と、このセラミックヒータ１３の温度を検出する温度検出手段としてのサーミスタ１５とを備えるほか、安全上の観点から、セラミックヒータ１３の端部異常昇温を検知するサブサーミスタ１７と、後述するトライアック等の故障に伴う異常昇温時にセラミックヒータ１３への通電を強制的に遮断するためのサーモスイッチ１６を備えている。

ヒータ制御部６０は、制御基板１００上に配置されたＣＰＵ５０と、トライアックＡ制御回路３と、トライアックＢ制御回路４と、リレー制御回路５とを備えている。また、ＡＣドライバ６は、ＡＣドライバ基板６上に、スイッチング素子であるトライアックＡ７及びトライアックＢ８と、ゼロクロス検知部１９を備えるほか、安全上の観点からセラミックヒータ１３への通電を大元の商用電源ＡＣ側から遮断するためのリレー９を備えている。

そして、サーミスタ１５が検出した温度に基づいて、制御基板１００上にあるＣＰＵ５０を介してトライアックＡ制御回路３及びトライアックＢ制御回路４を制御し、さらにＡＣドライバ基板６上にあるトライアックＡ７及びトライアックＢ８をオンするタイミングを制御することで、セラミックヒータ１３上の２本の発熱体１，２に流す交流電流を独立に制御するように構成されている。

さらに具体的に説明すると、発熱体１と発熱体２とは並列に接続され、発熱体１，２には、通電する交流電流を制御するためのトライアックＡ７及びトライアックＢ８がそれぞれに接続されている。発熱体１と発熱体２との抵抗値の比率は略１：１とする。ゼロクロス検知部１９は、電源電圧のゼロクロス点の上下数ボルトに設定されたゼロクロス検知範囲を検知し、設定されたゼロクロス検知範囲に応じてゼロクロス検知信号ＺＣを出力する。

ＣＰＵ５０は、サーミスタ１５が検出した温度情報に基づいて発熱体１，２の通電量を計算し、その通電量とゼロクロス信号ＺＣとにより、波数制御を行うためのヒータ制御信号ＨＡ，ＨＢを生成する。そして、ヒータ制御信号ＨＡ，ＨＢは、それぞれトライアックＡ制御回路３及びトライアックＢ制御回路４を介してトライアックＡ７及びトライアックＢ８へ出力される。トライアックＡ７及びトライアックＢ８は、それぞれヒータ制御信号ＨＡ，ＨＢによりオン／オフ状態が制御される。

すなわち、「ｈｉｇｈ」レベルのヒータ制御信号ＨＡ，ＨＢにより、それぞれトライアックＡ７及びトライアックＢ８をトリガさせ、発熱体１，２に電流を流すように制御する。ヒータ制御信号ＨＡはトライアックＡ７の制御を行って発熱体１３に通電する電流を制御し、ヒータ制御信号ＨＢはトライアックＢ８の制御を行って発熱体１４に通電する電流を制御する。両方の発熱体１，２に通電する電流は、発熱体１３に通電する電流と発熱体１４に通電する電流を加えた波形になる。

本実施の形態においては、発熱体１，２共に略同等の抵抗値としているので、どちらか一方だけ通電した場合に比べて２本とも通電した場合は消費電力がほぼ２倍になり、セラミックヒータ１３全体の温度上昇を高速に行うことが可能となる。

このような回路構成において、セラミックヒータ１３の表面温度を制御するために、ＣＰＵ５０は、以下に述べる制御テーブルを用いて制御を行う。

＜本実施の形態に係る制御テーブル＞
図４は、第一の実施の形態に係る制御テーブルの一例を示すテーブル構成図である。

ＣＰＵ５０は、この制御テーブルから、２本の発熱体１，２に対する通電比率を選択して、各発熱体１，２に供給する交流電流を独立に制御する。

同図４において、通電比率は左端の行に５％刻みで示されている。また通電比率毎に、各発熱体１，２のＯＮ／ＯＦＦパターンが決められているが、この制御テーブルは２０半波単位で作成されている。つまり、１〜２０の番号において奇数は商用電源入力の正側を示し、偶数は同じく負側を示している。

次に、図４の制御テーブルを作成する際のルールについて説明する。

この制御テーブルは、２０半波単位でテーブルを作成し、２０半波内でいくつの半波をオンするかによって発熱体への単位時間当たりの供給電力量を決めている。また、商用電源ＡＣからのＡＣ入力の正負が各発熱体１，２毎に均等に通電されるように、ＯＮ／ＯＦＦパターンを決める。

本実施の形態においては、２本の発熱体１，２の抵抗値は略等しいと仮定しているので、２本合わせて正負対称であればよいと考えられるが、実際には製造ばらつき等の理由により数％の誤差を持っているため、各発熱体１，２毎に正負対称とする必要がある。

また、本実施の形態においては、２本の発熱体１，２の温度を等しく制御するために、各発熱体１，２への通電比率が同等になるようにＯＮ／ＯＦＦパターンを設定している。しかしながら、上記したように、各発熱体１，２を独立に制御する場合に商用電源であるＡＣ入力を正負対称に使用する必要があるが、このような制限を設けた場合、各発熱体１，２への供給電力を等しくすることができないケースがある。この場合には、２半波分の差は許容するものとする。

さらに、ある通電比率において、２本の発熱体のうちの一方の発熱体（例えば発熱体１）への供給電力の方が多くなるようなＯＮ／ＯＦＦパターンを作成した場合には、その通電比率に近い他の通電比率においては他方の発熱体（発熱体２）への供給電力の方が多くなるようにＯＮ／ＯＦＦパターンを作成する。

また、フリッカの対策として、オン／オフの周期が極力短くなるようにし、且つその周期が規則的にならないように、制御テーブルを作成する。

以上のようなルールに則って作成した制御テーブルが図４に示した制御テーブルであり、この制御テーブルは、例えば制御基板１００上にあるＲＯＭ等のメモリに格納され、セラミックヒータ１３の表面温度を制御するためにＣＰＵ５０によって実行される温度制御処理時に使用される。

＜ＣＰＵの温度制御処理＞
図５は、図４に示した制御テーブルを用いて実行されるＣＰＵ５０の温度制御処理を示すフロー図である。

セラミックヒータ１３の表面温度を制御するために、ＣＰＵ５０は、まずサーミスタ１５で検出された現在の温度と目標温度との差分を算出し（ステップＳ１１）、さらに、現在の温度と目標温度との差分値に基づいて、発熱体１，２へ供給する電力量を決定する（ステップＳ１２）。

次に、決定した電力量に対応した通電率に相当するＯＮ／ＯＦＦパターンを制御テーブルから選択する（ステップＳ１３）。そして、選択したＯＮ／ＯＦＦパターンに従い、ヒータ制御信号ＨＡ，ＨＢをそれぞれトライアック７，８へ出力して各発熱体１，２のオン／オフを制御する（ステップＳ１４）。

＜各発熱体に通電する電流波形＞
図６（ａ），（ｂ）は、図４に示した制御テーブルに従って温度制御を行った際の、各発熱体１，２に通電する電流波形の一例を示す波形図であり、同図（ａ）は通電比率を３５％としたときの例、同図（ｂ）は通電比率を８５％としたときの例である。

通電比率を例えば３５％とした場合は、図６（ａ）の（１）に示すように、発熱体１の電流波形を見ると正側と負側が共に４半波ずつオンしており（正側は９番目、１１番目、１５番目及び１７番目であり、負側は２番目、６番目、１４番目、２０番目である）、正負対称となっている。発熱体２については、図６（ａ）の（２）に示すように、正側と負側が共に３半波ずつオンしており（正側は１番目、７番目及び１９番目であり、負側は４番目、１０番目及び１２番目である）、こちらも正負対称になっている。従って、２０半波単位で完全に正負対称な制御となっている。

通電比率を例えば８５％とした場合は、図６の（ｂ）の（１）に示すように、発熱体１の方は正側と負側が共に８半波ずつオンしている（正側は１番目、３番目、７番目、９番目、１１番目、１３番目、１５番目、及び１７番目であり、負側は２番目、４番目、６番目、１０番目、１４番目、１６番目、１８番目、及び２０番目である）。発熱体２の方は正側と負側共に９半波ずつオンしている（正側は１番目、３番目、５番目、７番目、９番目、１１番目、１３番目、１７番目及び１９番目であり、負側は４番目、６番目、８番目、１０番目、１２番目、１４番目、１６番目、１８番目、及び２０番目である）。従って、通電比率が８５％の場合も２０半波単位で完全に正負対称な制御となっている。

他の通電比率に関しても同様に、各発熱体１，２に対してそれぞれ正負対象になるように制御テーブルが構成されているので、本実施の形態の定着装置は、完全に正負対称の電力制御を行うことが可能になる。

また、本実施の形態においては、発熱体１と発熱体２の供給電力量が等しくできない通電比率が存在する。（５％，１５％，２５％，３５％，４５％，５５％，６５％，７５％，８５％，９５％）。そこで、５％の場合は、発熱体２よりも発熱体１の方が供給電力量が大きくなるようなＯＮ／ＯＦＦパターンとし、１５％の場合には、発熱体１よりも発熱体２の方が供給電力量が大きくなるようなＯＮ／ＯＦＦパターンとし、以降それぞれ交互に供給電力量が大きくなるように制御テーブルを構成することにより、長い時間で見たときに双方の発熱体１，２の温度が等しくなるようになっている。

以上のように、本実施の形態によれば、複数の発熱体を独立に制御する場合に、単位時間当たりの正負の通電電力を均等にすることができ、電源側に悪影響を与えることを防止することができる。また、制御テーブルを適切に構成したので、フリッカの増大を防止することができる。

また、ある通電比率のときに特定の発熱手段への供給電力が多くなった場合でも、長い時間で見たときには各発熱体１，２に対する通電電力を均等にすることが可能となる。従って、複数の発熱体で構成されたセラミックヒータ等の定着用ヒータにおいて、温度のバランスを保つことが可能である。

［第２の実施の形態］
上記第一の実施の形態においては、２０半波を１単位として制御テーブルを作成したが、セラミックヒータ１３の温度制御を行う際に、より短時間で通電比率を切り替えたい場合がある。例えば、定着器ユニット１１８のニップ部Ｎに厚紙を通過させるときのように温度変動が大きい場合がこれに当たる。第２の実施の形態では、この対処方法として、基本は２０半波単位としながらも４半波単位で他の通電比率への切り替えを行う。図７は、第２の実施の形態に係る制御テーブルの一例を示すテーブル構成図である。

同図から明らかなように、第２の実施の形態に係る制御テーブルにおいても、４半波単位あるいは２０半波単位で見ても、各発熱体１，２に対してそれぞれ完全に対称になっており、正負対称制御が実現されている。またフリッカ対策も考慮されたものとなっている。

なお、第２の実施の形態に係る制御テーブルに基づいた制御方法や各発熱体１，２への電流波形等については、上記第１の実施の形態と同様であるので説明を省く。

本発明は、上述した実施形態の装置に限定されず、複数の機器から構成されるシステムに適用しても、１つの機器から成る装置に適用しても良い。前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体をシステムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、完成されることは言うまでもない。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、不揮発性メモリを用いることができる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけではなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、次のプログラムコードの指示に基づき、その拡張機能を拡張ボードや拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが処理を行って実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

第１の実施の形態に係る画像形成装置の全体構造を示す断面図である。 図１に示した定着器ユニットの構造を示す断面図である。 実施の形態に係る定着装置の回路構成を示す回路図である。 第一の実施の形態に係る制御テーブルの一例を示すテーブル構成図である。 図４に示した制御テーブルを用いて実行されるＣＰＵの温度制御処理を示すフロー図である。 図４に示した制御テーブルに従って温度制御を行った際の、各発熱体に通電する電流波形の一例を示す波形図である。 第２の実施の形態に係る制御テーブルの一例を示すテーブル構成図である。 電子写真方式を用いた画像形成装置における従来の定着装置の加熱装置の斜視図である。 従来のヒータの温度制御装置の一構成例を示す回路図である。 波数制御方式を説明する電流波形図である。 従来の制御テーブルの一例を示すテーブル構成図である。 図１１に示した制御テーブルに基づいて制御を行った場合に各発熱体に流れる電流波形を示す波形図である。 従来の制御テーブルの一例を示すテーブル構成図である。 図１３に示した制御テーブルに基づいて制御を行った場合に各発熱体に流れる電流波形を示す波形図である。

符号の説明

３ トライアックＡ制御回路
４ トライアックＢ制御回路
７，８ トライアック
１，２ 発熱体
１３ セラミックヒータ
１５ サーミスタ
５０ ＣＰＵ
１１８ 定着器ユニット

Claims (4)

1. 記録媒体に担持されている未定着現像材を熱定着させる複数の発熱手段を有する定着手段と、該定着手段の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段が検出した温度情報に基づいて、前記各発熱手段に供給する交流電源入力に対する通電／非通電を該各発熱手段毎に独立して半波単位で制御する電流制御手段とを備えた定着装置において、
   複数個の半波を１つの制御ブロックとして、半波単位での通電／非通電の比率である通電比率に応じて単位時間当たりの前記各発熱手段への供給電力量を制御するためのオン／オフパターンを設定した制御テーブルと、
   前記定着手段における目標温度と現在の温度との関係に基づいて、前記制御テーブルにおけるオン／オフパターンを選択し、その選択されたオン／オフパターンに基づいて前記各発熱手段のオン／オフを制御する制御手段とを備え、
   前記制御テーブルは、前記制御ブロック内において供給される電力が前記各発熱手段に対して正負対称になるように構成したことを特徴とする定着装置。
2. 前記制御テーブルは、
   ある通電比率のときに特定の発熱手段への供給電力が多くなった場合は、該通電比率以外の他の通電比率のときに前記特定の発熱手段以外の発熱手段への供給電力が多くなるようにオン／オフパターンを設定したことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 記録媒体に担持されている未定着現像材を熱定着させる複数の発熱手段を有する定着手段と、該定着手段の温度を検出する温度検出手段とを有し、該温度検出手段が検出した温度情報に基づいて、前記各発熱手段に供給する交流電源入力に対する通電／非通電を該各発熱手段毎に独立して半波単位で制御する定着装置の制御方法において、
   複数個の半波を１つの制御ブロックとして、半波単位での通電／非通電の比率である通電比率に応じて単位時間当たりの前記各発熱手段への供給電力量を制御するためのオン／オフパターンを設定した制御テーブルを、前記制御ブロック内において供給される電力が前記各発熱手段に対して正負対称になるように構成し、
   前記定着手段における目標温度と現在の温度との関係に基づいて、前記制御テーブルにおけるオン／オフパターンを選択し、その選択されたオン／オフパターンに基づいて前記各発熱手段のオン／オフを制御することを特徴とする定着装置の制御方法。
4. 記録媒体に担持されている未定着現像材を熱定着させる複数の発熱手段を有する定着手段と、該定着手段の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段が検出した温度情報に基づいて、前記各発熱手段に供給する交流電源入力に対する通電／非通電を該各発熱手段毎に独立して半波単位で制御する電流制御手段とを備え、複数個の半波を１つの制御ブロックとして、半波単位での通電／非通電の比率である通電比率に応じて単位時間当たりの前記各発熱手段への供給電力量を制御するためのオン／オフパターンを設定した制御テーブルを、前記制御ブロック内において供給される電力が前記各発熱手段に対して正負対称になるように構成した定着装置の制御方法を実行するための、コンピュータで読み取り可能な制御プログラムであって、
   前記定着手段における目標温度と現在の温度との関係に基づいて、前記制御テーブルにおけるオン／オフパターンを選択するステップと、
   前記選択されたオン／オフパターンに基づいて前記各発熱手段のオン／オフを制御するステップとを備えたことを特徴とする制御プログラム。

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