JP5499999B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハロゲンヒータを用いた定着装置を備える画像形成装置に関するものである。

一般に、電子写真方式のプリンタや複写機などの画像形成装置においては、用紙等の記録媒体（以下、用紙という）に転写されたトナー像を定着させる装置として、熱源により加熱される定着部材（例えば定着ローラ）と、当該定着部材を加圧する加圧部材（例えば加圧ローラ）で形成されたニップ部によって未定着トナー像を担持した用紙を挟持搬送しながら、加熱・加圧によりトナー像を用紙に定着させる熱定着装置が知られており、広く採用されている。

このような定着装置では、一般的には定着部材を加熱する熱源としてハロゲンランプを用いたハロゲンヒータが使用されてきた。ハロゲンヒータを用いた定着装置では、きわめて短い周期でハロゲンヒータのオン−オフが繰り返されると、ハロゲンヒータ内におけるハロゲンサイクルが不完全のまま終了することになる。ハロゲンサイクルとは、フィラメントから蒸発したタングステンとハロゲンランプ内に封入されたハロゲンガスとの間の熱化学的な循環反応である。

図１３は、ハロゲンサイクルについて説明するための模式図である。
この図において、フィラメント１０１に通電することでフィラメント温度が上昇し、タングステン１０２が蒸発する。フィラメント温度上昇と共にハロゲンヒータ内のハロゲンガス１０３が熱によって活性化される。蒸発タングステン１０２は活性化ハロゲンガス１０３と結合して揮発性のタングステンハライド１０４を生成する。

このタングステンハライド１０４は、熱対流により管壁付近まで移動し再度フィラメント近くに戻ってくる。フィラメント１０２の周りの高温域では、タングステンハライドはタングステン１０２とハロゲンガス１０３に熱分解し、タングステンはフィラメントに沈着し、ハロゲンガスは拡散し、次の結合に利用される。この一連のサイクルをハロゲンサイクルと呼ぶ。

ところが、近年印刷速度の高速化や定着装置の低熱容量化によりハロゲンヒータを２本以上使用してそれぞれ違った配光分布をもたせるなどするため、ハロゲンヒータ内でフィラメント温度やガス濃度に偏りが生じ、ある箇所ではハロゲンサイクルが正常に行われているが、他の箇所ではハロゲンサイクルが正常に行われず、ガラス管の黒化現象が生じたり、フィラメントの寿命が短くなるという不具合を引き起こす。

ここで、フィラメントの寿命が短くなる不具合とは、ケミカルアタック現象を指す。ケミカルアタック現象はフィラメントからタングステンが蒸発しない状態で、活性化ハロゲンガスがフィラメントのタングステンと直接反応し、タングステンハライドを形成し揮発する現象である。フィラメントからタングステンが奪われるが、フィラメント温度が低いためタングステンハライドを熱分解することが出来ず、タングステンがフィラメントに沈着することはない。そのため、フィラメントが徐々に痩せ細る。

図１４は、近年使用されるハロゲンヒータのフィラメント温度分布とガス濃度分布の例を示す模式図である。この図において、ヒータ１、ヒータ２どちらの場合も中央部（長手方向中央部）はフィラメント温度が十分高くタングステンが蒸発する。また、ハロゲンガス濃度も低くなっている。しかし、端部においてはフィラメント温度が低くタングステンが蒸発しない。またハロゲンガス濃度も高く、中央部で活性化された活性化ハロゲンガスが端部に集まる。その結果、端部においてケミカルアタック現象が起こり、フィラメントが痩せ細って寿命が短くなる。

このようなフィラメント寿命の低下に対する方策として、例えば特開２００２−２３５４８号公報（特許文献１）には、ガラス管温度が所定温度に達するまでヒータを点滅させる方式が提案されている。

しかしながら、上記特許文献１に記載されたような従来の技術では、近接したハロゲンヒータによりフィラメント温度が低くてもガラス管温度が上昇したり、ハロゲンヒータを所定時間点滅させるために狙いの定着部材設定温度に対して大きくオーバーシュートし、定着不良を起こしたり待ち時間が長くなるという問題があった。

本発明は、ハロゲンランプを熱源として用いる従来の定着装置における上述の問題を解決し、オーバーシュートなどの不具合を抑制できるとともに、ハロゲンランプの寿命低下を防止することができる画像形成装置を提供することを課題とする。

前記の課題は、本発明により、定着部材と、該定着部材に圧接される加圧部材と、前記定着部材を加熱するハロゲンランプとを有する定着装置を備える画像形成装置において、前記ハロゲンランプの点灯を制御する制御手段を有し、該制御手段により制御周期ごとに決定される前記ハロゲンランプの点灯デューティに所定の第１デューティと該第１デューティよりも大きい第２デューティの二つの閾値を設け、前記制御手段は、算出した前記ハロゲンランプの点灯デューティが前記第１デューティ以上かつ前記第２デューティ未満の場合は、該算出した点灯デューティを変更して前記ハロゲンランプを制御することにより解決される。

また、前記制御手段は、算出した前記ハロゲンランプの点灯デューティが前記第１デューティ以上かつ前記第２デューティ未満の場合に、前記ハロゲンランプを点灯させないように制御すると好ましい。

また、前記制御手段は、算出した前記ハロゲンランプの点灯デューティが前記第１デューティ以上かつ前記第２デューティ未満の場合に、前記第１デューティ以下で前記ハロゲンランプを点灯させると好ましい。

また、前記制御手段は、算出した前記ハロゲンランプの点灯デューティが前記第１デューティ以上かつ前記第２デューティ未満の場合に、前記第２デューティ以上で前記ハロゲンランプを点灯させると好ましい。

また、前記第１デューティ及び前記第２デューティの二つの閾値が、前記ハロゲンランプのフィラメント色温度に基づいて規定されていると好ましい。
また、前記第１デューティが、前記ハロゲンランプのフィラメントは発熱するがフィラメントのハロゲンサイクルに関わる成分が揮発しない最大のデューティに設定されていると好ましい。

また、前記第２デューティが、前記ハロゲンランプ内のハロゲンサイクルが正常に行なわれる最小の点灯時間に所定の余裕時間を加えたデューティに設定されていると好ましい。

また、前記ハロゲンランプの点灯制御に、前回点灯からの経過時間および前回点灯時のデューティが加味されると好ましい。

本発明の画像形成装置によれば、ハロゲンサイクル異常が発生しないようにハロゲンランプの点灯デューティを変更することが可能となり、ハロゲンランプの寿命を延ばすことができる。

請求項２の構成により、算出された点灯デューティがハロゲンサイクル異常を起こす値のときはハロゲンランプを点灯させいないように制御するので、確実にハロゲンサイクル異常を無くすことができ、ヒータの寿命低下を防止することができる。

請求項３の構成により、算出された点灯デューティがハロゲンサイクル異常を起こす値のときはハロゲンサイクルが起きない最大の点灯デューティとなるよう制御することが可能となり、確実にハロゲンサイクル異常を無くしてヒータの寿命低下を防止するとともに、ハロゲンランプをオフすることによる温度低下も低減することができる。

請求項４の構成により、算出された点灯デューティがハロゲンサイクル異常を起こす値のときは正常なハロゲンサイクルが行なわれる点灯デューティとなるよう制御することが可能となり、確実にハロゲンサイクル異常を無くしてヒータの寿命低下を防止するとともに、ハロゲンランプをオフすることによる温度低下も低減することができる。

請求項５の構成により、第１デューティ及び第２デューティがハロゲンランプのフィラメント色温度に基づいて規定されるので、ランプ点灯時のハロゲンサイクル異常の発生を確実に防止することができる。

請求項６の構成により、フィラメントのハロゲンサイクルに関わる成分の揮発を防ぐことができるので、ヒータの寿命低下を防止することができる。
請求項７の構成により、ハロゲンランプ内のハロゲンサイクルを正常に行なわせることができるので、ヒータの寿命低下を防止することができる。

請求項８の構成により、ハロゲンサイクル異常を無くすとともに、より細かな制御を行なうことで無駄な定着温度の低下を防止することができる。

本発明に係る定着装置を搭載する画像形成装置の一例であるモノクロプリンタの概略構成を示す断面図である。 定着装置の要部構成を示す図である。 ハロゲンヒータへの通電時間とフィラメントの色温度の関係を示すグラフである。 ハロゲンヒータ制御の第１実施例を示すフローチャートである。 ハロゲンヒータ制御の第２実施例を示すフローチャートである。 ハロゲンヒータ制御の第３実施例を示すフローチャートである。 ハロゲンヒータ制御の第４実施例を示すフローチャートである。 ハロゲンヒータ制御の一例を示すチャート及びグラフである。 ハロゲンヒータ制御の第５実施例を示すフローチャートである。 図８のヒータ制御に第５実施例を適用した例を示す図である。 ハロゲンヒータ制御の第６実施例を示すフローチャートである。 ハロゲンヒータ制御の第７実施例を示すフローチャートである。 ハロゲンサイクルについて説明するための模式図である。 ハロゲンヒータのフィラメント温度分布とガス濃度分布の例を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る定着装置を搭載する画像形成装置の一例であるモノクロプリンタの概略構成を示す断面図である。この図に示すプリンタは、図中反時計回りに回転する感光体１の周りに、帯電手段２、クリーニング装置３、レーザ光学系を備え走査光Ｌを感光体１に照射する光書込装置４、トナーを供給して感光体１上の潜像を顕像化する現像スリーブ５を含む現像装置７、及び転写手段６が配置してある。

また、装置の下部に配置してあって図中矢印ａ方向に着脱可能な給紙カセット１０内には転写材としての用紙Ｐが積載してあり、これら用紙Ｐを中板１１で支え、図示せぬスプリングの力によってアーム１２を介して給紙ローラ１３に押し付けている。そして、図示せぬ制御部からの指令に基づいて給紙ローラ１３が回転することによって、給紙カセット１０内の最上紙を分離パッド１４で重送を防止しつつ給紙方向下流側のレジストローラ１５まで搬送し、感光体１上の画像と同期するようにタイミングを取って転写手段６に向かって送り出す。

転写紙手段６によって感光体１からトナー画像を得た用紙を、さらに定着装置１６に搬送し、加熱定着ローラ１８と、これに圧接対向する加圧ローラ１９との間を通す。トナー画像は、加熱、加圧によって用紙上に定着する。その後、画像形成済みの用紙は、排紙ローラ２０によって画像面を下にして排紙口２１から排紙トレイ部２２上へ排出して載置する。排出する用紙のサイズに対応するために、排紙ストッパは矢印ｂ方向に可動である。

装置本体の右側上部には操作面が配置してあり、オペレーションパネル３０が外装部３１の上部前面（図の装置上右側）で突き出ており、また給紙トレイ３２がピン３３により回動可能に取り付けてある。装置本体内の左側に配置したケース３４内には、電源３５やプリント板３６（エンジンドライバーボード）等の電装、制御装置を収納してある。またコントローラボード３７も収納してある。排紙トレイ部２２を構成しているカバー３８は回転支点３９を中心に開放可能である。

図２は、定着装置１６の要部構成を示す図である。この図では定着ローラ１８を軸方向の断面図で示している。本例の定着装置１６は、加熱定着ローラ１８にシリコンゴム等の弾性部材からなる加圧ローラ１９を図示しないスプリングによって一定の加圧力で押し当てている。加熱定着ローラ１８は、断熱ブッシュ５１，５１、軸受５２，５２を介して定着側板５０，５０に取り付けてあり、一方側のローラ端部に嵌装された歯車５３が図示しない駆動源と係合して回転駆動される。

定着ローラ１８は、アルミニウムまたは鉄製の薄肉パイプを基体としている。基体の肉厚は０．３〜１．０ｍｍ程度である。定着ローラ１８の外面には表面離型層が形成してある。定着ローラ１８の内部にはハロゲンヒータ（ハロゲンランプ）２３が設置してある。定着ローラ１８には、温度センサ６０が当接し、温度センサ６０より検出された信号は入力回路６１を経てＣＰＵ６３に取り込み、ＣＰＵ６３は検出した加熱定着ローラ温度を基にドライバ６２を介してハロゲンヒータ２３への通電を制御するよう構成してある。通常は装置の電源が投入されると、ドライバ６２を介してハロゲンヒータ２３へ電流が流れ、加熱定着ローラ１８の温度は定着を行う設定温度まで急激に上昇する。加熱部材がローラでなくベルト等でも全く同様である。

図３は、ハロゲンヒータへの通電（ＯＮ）時間とフィラメントの色温度の関係を示すグラフである。ハロゲンヒータは通電により色温度が上昇し、ある時間以上通電すると色温度は飽和する。色温度Ｔｃ１以上、Ｔｃ２未満の範囲（領域２）にケミカルアタックが発生しやすい。したがって、フィラメントが十分冷えた状態から通電を開始すると、ｔ１以上通電が行われるとケミカルアタックが発生し始めるがｔ２以上通電される（領域３）とケミカルアタックは発生しなくなる。また、通電時間がｔ１以下（領域１）であれば、ハロゲンサイクルもケミカルアタックも発生しない。

具体的には、フィラメント径が１００〜２００μｍのハロゲンランプにおいては、次の表１のようにフィラメント色温度１０００Ｋとなる通電時間（ＯＮ時間）は約２０ｍｓ、フィラメント色温度２０００Ｋとなる通電時間（ＯＮ時間）は約８０ｍｓとなる。２０ｍｓ以下の通電ではハロゲンランプ内でハロゲンサイクルは起きておらず、フィラメント温度１０００Ｋを超える２０ｍｓより長く通電されて始めてハロゲンサイクルが起こり始める。その際、通電時間８０ｍｓ未満ではハロゲンサイクルが不十分であり、ケミカルアタックが発生する。８０ｍｓ以上通電するとケミカルアタックは発生せず、正常なハロゲンサイクルによりハロゲンランプ寿命が保たれる。

図４は、ハロゲンヒータ制御の第１実施例を示すフローチャートである。本第１実施例は、本発明の基本的な考え方を示すものである。このフローチャートにおいて、まず、温度センサ６０で検出した定着ローラ温度の履歴からＰＩＤ制御等によりヒータ点灯デューティが算出される（Ｓ１）。ここで算出した点灯デューティを「Ａ」％とする。次に、算出されたデューティ「Ａ」が「Ｂ」以上かつ「Ｃ」未満かどうかを判断する（Ｓ２）。Ｓ２でデューティ「Ａ」が「Ｂ」以上「Ｃ」未満であった場合は、Ｓ３に進んでヒータ点灯デューティを変更し、Ｓ５にてヒータ点灯デューティの出力処理を行なう（ヒータ点灯制御を行なう）。一方、Ｓ２でデューティ「Ａ」が「Ｂ」未満あるいは「Ｃ」以上と判断された場合はＳ４に進み、そのままデューティ「Ａ」に決定し、Ｓ５でヒータの点灯制御を行う。

上記デューティ「Ｂ」及び「Ｃ」を、後述するよう設定することにより、算出された点灯デューティ「Ａ」％が図３の領域２（ケミカルアタックが発生しやすい領域）に含まれる場合は点灯デューティが変更されるので、ケミカルアタックの発生が回避され、ヒータの寿命低下を防止することができる。

図５は、ハロゲンヒータ制御の第２実施例を示すフローチャートである。本第２実施例は、より具体化した制御の一例を示すものである。本第２実施例では、まず、温度センサ６０で検出した定着ローラ温度の履歴からＰＩＤ制御等によりヒータ点灯デューティ「Ａ」を算出する（Ｓ１１）。次に、算出したデューティ「Ａ」が「Ｂ」以上かつ「Ｃ」未満かどうかを判断する（Ｓ１２）。Ｓ１２でデューティ「Ａ」が「Ｂ」以上「Ｃ」未満であった場合は、Ｓ１３に進んでヒータ点灯デューティを「０％」に決定する。すなわち、ヒータを点灯させない、ということである。一方、Ｓ１２でデューティ「Ａ」が「Ｂ」未満あるいは「Ｃ」以上と判断された場合はＳ１４に進んでそのままデューティ「Ａ」とし、Ｓ５でその出力処理を行い、ヒータの点灯制御を行う。

デューティ「Ｂ」及び「Ｃ」を、後述するよう設定することにより、算出された点灯デューティ「Ａ」％が図３の領域２（ケミカルアタックが発生しやすい領域）に含まれる場合、本第２実施例ではヒータを点灯させないよう制御するので、確実にハロゲンサイクル異常を無くすことができ、ヒータの寿命低下を防止することができる。

図６は、ハロゲンヒータ制御の第３実施例を示すフローチャートである。本第３実施例も、より具体化した制御の一例を示すものである。本第３実施例では、まず、温度センサ６０で検出した定着ローラ温度の履歴からＰＩＤ制御等によりヒータ点灯デューティ「Ａ」を算出する（Ｓ２１）。次に、算出したデューティ「Ａ」が「Ｂ」以上かつ「Ｃ」未満かどうかを判断する（Ｓ２２）。Ｓ２２でデューティ「Ａ」が「Ｂ」以上「Ｃ」未満であった場合は、Ｓ２３に進んでヒータ点灯デューティを「Ｂ％」に決定する。一方、Ｓ２２でデューティ「Ａ」が「Ｂ」未満あるいは「Ｃ」以上と判断された場合はＳ２４に進んでそのままデューティ「Ａ」とし、Ｓ２５でその出力処理を行い、ヒータの点灯制御を行う。

デューティ「Ｂ」及び「Ｃ」を、後述するよう設定することにより、算出された点灯デューティ「Ａ」％が領域２（ケミカルアタックが発生しやすい領域）に含まれる場合、本第３実施例では、ハロゲンサイクルが起きない最大の点灯デューティとなるよう制御する（変更）ので、確実にハロゲンサイクル異常を無くしてヒータの寿命低下を防止するとともに、ハロゲンランプをオフすることによる温度低下も低減することができる。

図７は、ハロゲンヒータ制御の第４実施例を示すフローチャートである。本第４実施例も、より具体化した制御の一例を示すものである。本第４実施例では、まず、温度センサ６０で検出した定着ローラ温度の履歴からＰＩＤ制御等によりヒータ点灯デューティ「Ａ」を算出する（Ｓ３１）。次に、算出したデューティ「Ａ」が「Ｂ」以上かつ「Ｃ」未満かどうかを判断する（Ｓ３２）。Ｓ３２でデューティ「Ａ」が「Ｂ」以上「Ｃ」未満であった場合は、Ｓ３３に進んでヒータ点灯デューティを「Ｃ％」に決定する。一方、Ｓ３２でデューティ「Ａ」が「Ｂ」未満あるいは「Ｃ」以上と判断された場合はＳ３４に進んでそのままデューティ「Ａ」とし、Ｓ３５でその出力処理を行い、ヒータの点灯制御を行う。

デューティ「Ｂ」及び「Ｃ」を、後述するよう設定することにより、算出された点灯デューティ「Ａ」％が領域２（ケミカルアタックが発生しやすい領域）に含まれる場合、本第４実施例では、正常なハロゲンサイクルが行なわれる点灯デューティの最小値となるよう制御する（変更する）ので、確実にハロゲンサイクル異常を無くしてヒータの寿命低下を防止するとともに、ハロゲンランプをオフすることによる温度低下も低減することができる。

ここで、上記したデューティ「Ｂ」及び「Ｃ」について説明する。図３のグラフにハロゲンヒータへの通電（ＯＮ）時間とフィラメントの色温度の関係を示したが、このグラフにおけるＴｃ１という色温度は、ハロゲンランプ内のフィラメントは発熱するが、フィラメントのハロゲンサイクルに関わる成分が揮発しない最大の色温度である。フィラメントのハロゲンサイクルに関わる成分は、例えばフィラメントの主成分がタングステンである場合、タングステンのことを指す。図中ｔ１は、フィラメントの色温度がＴｃ１となるハロゲンランプＯＮ時間である。したがって、ハロゲンランプＯＮ時間がｔ１となるデューティ「Ｂ」以上ヒータをＯＮさせないことでハロゲンサイクル異常による寿命低下を防ぐことができる。

また、このグラフにおけるＴｃ２という色温度は、ハロゲンランプ内のフィラメントが十分発熱し、ハロゲンサイクルが正常に行なわれる最小の色温度である。図中ｔ２はフィラメント色温度がＴｃ２となるハロゲンランプＯＮ時間である。したがってハロゲンランプＯＮ時間ｔ２に加え、更にハロゲンサイクルを必要時間：ｔ３だけ維持させた（ｔ２に余裕時間ｔ３を加えた）デューティ「Ｃ」以下でヒータをＯＮさせないことでハロゲンサイクル異常による寿命低下を防ぐことができる。なお、図３にはｔ３は示していない。また、余裕時間ｔ３は、例えば２０ｍｓ程度でよい。

表１でも説明したように、デューティ「Ｂ」は、フィラメント色温度が約１０００Ｋ（ケルビン）となるデューティであり、フィラメント径１００〜２００μｍのハロゲンランプの場合は２０ｍｓ程度（例えばヒータ制御周期が５００ｍｓの場合はデューティは４％となる）である。同様に、デューティ「Ｃ」は、フィラメント色温度が約２０００Ｋとなるデューティであり、フィラメント径１００〜２００μｍのハロゲンランプの場合は８０〜１００ｍｓ程度（例えばヒータ制御周期が５００ｍｓの場合はデューティは１６％となる）である。

図８は、ハロゲンヒータ制御の一例を示すもので、図８（ａ）は、ヒータの点灯状態を示すチャート、図８（ｂ）は、そのときのフィラメント色温度を示すグラフである。図８（ｂ）のグラフにおいて、デューティ「Ｂ」で点灯させたときのフィラメント色温度とデューティ「Ｃ」で点灯させたときのフィラメント色温度の間の範囲に斜線を付して示してあるが、この斜線の範囲内がケミカルアタックが発生しやすい色温度の範囲である。したがって、ヒータ点灯時に、ある点灯デューティによるフィラメント色温度が上記斜線の範囲外となる方が好ましい（ヒータを点灯させたならば、そのときにフィラメント色温度が２０００Ｋを超えないとケミカルアタック発生の問題が生じる）。

図８（ａ）では、デューティ「Ｄ」とデューティ「Ｅ」の値は等しく、共に、デューティ「Ｂ」以上かつ「Ｃ」未満である。ここで、デューティ「Ｄ」の場合は前回の点灯からの経過時間が短く、前回の点灯によってフィラメント温度が十分に高くなっており、デューティ「Ｄ」の点灯開始時にフィラメント温度が高いまま維持されているので、デューティ「Ｂ」以上かつ「Ｃ」未満の点灯であってもハロゲンサイクルは異常を起こさない。一方、デューティ「Ｅ」の場合は、前の点灯時から時間がたっており、点灯開始時のフィラメント温度が低下しているので、デューティ「Ｅ」の点灯によってフィラメント温度が充分に上昇せず、ケミカルアタックが発生する可能性がある。

このような場合、図９に示すような制御（第５実施例）を適用することによって、そのデューティ「Ｅ」を実際の出力では上記斜線の範囲外となるように制御する（変更する）ことができ、ケミカルアタックの発生を抑制してフィラメント寿命の低下を防止することが可能となる。

図９は、ハロゲンヒータ制御の第５実施例を示すフローチャートである。
このフローチャートにおいて、まず、温度センサ６０で検出した定着ローラ温度の履歴からＰＩＤ制御等によりヒータ点灯デューティ「Ａ」を算出する（Ｓ４１）。そして、前回点灯から規定時間「１」以上経過したかどうかを判断する（Ｓ４２）。ここで、前回点灯からの経過時間が所定の時間「１」未満であればＳ４７に進み、そのまま、実際の出力デューティを「Ａ」に決定し、Ｓ４８でその出力処理を行い、ヒータの点灯制御を行う。

Ｓ４２で前回点灯から規定時間「１」以上経過していた場合は、そのときのデューティ（前回点灯のデューティ）が所定値「Ｆ」％以下か否かを判断する（Ｓ４３）。前回点灯のデューティが「Ｆ」％より大きければ前回点灯時にフィラメント温度は十分上昇したことになるので、Ｓ４６へ進んで前回点灯から規定時間「２」以上経過したかどうかを判断する。なお、規定時間「１」＜規定時間「２」に設定されている。Ｓ４６で前回点灯からの経過時間が規定時間「２」より短ければ、フィラメント温度が高いまま維持されていることになるので、Ｓ４７に進み、そのまま、実際の出力デューティを「Ａ」に決定し、Ｓ４８でその出力処理を行い、ヒータの点灯制御を行う。

Ｓ４３で前回点灯のデューティが「Ｆ」％以下の場合、および、Ｓ４６で前回点灯からの経過時間が規定時間「２」以上の場合は、それぞれＳ４４に進み、Ｓ４１で算出されたデューティ「Ａ」が「Ｂ」以上かつ「Ｃ」未満かどうかを判断する。「Ａ」が「Ｂ」以上かつ「Ｃ」未満でなければＳ４７に進み、そのまま、実際の出力デューティを「Ａ」に決定し、Ｓ４８でその出力処理を行い、ヒータの点灯制御を行う。

一方、Ｓ４４でデューティ「Ａ」が「Ｂ」以上かつ「Ｃ」未満の場合はＳ４５に進み、実際の出力デューティを「０％」に決定し、Ｓ４８でその出力処理を行い、ヒータを点灯させないよう制御する。なお、ここではＳ４５の処理を上記第２実施例のようにヒータ点灯デューティを「０％」に変更したが、上記第３実施例のようにヒータ点灯デューティを「Ｂ％」に変更しても良いし（図１１参照）、上記第４実施例のようにヒータ点灯デューティを「Ｃ％」に変更しても良い（図１２参照）。

このように、本第５実施例では、前回点灯からの経過時間および前回点灯時のデューティを制御に加味したので、ハロゲンサイクル異常を無くすとともに、より細かな制御を行なうことで無駄な定着温度の低下を防止することができる。

図８（ａ）のヒータ点灯デューティに上記第５実施例を適用した例を図１０に示す。
図１０（ａ）は、計算出力デューティを示すチャート、図１０（ｂ）は、制御後の（修正後の）出力デューティ（実際の出力デューティ）を示すチャート、図１０（ｃ）は、制御後のフィラメント色温度を示すグラフである。

図９のフローチャートに当てはめると、デューティ「Ｄ」は前回点灯からの経過時間が短く、Ｓ４２で「Ｎｏ」と判定され、Ｓ４７に進んで算出されたデューティ「Ａ」％（ここではデューティ「Ｄ」のまま）に決定され、そのまま点灯制御される。一方、デューティ「Ｅ」の場合は前回点灯からの経過時間が大きいため、Ｓ４２で「Ｙｅｓ」と判定され、さらに、Ｓ４３で「Ｙｅｓ」となり、Ｓ４４でも「Ｙｅｓ」すなわち「Ｂ」以上かつ「Ｃ」未満であると判定されてＳ４５に進み、実際の点灯デューティを「０％」に変更して出力し、ヒータを点灯しないように制御される。これにより、ケミカルアタックの発生を抑制してフィラメント寿命の低下を防止するようにしている。

図１１及び図１２は、それぞれハロゲンヒータ制御の第６実施例および第７実施例を示すフローチャートである。第５実施例の制御と異なる点は、図９のＳ４５に相当するＳ５５及びＳ６５のみである。それ以外は第５実施例と同様であるため、重複する説明は省略する。

第６実施例では、Ｓ５５で実際の出力デューティを「Ｂ％」に変更してヒータの点灯制御を行う。本第６実施例では、上記第３実施例と同様に、実際の出力デューティをハロゲンサイクルが起きない最大の点灯デューティとなるよう制御する（変更）ので、確実にハロゲンサイクル異常を無くしてヒータの寿命低下を防止するとともに、ハロゲンランプをオフすることによる温度低下も低減することができる。

また、第７実施例では、Ｓ６５で実際の出力デューティを「Ｃ％」に変更してヒータの点灯制御を行う。本第７実施例では、上記第４実施例と同様に、実際の出力デューティを正常なハロゲンサイクルが行なわれる点灯デューティの最小値となるよう制御する（変更する）ので、確実にハロゲンサイクル異常を無くしてヒータの寿命低下を防止するとともに、ハロゲンランプをオフすることによる温度低下も低減することができる。

上記図８（ａ）のヒータ点灯デューティに第６実施例または第７実施例を適用した場合も、第５実施例を適用した場合と同じようにハロゲンサイクルの異常が防止され、ヒータの寿命低下を効果的に防ぐことができる。また、より細かな制御を行なうことで無駄な定着温度の低下を防止することができる。

以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。定着装置の構成は適宜な構成を採用可能であり、例えば、ヒートロール方式に限らず、ベルト定着方式も採用可能である。ハロゲンランプ（ハロゲンヒータ）も発光部の配置やフィラメントの材質等適宜な構成を採用可能である。また、発光部の配置が異なる複数本のヒータを用いる構成にも本発明は適用可能である。ハロゲンヒータの制御周期も任意である。

そして、画像形成装置各部の構成も任意であり、モノクロ装置に限らず、多色機やフルカラー機にも本発明を適用することができる。もちろん、画像形成装置としてはプリンタに限らず、複写機やファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。

１ 感光体
２ 帯電手段
３ クリーニング装置
４ 光書込装置
６ 転写手段
７ 現像装置
１０ 給紙カセット
１６ 定着装置
１８ 定着ローラ
１９ 加圧ローラ
２３ ハロゲンヒータ
６０ 温度センサ
６３ ＣＰＵ
１０１ フィラメント
１０２ タングステン
１０３ ハロゲンガス
１０４ タングステンハライド

特開２００２−２３５４８号公報

Claims (8)

1. 定着部材と、該定着部材に圧接される加圧部材と、前記定着部材を加熱するハロゲンランプとを有する定着装置を備える画像形成装置において、
   前記ハロゲンランプの点灯を制御する制御手段を有し、該制御手段により制御周期ごとに決定される前記ハロゲンランプの点灯デューティに所定の第１デューティと該第１デューティよりも大きい第２デューティの二つの閾値を設け、
   前記制御手段は、算出した前記ハロゲンランプの点灯デューティが前記第１デューティ以上かつ前記第２デューティ未満の場合は、該算出した点灯デューティを変更して前記ハロゲンランプを制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、算出した前記ハロゲンランプの点灯デューティが前記第１デューティ以上かつ前記第２デューティ未満の場合に、前記ハロゲンランプを点灯させないように制御することを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、算出した前記ハロゲンランプの点灯デューティが前記第１デューティ以上かつ前記第２デューティ未満の場合に、前記第１デューティ以下で前記ハロゲンランプを点灯させることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、算出した前記ハロゲンランプの点灯デューティが前記第１デューティ以上かつ前記第２デューティ未満の場合に、前記第２デューティ以上で前記ハロゲンランプを点灯させることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記第１デューティ及び前記第２デューティの二つの閾値が、前記ハロゲンランプのフィラメント色温度に基づいて規定されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記第１デューティが、前記ハロゲンランプのフィラメントは発熱するがフィラメントのハロゲンサイクルに関わる成分が揮発しない最大のデューティに設定されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記第２デューティが、前記ハロゲンランプ内のハロゲンサイクルが正常に行なわれる最小の点灯時間に所定の余裕時間を加えたデューティに設定されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記ハロゲンランプの点灯制御に、前回点灯からの経過時間および前回点灯時のデューティが加味されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
   

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