定着装置、画像形成装置、定着装置の温度制御方法、プログラムおよび記録媒体
【課題】 複数の加熱手段に通電して点灯させる際に、突入電流と複数の加熱手段の同時点灯による電流とを許容電流範囲に抑えつつ、安定した温度制御を行い、かつ定着性能を維持することができる定着装置、画像形成装置、定着装置の温度制御方法、プログラムおよび記録媒体を提供する。
【解決手段】 温度偏差算出部５３は、加熱部材３２の第１，第２検知温度に基づいて第１，第２温度偏差を算出する。出力決定部５５は、第１，第２温度偏差の組み合わせに対応する増減通電量に基づいて、加熱部材３２に対して制御すべき通電量である制御通電量を決定する。パターン選択決定部５７は、決定された制御通電量を基に、パターン記憶部５８に記憶した複数の通電パターンの中から、通電期間の重なりが最も少ない通電パターンを選択する。電力制御部５６は、選択された通電パターンに従って、駆動制御部４１に駆動信号を出力する。
【解決手段】 温度偏差算出部５３は、加熱部材３２の第１，第２検知温度に基づいて第１，第２温度偏差を算出する。出力決定部５５は、第１，第２温度偏差の組み合わせに対応する増減通電量に基づいて、加熱部材３２に対して制御すべき通電量である制御通電量を決定する。パターン選択決定部５７は、決定された制御通電量を基に、パターン記憶部５８に記憶した複数の通電パターンの中から、通電期間の重なりが最も少ない通電パターンを選択する。電力制御部５６は、選択された通電パターンに従って、駆動制御部４１に駆動信号を出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に備えられる定着装置、画像形成装置、定着装置の温度制御方法、プログラムおよび記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機あるいはプリンタなどの電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置としては、熱ローラ定着方式の定着装置が多用されている。熱ローラ定着方式の定着装置は、互いに圧接されたローラ対、たとえば定着ローラおよび加圧ローラを備えている。この熱ローラ定着方式の定着装置は、ローラ対の両方あるいはいずれか１つの内部に配置されたハロゲンヒータなどからなる加熱手段によってローラ対を所定の温度、たとえば定着目標温度に加熱した後、未定着トナー画像が形成された記録紙をローラ対の圧接部、たとえば定着ニップ部に給紙する。そして、圧接部を通過させることによって熱と圧力とを、未定着トナー画像が形成された記録紙に与えてトナー画像の定着を行うようになっている。
【０００３】
カラー画像形成装置に備えられる定着装置においては、定着ローラ表層にシリコンゴムなどからなる弾性層を設けた弾性ローラを用いることが一般的である。定着ローラを弾性ローラとすることによって、定着ローラ表面が、未定着トナー画像の凹凸に対応して弾性変形し、トナー画像面を覆い包むように接触するので、モノクロに比べてトナー量の多いカラーの未定着トナー画像に対して、良好に加熱定着を行うことが可能となる。また、定着ニップ部の出口での弾性層の歪み解放効果によって、モノクロに比べてオフセットしやすいカラーのトナーに対して、離型性を向上することができる。
【０００４】
さらに、定着ニップ部のニップ形状が上側、つまり定着ローラ側に凸、いわゆる逆ニップ形状となることから、記録紙の剥離性能を向上させることができ、剥離爪などの剥離手段を用いずとも記録紙の剥離、すなわちセルフストリッピングが可能となり、剥離手段に起因する画像欠陥を解消することができる。
【０００５】
このようなカラー画像形成装置に備えられるカラー定着装置において、プロセス速度、すなわち記録材の搬送速度の高速化に対応するためには、定着ニップ部のニップ幅を広くする必要がある。ニップ幅を広くする方法としては、定着ローラの弾性層を厚くする方法と定着ローラ径を大きくする方法との２つの方法がある。
【０００６】
しかしながら、従来の技術のように定着ローラ内部に加熱手段がある構成において、プロセス速度を高速化する場合、定着ローラの弾性層を厚くする方法では、弾性層の熱伝導性が低いために、定着ローラ表面への熱供給が不十分になり、定着ローラ表面の温度が低下してしまうという問題がある。また、定着ローラ径を大きくする方法では、各ローラの熱容量が大きくなるので、ウォームアップ時間が長くなったり、消費電力が増大したりするという問題がある。
【０００７】
これらの問題を解決するために、近年、定着ローラと加熱ローラとの間に定着ベルトを掛け渡し、定着ベルトを介して定着ローラと加圧ローラとを圧接させた構成のベルト定着方式のカラー定着装置が使用されるようになってきている。この種のベルト定着方式の定着装置は、熱容量が小さい定着ベルトを加熱するので、ウォームアップ時間が短く、また定着ローラにハロゲンランプなどの熱源を内蔵する必要がないので、スポンジゴムなどからなる低硬度の弾性層を厚く設けることができ、広いニップ幅を確保することができる。
【０００８】
上述したような熱ローラ定着方式あるいはベルト定着方式の定着装置において、さらなるウォームアップ時間の短縮を図るためには、加熱部材、たとえば定着ローラあるいは定着ベルトの低熱容量化、あるいは加熱部材を加熱する加熱手段の高出力化を行うことが考えられる。しかしながら、加熱部材の低熱容量化、あるいは複数の消費電力の大きな加熱手段を用いて加熱を行う場合、許容電流の範囲内で制御を行うには、複数の加熱手段を相互に関連させて制御を行う必要がある。しかし、熱供給が不十分であると、温度低下が大きくなり、定着性能に影響が出る。すなわち、従来の温度制御方法を前提して、複数の高出力な加熱手段を単純に制御すると、許容電流をオーバーして、安全性が損なわれる。また、単純に許容電流の範囲に収まるようにすると、各々の加熱手段の通電時間が短くなり、熱供給が不足する状態になる。
【０００９】
特許文献１に記載される画像記録装置は、温度の安定性向上と、スイッチング素子の寿命低下を抑制するために、メインヒータおよびサブヒータの点灯制御において、点灯と消灯との順序を周期ごとに変えるようにしたものである。具体的には、ヒータ制御は、たとえば５００ｍｓを１周期として、５００ｍｓ内のヒータ点灯時間を調整する。温調温度を下回った場合、５００ｍｓのヒータ駆動周期内におけるヒータのオン時間を１０％減らして、ヒータを点灯する。このとき、周期内でのオン／オフの順序を周期ごとに、オンからオフとオフからオンとを交互に行う。また、温度が下がり続ける場合、１周期内の点灯時間を５％増加させる。このように、点灯と消灯との順序あるいは点灯時間の割合を周期ごとに変化させることによって、温度変化の少ない安定した温度調整を行い、スイッチング素子の寿命を延ばそうとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平８−２３４６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１には、ヒータが消費する電力、あるいはヒータに流れる電流についての記載がなく、特許文献１に記載される従来の技術は、大電力のヒータを点灯させる場合、あるいは、複数の異なる定格電力のヒータを点灯させる場合の許容電流については、考慮されていない。特に、大電力のヒータを用いて電力を抑制しながら通電するときには、損失の少ない点灯と、必要な熱供給の確保と、通電時の許容電流のバランスを取りながらの温度制御とが必要であるが、これらについても考慮されていない。したがって、特許文献１に記載される従来の技術は、許容電流を考慮した温度制御を行うものではない。
【００１２】
また、許容電流が考慮されないと、複数のヒータが意図しないタイミングで重なって点灯してしまうことによる過剰な電流を抑制することができず、この過剰な電流による意図しない加熱が生じることもあり得る。この意図しない加熱による温度リップルによって、温度が不均一になり、定着性低下および高温オフセットなどによる画像劣化、巻き付きあるいは剥離不良などの記録紙への影響、さらに過剰加熱による消費電力の上昇などが発生することもある。
【００１３】
本発明の目的は、複数の加熱手段に通電して点灯させる際に、突入電流と複数の加熱手段の同時点灯による電流とを許容電流範囲に抑えつつ、安定した温度制御を行い、かつ定着性能を維持することができる定着装置、画像形成装置、定着装置の温度制御方法、プログラムおよび記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、回転可能に設けられ、現像剤を定着する定着部材と、回転可能に設けられ、定着部材とともに記録材に加圧する加圧部材と、通電によって定着部材を加熱する複数の加熱手段と、複数の加熱手段への通電を制御する温度制御手段とを含み、定着部材と加圧部材との間を構成するニップ部に挿入される記録材を、定着部材と加圧部材とで挟持しながら搬送することによって、記録材上の未定着画像を定着させる定着装置であって、
温度制御手段は、
予め定める周期内で通電期間と非通電期間とを切り換えて複数の加熱手段への通電を制御するための複数の通電パターンを記憶するパターン記憶部と、
各加熱手段の通電電力設定に応じて、パターン記憶部に記憶される複数の通電パターンの中から、通電期間の重なりが小さくなる通電パターンを選択するパターン選択決定部と、
パターン選択決定部によって選択された通電パターンに基づいて複数の加熱手段への通電を制御する駆動部とを含むことを特徴とする定着装置である。
【００１５】
また本発明は、前記複数の加熱手段は、該複数の加熱手段の定格電力値の合計が、印字動作するときに供給することができる許容電力よりも大きい電力であることを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、前記温度制御手段は、位相制御による通電を併用して、前記加熱手段に通電することを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、前記パターン記憶部は、前記複数の加熱手段のうち２つの加熱手段を選択し、選択した２つの加熱手段について、複数の通電パターンを記憶することを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、前記パターン記憶部は、複数の通電パターンを１つの通電パターン群として、複数の通電パターン群を記憶し、
前記パターン選択決定部は、異なる２つの加熱手段の組み合わせの中から、加熱手段の選択状態に対応して、前記通電パターン群から１つの通電パターン群を選択し、選択した通電パターン群から、通電しようとする加熱手段の選択状態に合った通電パターンを選択することを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、前記パターン記憶部は、基準となる１つの加熱手段への通電の開始時刻から遅れて通電を開始するまでの遅延時間である駆動ディレイが、予め定める標準となる遅延時間に設定された通電パターンと、予め定める標準となる遅延時間とは異なる遅延時間に設定された通電パターンとを、前記基準となる１つの加熱手段を除く残余の加熱手段ごとに記憶することを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、前記パターン記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、デューティの点灯周期を変更して設定することを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、前記パターン記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれの通電量から、位相制御における位相角を変更して設定することを特徴とする。
【００２２】
また本発明は、前記パターン記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、それぞれのデューティの値を補正して設定し、
前記温度制御手段は、補正後のデューティの値で前記複数の加熱手段を駆動することを特徴とする。
【００２３】
また本発明は、前記温度制御手段は、複数の加熱手段への通電を制御するとき、通電開始から徐々に位相角を大きくして通電するスローアップ制御と、通電終了までに徐々に位相角を小さくして通電するスローダウン制御とを行い、
前記記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、前記スローアップ及びスローダウンを行うときの位相角を変更して設定することを特徴とする。
【００２４】
また本発明は、前記温度制御手段は、複数の加熱手段への通電を制御するとき、通電期間に交流電源周波数に同期して、半波長単位あるいは全波長単位で間引く制御を行い、
前記記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、前記半波長単位あるいは全波長単位で間引く時の間引きパターンを変更して設定することを特徴とする。
【００２５】
また本発明は、前記記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、前記複数の加熱手段に供給する電圧値の変更状態を設定することを特徴とする。
【００２６】
また本発明は、前記記憶部に予め設定する通電パターンは、前記記載の通電パターンの設定を複数組み合わせて設定することを特徴とする。
【００２７】
また本発明は、前記複数の加熱手段のうち少なくとも１つは、抵抗発熱体であることを特徴とする。
【００２８】
また本発明は、前記抵抗発熱体は、複数の分岐部に分岐されており、
前記パターン記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、前記温度制御手段が前記複数に分岐した分岐部への通電状態を設定することを特徴とする。
【００２９】
また本発明は、前記定着部材は、無端状のベルト部材であることを特徴とする。
また本発明は、前記記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【００３０】
また本発明は、回転可能に設けられ、現像剤を定着する定着部材と、回転可能に設けられ、定着部材とともに記録材に加圧する加圧部材と、通電によって定着部材を加熱する複数の加熱手段と、予め定める周期内で通電期間と非通電期間とを切り換えて複数の加熱手段への通電を制御するための複数の通電パターンを記憶するパターン記憶部とを含み、定着部材と加圧部材との間を構成するニップ部に挿入される記録材を、定着部材と加圧部材とで挟持しながら搬送することによって、記録材上の未定着画像を定着させる定着装置が実行する定着装置の温度制御方法であって、
各加熱手段の通電電力設定に応じて、パターン記憶部に記憶される複数の通電パターンの中から、通電期間の重なりが小さくなる通電パターンを選択するパターン選択決定ステップと、
パターン選択決定ステップで選択された通電パターンに基づいて複数の加熱手段への通電を制御する通電制御ステップとを含むことを特徴とする定着装置の温度制御方法である。
【００３１】
また本発明は、回転可能に設けられ、現像剤を定着する定着部材と、回転可能に設けられ、定着部材とともに記録材に加圧する加圧部材と、通電によって定着部材を加熱する複数の加熱手段と、予め定める周期内で通電期間と非通電期間とを切り換えて複数の加熱手段への通電を制御するための複数の通電パターンを記憶するパターン記憶部と、コンピュータとを含み、定着部材と加圧部材との間を構成するニップ部に挿入される記録材を、定着部材と加圧部材とで挟持しながら搬送することによって、記録材上の未定着画像を定着させる定着装置に含まれるコンピュータを、
各加熱手段の通電電力設定に応じて、パターン記憶部に記憶される複数の通電パターンの中から、通電期間の重なりが小さくなる通電パターンを選択するパターン選択決定部と、
パターン選択決定部によって選択された通電パターンに基づいて複数の加熱手段への通電を制御する駆動部とを含む温度制御手段として機能させるためのプログラムである。
【００３２】
また本発明は、前期記載のプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体である。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、回転可能に設けられ、現像剤を定着する定着部材と、回転可能に設けられ、定着部材とともに記録材に加圧する加圧部材と、通電によって定着部材を加熱する複数の加熱手段と、複数の加熱手段への通電を制御する温度制御手段とを含み、定着部材と加圧部材との間を構成するニップ部に挿入される記録材を、定着部材と加圧部材とで挟持しながら搬送することによって、記録材上の未定着画像を定着させるにあたって、温度制御手段は、パターン記憶部、パターン選択決定部および駆動部を含む。パターン記憶部は、予め定める周期内で通電期間と非通電期間とを切り換えて複数の加熱手段への通電を制御するための複数の通電パターンを記憶する。パターン選択決定部は、各加熱手段の通電電力設定に応じて、パターン記憶部に記憶される複数の通電パターンの中から、通電期間の重なりが小さくなる通電パターンを選択する。そして、駆動部は、パターン選択決定部によって選択された通電パターンに基づいて複数の加熱手段への通電を制御する。
【００３４】
従来の技術では、定着部材と加圧部材との間のニップ部に挿入される記録材を、定着部材と加圧部材とで挟持しながら搬送することによって、記録材上の未定着画像を熱と圧力とによって定着させるにあたって、複数の加熱手段に通電することによって発生した熱を、定着部材および加圧部材に供給する際、必要な電力を加熱手段に供給するが、複数の加熱手段が同時に通電された場合に、許容電流値を超えてしまうことがある。
【００３５】
特に、ウォームアップ時間を短縮するために、定着装置の各部材を低熱容量化したり、消費電力の大きな加熱手段で短時間に加熱したり、記録材の高速な搬送に熱供給能力を追従させるような場合では、複数設けた消費電力の大きな加熱手段を同時点灯させると、許容電流値を超える可能性が高く、この過剰電流によってハーネスが過熱したり、過剰電流による発熱過多で、温度安定性が損なわれたりし、端子部分などの接続部で不用意な発熱が発生することがある。
【００３６】
本発明では、複数の加熱手段への通電に際して、ウォームアップ動作、待機動作、印字動作など複数の動作モードごとに、各々の加熱手段の通電電力設定が設けられ、その通電電力設定に応じて、予め定めた複数の通電パターンの中から、各々の加熱手段の通電期間の重なりが少ない通電パターンを選択し、選択した通電パターンに基づいて通電制御する。
【００３７】
こうすることによって、複数の加熱手段を個別に設定した通電パターンで駆動するよりも、電流の流れる通電期間の重なりが少ない通電パターンを、動作モードおよび印字条件などによって適宜選択して通電するので、通電期間の重なりが減少し、重なりによって過剰に流れる電流を抑制することができる。
【００３８】
また本発明によれば、前記複数の加熱手段は、該複数の加熱手段の定格電力値の合計が、印字動作するときに供給することができる許容電力よりも大きい電力である。
【００３９】
従来の技術では、複数の加熱手段に通電するときに、定着装置で許容される範囲内の電流値で通電する必要があり、各々の加熱手段の定格電力が大きい場合、同時に駆動すると、定着装置で許容される電流値を超えてしまうことがある。同時に駆動する加熱手段のそれぞれの定格電力が比較的小さく、その合計が、印字動作時に供給できる許容電力以下であれば、同時駆動しても、突入電流を考慮すれば、定常的に各加熱手段を駆動することができる。しかし、加熱手段のそれぞれの定格電力が大きいと、デューティ駆動する場合でも、同時に点灯するタイミングでは、大きな電流が流れる。同時に点灯する時間が短ければ、あまり影響が出ないが、同時に点灯する時間が長時間続くと、過剰に流れた電流によって、ハーネスの過熱が生じたり、端子部分などの接続部で不用意な発熱が発生したりすることがある。
【００４０】
本発明では、同時に駆動する加熱手段の定格電力値の合計が、印字動作時に供給できる許容電力よりも大きい場合に、特に有効で、過剰電流の抑制によって、定常的に各加熱手段を駆動しても、異常な発熱に至らないように安全に制御することができる。
【００４１】
また、従来の技術では、低熱容量化、あるいは加熱手段の大電力化などで、短時間でウォームアップさせたりする場合、プロセスなどの各動作順序の工夫、および処理を簡略化することによって、画像形成装置全体で必要な電力を抑えて、定着装置の許容電力を大きくし、加熱手段の定格電力を大きくすることができる。また、印字動作時は、各プロセスが動作するので、定着装置の許容電力は、ウォームアップ時に比べて低くなる。この場合、短時間ウォームアップのために用いられる大きな定格電力の加熱手段では、複数の加熱手段を同時駆動すると、過剰に電流が流れることになり、安全性への障害となってしまう。しかし、本発明では、デューティ制御によって駆動し、同時点灯での重なりを低減して、過剰電流を抑制することができる。
【００４２】
また本発明によれば、前記温度制御手段は、位相制御による通電を併用して、前記加熱手段に通電する。
【００４３】
従来の技術では、ウォームアップ時に比べて印字動作時に許容電力が小さくなることが多く、単純に駆動すると、過剰に電流が流れてしまう。また、定着部材の温度は、定着性能に影響が出るため、安定している必要があり、電流を抑制しすぎると、加熱能力が不足してしまう。本発明では、デューティ制御によって駆動して加熱手段の電力を調整するだけでなく、位相制御によって電力を調整しながら、デューティ制御でも電力を調整する方法を併用することで、電流を抑えながら、必要な加熱能力を確保することができるようになる。また、必要な熱を定着部材に供給することができるので、定着性能を損なうことなく、過剰電流による弊害も解消することができる。
【００４４】
また本発明によれば、前記パターン記憶部は、前記複数の加熱手段のうち２つの加熱手段を選択し、選択した２つの加熱手段について、複数の通電パターンを記憶する。
【００４５】
従来の技術では、複数の加熱手段を有した定着装置では、すべてを同時に点灯させることは、許容電力の制限上あまりなく、どちらかというと、複数の加熱手段のうち、２つないし３つ程度を駆動することが多い。特に、２つの加熱手段を用いる頻度は多く、定着部材を中央部と両端部の２つの領域に分けて加熱する際、２つの加熱手段を併用する必要があり、それぞれが比較的定格電力が大きいと、定着部材の全ての幅を加熱するには、２つの加熱手段を同時に点灯させなければならない。また、それぞれの加熱手段の定格電力が比較的大きいと、同時に点灯させるとき、過剰に電流が流れるという弊害がある。
【００４６】
また、２つの加熱手段について、それぞれ通電期間と非通電期間とを設けて、デューティを設定することによって電力調整して点灯させても、通電期間が重なる期間が存在し、通電期間が重なる期間が長いと、過剰に電流が流れる期間が長くなり、弊害が出てしまう。
【００４７】
本発明では、このように複数の加熱手段を用いて加熱する場合でも、そのうちの２つを選択して、本発明を適用することで、過剰電流による弊害を抑えることができる。
【００４８】
また、２つの加熱手段を選択して重なりが少ない通電パターンを設定するが、選択した加熱手段の組み合わせによっては、複数の通電パターンの組である通電パターン群を設けておき、加熱手段の組み合わせに合わせて、通電パターンの組を適宜切り換えて用いるようにすると、より効果的である。
【００４９】
また本発明によれば、前記パターン記憶部は、複数の通電パターンを１つの通電パターン群として、複数の通電パターン群を記憶し、前記パターン選択決定部は、異なる２つの加熱手段の組み合わせの中から、加熱手段の選択状態に対応して、前記通電パターン群から１つの通電パターン群を選択し、選択した通電パターン群から、通電しようとする加熱手段の選択状態に合った通電パターンを選択する。
【００５０】
従来の技術では、複数の加熱手段を有した定着装置では、すべてを同時に点灯させることは、許容電力の制限上あまりなく、どちらかというと、複数の加熱手段のうち、２つないし３つ程度を駆動することが多い。特に、２つの加熱手段を用いる頻度は多く、定着部材を中央部と両端部の２つの領域に分けて加熱する際、２つの加熱手段を併用する必要があり、それぞれが比較的定格電力が大きいと、定着部材の全ての幅を加熱するには、２つの加熱手段を同時に点灯させなければならない。また、それぞれの加熱手段の定格電力が比較的大きいと、同時に点灯させるとき、過剰に電流が流れるという弊害がある。
【００５１】
また、２つの加熱手段について、それぞれ通電期間と非通電期間とを設けて、デューティを設定することによって電力調整して点灯させても、通電期間が重なる期間が存在し、通電期間が重なる期間が長いと、過剰に電流が流れる期間が長くなり、弊害が出てしまう。
【００５２】
従来の技術では、このように複数の加熱手段を用いて加熱する場合でも、そのうちの２つを選択して、本発明を適用することで、過剰電流による弊害を抑えることができる。
【００５３】
また、２つの加熱手段を選択して重なりが少ない通電パターンを設定するが、選択した加熱手段の組み合わせによっては、複数の通電パターンの組である通電パターン群を設けておき、加熱手段の組み合わせに合わせて、通電パターンの組を適宜切り換えて用いるようにすると、より効果的である。
【００５４】
また本発明によれば、前記パターン記憶部は、基準となる１つの加熱手段への通電の開始時刻から遅れて通電を開始するまでの遅延時間である駆動ディレイが、予め定める標準となる遅延時間に設定された通電パターンと、予め定める標準となる遅延時間とは異なる遅延時間に設定された通電パターンとを、前記基準となる１つの加熱手段を除く残余の加熱手段ごとに記憶する。
【００５５】
従来の技術では、パターン記憶部に記憶される通電パターンとしては、複数種類考えられ、複数の加熱手段について、それぞれ通電期間と非通電期間とを設けてデューティで駆動するとき、１つの加熱手段を基準にして、一定の駆動ディレイを設けて、前記基準とする加熱手段の点灯開始から他の加熱手段を遅れて駆動することによって、同時に点灯する重なりを低減することができるが、各加熱手段に対して加熱能力を高めて駆動するときには、それぞれの通電期間が長くなり、点灯状態の重なりも増えて、電流が過剰に流れる状況が増加する。
【００５６】
本発明では、一定の駆動ディレイで、他の加熱手段を駆動するのではなく、設定されたそれぞれのデューティの値に応じて、所定周期内で駆動が終了するように駆動ディレイを可変させる。こうすることで、点灯の重なりが最小化されて、同時に点灯する期間が低減されて、過剰電流を抑制することができる。条件によっては、重なりを完全になくすことができない場合も有り得るが、その重なる期間が極短時間であれば、影響のない範囲で、その重なりを許容することもできるし、他の駆動ディレイに設定された通電パターンを併用することによっても、さらに抑制することができる。
【００５７】
また本発明によれば、前記パターン記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、デューティの点灯周期を変更して設定する。
基本的な効果は、請求項６と同じである。
【００５８】
したがって、１つの加熱手段を基準にして、一定の駆動ディレイを設けて、前記基準とする加熱手段の点灯開始から他の加熱手段を遅れて駆動する駆動ディレイを設けても、通電の重なりが大きくなってしまう場合、デューティを設定するときの所定周期である点灯周期を可変にして、通電の重なりを低減して、過剰電流を抑制することができる。
【００５９】
この際、もともと設定したデューティの場合に得られる時間平均した平均電力に等しくなるように、設定されていたデューティを補正しつつ、点灯周期を可変にして、最終的に、前記平均電力と同等になるようにする。
【００６０】
すなわち、通電の重なりが比較的小さい場合は、点灯周期を少し長くして、前記平均電力が同等になるようにし、比較的大きい場合は、点灯周期を長くしつつ、デューティの値も可変して、前記平均電力を同等になるようにする。
【００６１】
これは、電力が比較的小さい場合は、少し点灯周期を長くするだけで、平均電力を同等にしつつ通電の重なりを低減することができるが、比較的大きい場合は、点灯周期を長くするだけでは、必要な加熱能力を維持しながら、通電の重なりを低減するには不十分であることが多く、点灯周期の可変とデューティの可変とを併用して対応することで、同時に点灯する期間が低減されて、過剰電流を抑制することができる。
【００６２】
条件によっては、重なりを完全になくすことができない場合も有り得るが、その重なる期間が極短時間であれば、影響のない範囲で、その重なりを許容することもできるし、他の通電パターンの設定を併用することでも、さらに抑制することができる。
【００６３】
また本発明によれば、前記パターン記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれの通電量から、位相制御における位相角を変更して設定する。
【００６４】
したがって、デューティ、点灯周期、または駆動ディレイを変更して通電の重なる期間を低減する方法以外に、位相制御によって電力を抑制する方法を併用する。すなわち、通電期間が重なっている期間が少なくなると、過剰電流も減るので、その重なりが少なくなるように、位相制御の位相角を変更して、各々の加熱手段による通電が重なる期間を少なくして、実質的に過剰電流を抑制することによっても、デューティ、点灯周期、または駆動ディレイを変更した場合と同様の効果が得られる。
【００６５】
当初から位相制御を併用していない場合においても、通常は位相制御を用いずに駆動するが、通電の重なりが大きくなると、位相制御の位相角を変更して、重なり具合を小さくするように駆動する。また、当初から位相制御を併用していても、現在駆動しているときの位相角の値から、通電の重なり期間が少なくなるように、位相角を変更して駆動することによって、重なりによる過剰電流を抑制することができる。
【００６６】
この場合も、時間平均の平均電力が同等になるように、位相角の変更を行うほうがよい。ただし、位相角の設定次第では、位相制御による無効電力が増加するので、無効電力を考慮しながら、デューティ、点灯周期、または駆動ディレイの変更も併用することによって、より効果的に過剰電流を抑制することができる。
【００６７】
また本発明によれば、前記パターン記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、それぞれのデューティの値を補正して設定し、前記温度制御手段は、補正後のデューティの値で前記複数の加熱手段を駆動する。
【００６８】
したがって、デューティの値のみで、通電の重なりを少なくする通電パターンを用いる方法は、比較的簡便な方法であり、比較的簡便な方法によって重なりを抑制することができる。
【００６９】
また本発明によれば、前記温度制御手段は、複数の加熱手段への通電を制御するとき、通電開始から徐々に位相角を大きくして通電するスローアップ制御と、通電終了までに徐々に位相角を小さくして通電するスローダウン制御とを行い、前記記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、スローアップ制御およびスローダウン制御を行うときの位相角を変更して設定する。
【００７０】
したがって、通常、電力の大きな加熱手段を点灯したり、消灯したりするときに、加熱手段の特性および電源の能力などによって、電圧変動が生じて、照明器具などに点灯障害を与えたり、通信機器への通信障害を与えたりする（以下これらを総称して「フリッカ」という）。このとき、急激な電圧変動が生じないように、点灯開始から徐々に印加電圧を大きくするスローアップ制御、および消灯までに徐々に印加電圧を小さくするスローダウン制御を行う。そのとき、前述した位相制御の位相角を徐々に変更して、印加電圧を変更するようにしており、スローアップ制御およびスローダウン制御は、フリッカ対策の有効な手段である。
【００７１】
ここでは、このフリッカ対策で用いているスローアップ制御およびスローダウン制御時の位相角変更の手法を、通電の重なり抑制に用い、各加熱手段のデューティの値に応じて、スローアップ制御およびスローダウン制御時の位相角を変更して、重なりを低減する。
【００７２】
スローアップ制御およびスローダウン制御中の重なりが、多少存在しても、電圧の増加中、あるいは減少中であるので、一部に重なりが存在しても、許容できるレベルにすることができる。
【００７３】
つまり、一つの加熱手段のスローダウン制御中に、他の加熱手段のスローアップ制御を行えば、単純にそれぞれを消灯および点灯を行う場合に比べて、重なりを小さくすることができ、過剰電流を低減することができる。
【００７４】
条件によっては、重なりを完全になくすことができない場合も有り得るが、その重なる期間が極短時間であれば、影響のない範囲で、その重なりを許容することもできるし、他の通電パターンの設定を併用することによって、さらに抑制することができる。
【００７５】
また本発明によれば、前記温度制御手段は、複数の加熱手段への通電を制御するとき、通電期間に交流電源周波数に同期して、半波長単位あるいは全波長単位で間引く制御を行い、前記記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、前記半波長単位あるいは全波長単位で間引く時の間引きパターンを変更して設定する。
【００７６】
したがって、通電時の電力制御で、半波あるいは全波長単位で交流波形を間引いて加熱手段に通電する方法を用いている場合、間引き方、または間引きパターンを変更して、各々の間引きパターンの重なりが少なくなるようにすることでも、過剰電流を抑制することが可能である。
【００７７】
この場合、間引きパターンの重なりを完全になくすことができなくても、その重なる位置、すなわち時間的な位置が、離れていれば、時間的に平均化されて、その重なりが目立たなくなって、過剰電流が流れても、極短時間で、影響のない範囲に調整することも可能である。すなわち、複数の半波長あるいは全波長で重なりが存在しても、各々の加熱手段の間引きパターンを変更して、重なる半波長または全波長が連続しないように、間を空けて間引くと、時間平均で見ると影響がない程度に抑制することができる。
【００７８】
条件によっては、重なりを完全になくすことができない場合も有り得るが、その重なる期間が極短時間であれば、影響のない範囲で、その重なりを許容することもできるし、他の通電パターンの設定を併用することによって、さらに抑制することができる。
【００７９】
また本発明によれば、前記記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、前記複数の加熱手段に供給する電圧値の変更状態を設定する。
【００８０】
したがって、各加熱手段の電力調整において、供給する交流の電圧値を定格電圧から低くして、加熱手段に印加する電圧の交流電圧変更手段の電圧値の変更状態、つまり電圧設定を変更することによっても、通電の重なりを小さくすることができ、過剰電流を抑制することができる。
【００８１】
条件によっては、通電の重なりを完全になくすことができない場合も有り得るが、その重なる期間が極短時間であれば、影響のない範囲で、その重なりを許容することもできるし、他の通電パターンの設定を併用することによっても、さらに抑制することができる。
【００８２】
また本発明によれば、前記記憶部に予め設定する通電パターンは、前記通電パターンの設定を複数組み合わせて設定する。
【００８３】
したがって、前記通電パターンを併用して用いることによって、単独の通電パターンを用いる場合に比べて、より効果的に通電の重なりを低減することができ、それによる過剰電流を抑制することができるようになる。
【００８４】
また本発明によれば、前記複数の加熱手段のうち少なくとも１つは、抵抗発熱体であるので、従来から用いられているハロゲンヒータよりも、低熱容量で加熱効率のよい加熱手段とすることができる。
【００８５】
また本発明によれば、前記抵抗発熱体は、複数の分岐部に分岐されており、前記パターン記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、前記温度制御手段が前記複数に分岐した分岐部への通電状態を設定する。
【００８６】
したがって、抵抗発熱体が、記録材のサイズに合わせて、途中で分岐しており、それぞれの発熱量もサイズに合わせて単独で供給することができるように、比較的大きいもので、このような抵抗発熱体を用いる際には、本発明を用いることで、より効果的に通電の重なりを低減することができ、それによる過剰電流を抑制することができる。
【００８７】
また本発明によれば、前記定着部材は、無端状のベルト部材である。
したがって、短時間ウォームアップを行い、熱容量を小さくした定着装置では、本発明で記載したような大電力の複数の加熱手段による加熱を行うことで、短時間で印字可能な状態にすることができ、印字しないときは、加熱しないで待機させることができるので、省エネルギー性能を高めることができる。さらに、使用したいときに直ぐに印字可能にすることができ、ユーザの利便性を損なうことなく、省エネルギー性能を付与することができる。この無端状ベルトを単独で用いて、ニップ部に加熱手段を配置して直接ニップ部を加熱する方法と、無端状ベルトを、加熱手段、バックアップ部材、および張力を付与する張架部材にて張架し、加熱手段、バックアップ部材、および張架部材の外周に巻回して加熱する方法のいずれの構成にも用いることができる。また、さらには、加圧部材も無端状ベルトとした構成においても有効である。
【００８８】
また本発明によれば、前記定着装置を備える。
したがって、前記定着装置、すなわち過剰電流が少ないことによって、安全性が高く、かつ省エネルギー性能の高い定着装置を用いた画像形成装置は、画像形成装置で最も電力消費の大きな定着装置で省エネルギー性能が高まり、画像形成装置全体で省エネルギーによるエネルギー効率の向上と、過剰電流によるハーネスなどの過熱がなく、安全性の高い画像形成装置にすることができる。また、過剰に加熱されることがなくなるので、画像不良のない無駄なエネルギーを発生させない画像形成装置とすることができる。さらに、画像不良による記録紙の廃棄、および不要な印字動作によるエネルギー消費を低減することができるので、省エネルギー性能をさらに向上することができる。
【００８９】
また本発明によれば、回転可能に設けられ、現像剤を定着する定着部材と、回転可能に設けられ、定着部材とともに記録材に加圧する加圧部材と、通電によって定着部材を加熱する複数の加熱手段と、予め定める周期内で通電期間と非通電期間とを切り換えて複数の加熱手段への通電を制御するための複数の通電パターンを記憶するパターン記憶部とを含み、定着部材と加圧部材との間を構成するニップ部に挿入される記録材を、定着部材と加圧部材とで挟持しながら搬送することによって、記録材上の未定着画像を定着させる定着装置が、定着装置の温度制御方法を実行するにあたって、
パターン選択決定ステップでは、各加熱手段の通電電力設定に応じて、パターン記憶部に記憶される複数の通電パターンの中から、通電期間の重なりが小さくなる通電パターンを選択する。そして、通電制御ステップでは、パターン選択決定ステップで選択された通電パターンに基づいて複数の加熱手段への通電を制御する。
【００９０】
従来の技術では本定着装置の温度制御方法を用いることによって、定着部材と加圧部材との間のニップ部に挿入される記録材を、定着部材と加圧部材とで挟持しながら搬送することによって、記録材上の未定着画像を熱と圧力によって定着させるにあたって、複数の加熱手段に通電することによって発生した熱を、定着部材および加圧部材に供給する際、必要な電力を加熱手段に供給するが、複数の加熱手段が同時に通電された場合に、許容電流値を超えてしまうことがある。
【００９１】
特に、ウォームアップ時間を短縮する為に、定着装置の各部材を低熱容量化したり、消費電力の大きな加熱手段で短時間に加熱したり、記録材の高速な搬送に熱供給能力を追従させるような場合では、複数設けた消費電力の大きな加熱手段を同時点灯させると、許容電流値を超える可能性が高く、この過剰電流によってハーネスが過熱したり、過剰電流による発熱過多で、温度安定性が損なわれたりし、端子部分などの接続部で不用意な発熱が発生することがある。
【００９２】
本発明では、複数の加熱手段への通電に際して、ウォームアップ動作、待機動作、印字動作など複数の動作モードごとに、各々の加熱手段の通電電力設定が設けられ、その通電電力設定に応じて、予め定めた複数の通電パターンの中から、各々の加熱手段の通電期間の重なりが少ない通電パターンを選択し、選択した通電パターンに基づいて通電制御する。
【００９３】
こうすることによって、複数の加熱手段を個別に設定した通電パターンで駆動するよりも、電流の流れる通電期間の重なりが少ない通電パターンを、動作モードおよび印字条件などによって適宜選択して通電するので、通電期間の重なりが減少し、重なりによって過剰に流れる電流を抑制することができる。
【００９４】
また本発明によれば、回転可能に設けられ、現像剤を定着する定着部材と、回転可能に設けられ、定着部材とともに記録材に加圧する加圧部材と、通電によって定着部材を加熱する複数の加熱手段と、予め定める周期内で通電期間と非通電期間とを切り換えて複数の加熱手段への通電を制御するための複数の通電パターンを記憶するパターン記憶部と、コンピュータとを含み、定着部材と加圧部材との間を構成するニップ部に挿入される記録材を、定着部材と加圧部材とで挟持しながら搬送することによって、記録材上の未定着画像を定着させる定着装置に含まれるコンピュータを、プログラムによって、各加熱手段の通電電力設定に応じて、パターン記憶部に記憶される複数の通電パターンの中から、通電期間の重なりが小さくなる通電パターンを選択するパターン選択決定部と、パターン選択決定部によって選択された通電パターンに基づいて複数の加熱手段への通電を制御する駆動部とを含む温度制御手段として機能させることができる。
【００９５】
したがって、温度制御手段を、本プログラムを用いて動作させることによって、過剰電流を少なくすることができ、安全性が高く、かつ省エネルギー性能の高い良好な定着温度制御を実現できる。
【００９６】
また本発明によれば、前記プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体として提供することができる。したがって、温度制御手段を本記録媒体に記録させているプログラムを用いて動作させることによって、過剰電流を少なくすることができ、安全性が高く、かつ省エネルギー性能の高い良好な定着温度制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の一実施形態である画像形成装置１の構成を示す断面図である。
【図２】定着ユニット３０の構成を示す断面図である。
【図３】加熱部材３２を拡大した断面図である。
【図４】抵抗発熱層３２ａを内周面側から見た平面図である。
【図５】制御部４０の構成を示すブロック図である。
【図６】定着ユニット３０に備えられる温度制御部４２が実行する第１の温度制御処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】第１出力設定テーブル８１の一例を示す図である。
【図８】電力制御部５６による通電量の制御波形の例を示す図である。
【図９】通電パターンの一例を示す図である。
【図１０Ａ】パターン記憶部５８に記憶される駆動ディレイ増減幅、駆動ディレイの値および点灯周期の増減幅の例を示す図である。
【図１０Ｂ】パターン記憶部５８に記憶される駆動ディレイ増減幅、駆動ディレイの値および点灯周期の増減幅の例を示す図である。
【図１１】抵抗発熱部３２ｇ１〜３２ｇ３への通電パターンの他の例を示す図である。
【図１２】定着ユニットの他の例である定着ユニット３０ａの構成を示す断面図である。
【図１３】定着ユニットの他の例である定着ユニット３０ｂの構成を示す断面図である。
【図１４】定着ユニット３０ｂに備えられる温度制御部４２が実行する第２の温度制御処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】出力規定テーブルおよびレベル変更値テーブルの例を示す図である。
【図１６】位相制御法での位相角を変更することによって通電期間の重なりを小さくした通電パターンの一例を示す図である。
【図１７】駆動ディレイを設けても通電期間の重なりのある通電パターンの例を示す図である。
【図１８】位相制御法での位相角を変更することによって通電期間の重なりを小さくした通電パターンの他の例を示す図である。
【図１９】印加電圧を徐々に変化させる通電パターンの一例を示す図である。
【図２０】定着ユニットの他の例である定着ユニット３０ｃの構成を示す断面図である。
【００９８】
【図２１】定着ユニットの他の例である定着ユニット３０ｄの構成を示す断面図である。
【図２２】定着ユニットの他の例である定着ユニット３０ｅの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００９９】
図１は、本発明の一実施形態である画像形成装置１の構成を示す断面図である。画像形成装置１は、たとえばカラープリンタによって構成され、以下、カラープリンタによって構成される画像形成装置１について説明する。しかしながら、画像形成装置１は、カラープリンタに限定されるものではなく、電子写真方式の画像形成装置であればよく、たとえばカラー複合機、カラー複写機、モノクロ複合機、モノクロ複写機、あるいはモノクロプリンタなどであってもよい。本発明に係る定着装置の温度制御方法は、画像形成装置１で実行される。
【０１００】
画像形成装置１は、４組の可視画像形成ユニット１００ａ〜１００ｄ、露光ユニット１５、中間転写ベルトユニット１０、二次転写ユニット１４、定着装置３０、内部給紙ユニット１６、手差し給紙ユニット１７、給紙ローラ１９および図示しない主制御部を含んで構成される。
【０１０１】
図示しない主制御部は、たとえば図示しない中央処理装置（以下「ＣＰＵ」という）および図示しない記憶装置を含み、ＣＰＵが記憶装置に記憶されるプログラムを実行することによって、４組の可視画像形成ユニット１００ａ〜１００ｄ、露光ユニット１５、中間転写ベルトユニット１０、二次転写ユニット１４、定着装置３０、内部給紙ユニット１６および手差し給紙ユニット１７などの各構成要素を制御する。
【０１０２】
画像形成装置１において扱われる画像データは、ブラック（略称；Ｋ）、シアン（略称；Ｃ）、マゼンタ（略称；Ｍ）、イエロー（略称；Ｙ）の４色を用いたカラー画像に対応したデータである。画像形成装置１は、４色を用いたカラー画像を処理するために、４色に対応する４組の可視画像形成ユニット１００ａ〜１００ｄを有し、これら４組の可視画像形成ユニット１００ａ〜１００ｄによってそれぞれ形成される４色のトナー画像が中間転写ベルトユニット１０に備えられる中間転写ベルト１１上で重ね合わされるようになっている。
【０１０３】
可視画像形成ユニット１００ａは、トナー画像担持体である回転可能に備えられた感光体１０１ａの周囲に、帯電ユニット１０３ａ、現像ユニット１０２ａ、およびクリーニングユニット１０４ａが感光体１０１ａの回転方向に沿ってこの順で配置された構成である。
【０１０４】
帯電ユニット１０３ａは、感光体１０１ａの表面を、所定の電位に均一に帯電させるためのものである。本実施形態では、帯電ユニット１０３ａとして、オゾンを極力発生させることなく、感光体１０１ａの表面を一様に帯電させるために、帯電ローラ方式、具体的には、接触帯電方式を採用している。帯電ユニット１０３ａの構成は、帯電ローラ方式に限定されるものではなく、たとえば、コロナ放電方式などの非接触型の帯電器を用いてもよく、あるいはブラシ帯電などの接触型の帯電器を用いてもよい。
【０１０５】
現像ユニット１０２ａは、感光体１０１ａ上に形成された静電潜像を現像剤によって顕像化する現像処理を行う。現像剤（以下「トナー」ともいう）は、たとえば、非磁性トナーである非磁性一成分現像剤、非磁性トナーとキャリアとからなる非磁性二成分現像剤、あるいは磁性トナーである磁性現像剤などを用いることができる。
【０１０６】
クリーニングユニット１０４ａは、トナー画像を中間転写ベルト１１に転写した後に感光体１０１ａ表面に残留したトナーを除去し、かつ回収するためのものである。
【０１０７】
可視画像形成ユニット１００ｂ〜１００ｄは、現像処理に用いるトナーの色が異なる以外は可視画像形成ユニット１００ａと実質的に同様の構成である。すなわち、各可視画像形成ユニット１００ｂ〜１００ｄの各現像ユニット１０２ａ〜１０２ｄには、それぞれブラック（Ｂ），イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）のトナーが収容されている。
【０１０８】
露光ユニット１５は、光学系ユニットであり、帯電ユニット１０３ａ〜１０３ｄによって帯電された感光体１０１ａ〜１０１ｄを画像データに応じて露光することによって、各感光体１０１ａ〜１０１ｄの表面に画像データに応じた静電潜像を形成する。露光ユニット１５には、レーザ照射部１５１および反射ミラー１５２などを備えたレーザスキャニングユニット（略称：ＬＳＵ）が用いられている。露光ユニット１５は、たとえば、発光素子をアレイ状に並べた構成であり、たとえばＥＬ（Electro-Luminescence）あるいはＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いた書込みヘッドなどによって構成されてもよい。
【０１０９】
中間転写ベルトユニット１０は、中間転写ベルト１１、テンションローラである中間転写ベルト駆動ローラ１１ａ、テンションローラである中間転写ベルト従動ローラ１１ｂ、中間転写ベルトクリーニングユニット１２、および中間転写ローラ１３ａ〜１３ｄを備えている。中間転写ベルト１１は、厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムからなる無端状のベルトであり、中間転写ローラ１３ａ〜１３ｄ、中間転写ベルト駆動ローラ１１ａ、および中間転写ベルト従動ローラ１１ｂに張架され、図１に示した矢印Ｂ方向に回転駆動される。
【０１１０】
感光体１０１ａ〜１０１ｄ上に形成された各色のトナー画像は、中間転写ベルト１１に順次重ね合うように転写され、中間転写ベルト１１上にカラーのトナー画像、つまり多色トナー画像が形成されるようになっている。
【０１１１】
中間転写ローラ１３ａ〜１３ｄは、感光体１０１ａ〜１０１ｄにおける現像ユニット１０２ａ〜１０２ｄとの対向部と、クリーニングユニット１０４ａ〜１０４ｄとの対向部との間の位置において、中間転写ベルト１１を介して、感光体１０１ａ〜１０１ｄに対向するように配置されている。そして、これら中間転写ローラ１１３ａ〜１１３ｄにトナーの帯電極性、つまりマイナス極性とは、逆極性、つまりプラス極性の高電圧を印加することによって感光体１０１ａ〜１０１ｄ上のトナー画像が中間転写ベルト１１上に転写されるようになっている。
【０１１２】
中間転写ベルト１１上に形成されたトナー画像は、中間転写ベルト駆動ローラ１１ａと二次転写ユニット１４との対向部に搬送され、この対向部に搬送される記録用紙などの記録材上に転写されるようになっている。中間転写ベルトクリーニングユニット１２は、中間転写ベルト１１に当接し、記録材上へのトナー画像の転写後に中間転写ベルト１１上に残留したトナーを除去し、かつ回収する。
【０１１３】
本発明の一実施形態である定着装置（以下「定着ユニット」ともいう）３０は、ベルト懸架部材である定着ローラ３１と、ベルト懸架部材である加熱部材３２と、定着ローラ３１および加熱部材３２に懸架された定着部材である定着ベルト３３と、定着ローラ３１に対して定着ベルト３３を介して所定の荷重で圧接する加圧部材である加圧ローラ３４とを備えている。
【０１１４】
定着装置３０は、二次転写ユニット１４によってトナー画像が転写された記録材を、加圧ローラ３４と加熱部材３２によって加熱された定着ベルト３３との圧接部（以下「定着ニップ部Ｎ」ともいう）に、所定の定着速度および所定の用紙間隔で給紙し、この圧接部を通過させて、熱と圧力とによって、トナー画像を記録材に定着させる。定着速度とは、記録材の搬送速度、いわゆるプロセス速度のことである。本実施形態では、定着速度を２２５ｍｍ／ｓｅｃとしている。また、記録材同士の搬送間隔は、Ａ４サイズの記録用紙を横送りで、複写速度、つまり１分あたりのコピー枚数が５１枚／分となるように設定している。
【０１１５】
記録材における未定着トナー画像（以下、「未定着画像」ともいう）が形成された面は、定着ベルト３３に当接し、記録材における未定着トナー画像が形成された面とは反対側の面は、加圧ローラ３４に当接する。定着装置３０の詳細については後述する。
【０１１６】
内部給紙ユニット１６は、画像形成に使用する記録材を蓄積しておくためのものである。手差し給紙ユニット１７は、画像形成装置１の側壁に折り畳み自在に設けられ、手差しによる記録材の給紙を行うためのものである。排紙トレイ１８は、画像形成済みの記録材を載置するためのトレイである。
【０１１７】
画像形成装置１には、内部給紙ユニット１６からピックアップローラ１６ａによって給紙される記録材、および手差し給紙ユニット１７からピックアップローラ１７ａによって給紙される記録材を、二次転写ユニット１４あるいは定着装置３０を経由させて、排紙トレイ１８に送るための用紙搬送路が設けられている。用紙搬送路には、記録材を搬送するためのローラ部材ｒが多数配置されている。
【０１１８】
給紙ローラ１９は、内部給紙ユニット１６あるいは手差し給紙ユニット１７から搬送された記録材を所定の搬送タイミングで二次転写ユニット１４へ搬送する。具体的には、給紙ローラ１９は、記録材を搬送しないときは、一時回転を停止している。内部給紙ユニット１６あるいは手差し給紙ユニット１７から搬送された記録材は、給紙ローラ１９へ突き当たって停止する。給紙ローラ１９は、所定の搬送タイミングになったときに、記録材を搬送する時間分だけ回転して、記録材を二次転写ユニット１４へ搬送する。搬送された記録材は、二次転写ユニット１４で、転写ベルト１１に形成されたトナー像が、この記録材に転写されて、未定着のトナー像を記録材上に形成する。
【０１１９】
図２は、定着ユニット３０の構成を示す断面図である。定着装置３０は、定着ローラ３１と、加熱部材３２と、定着ローラ３１および加熱部材３２に懸架された定着ベルト３３と、定着ローラ３１に対して定着ベルト３３を介して所定の荷重で圧接する加圧ローラ３４とを備えている。所定の荷重は、たとえば２１６ニュートン（Ｎ）である。定着ニップ部Ｎのニップ幅、すなわち、定着ベルト３３と加圧ローラ３４とが当接する部分の記録材搬送方向の幅は、たとえば７ｍｍである。
【０１２０】
定着ベルト３３に対向する位置には、定着ベルト３３の温度を検知するためのサーミスタ３５ａおよびサーミスタ３５ｂが備えられており、加圧ローラ３４に対向する位置には、加圧ローラ３４の温度を検知するためのサーミスタ３５ｃが備えられている。サーミスタ３５ａは、温度検知部および中央温度検知部であり、サーミスタ３５ｂは、温度検知部および端部温度検知部であり、サーミスタ３５ｃは、温度検知部および加圧部材温度検知部である。
【０１２１】
サーミスタ３５ａは、定着ベルト３３が加熱部材３２に巻き付けられている領域における定着ベルト３３の幅方向の略中心、具体的には幅方向の中心から２５ｍｍずれた対向する位置に設けられている。サーミスタ３５ｂは、定着ベルト３３が加熱部材３２に巻き付けられている領域における定着ベルト３３の幅方向の端部近傍、具体的には幅方向の中心から１５０ｍｍずれた位置の近傍に対向する位置に設けられている。また、サーミスタ３５ｃは加圧ローラ３４における軸方向の中心から軸方向に沿って１５０ｍｍずれた位置において加圧ローラ３４に対向するように配置されている。定着ベルトの幅は、たとえば３２０ｍｍである。定着ベルトの幅は、定着装置３０の構成によって適宜調節可能であるが、最低限度、印字可能な記録材の幅以上であればよい。
【０１２２】
加圧ローラ３４の内部には、加圧ローラ３４を加熱するためのヒータランプ３６が備えられている。ヒータランプ３６は、ハロゲンランプおよび加圧部材加熱部である。サーミスタ３５ａ〜３５ｃの温度検知結果は、図５で後述する温度制御部４２に伝達され、温度制御部４２は、各サーミスタ３５ａ〜３５ｃの温度検知結果に基づいて、定着ベルト３３および加圧ローラ３４の表面温度をそれぞれ所定の温度に近づけるように加熱部材３２およびヒータランプ３６への通電を制御するようになっている。サーミスタ３５ａは、たとえば非接触式のサーミスタであり、サーミスタ３５ｂ，３５ｃは、接触式のサーミスタである。加熱部材３２およびヒータランプ３６は、加熱部材である。
【０１２３】
定着ローラ３１は、定着ベルト３３を介して加圧ローラ３４に圧接することによって定着ニップ部Ｎを形成する。定着ローラ３１は、図示しないモータ、ギア、アクチュエータおよび通電素子などからなる駆動手段によって、図２に示した矢印Ｂ１方向に回転駆動される。そして、定着ローラ３１が回転駆動されると、定着ローラ３１に懸架された定着ベルト３３が定着ローラ３１に従動回転し、さらに定着ベルト３３に圧接している加圧ローラ３４が定着ベルト３３に従動回転するようになっている。本実施形態では、定着ローラ３１を回転駆動させ、定着ベルト３３および加圧ローラ３４をそれに従動回転させる構成としているが、この構成に限定されるものではなく、たとえば、加圧ローラ３４を回転駆動させてもよく、あるいは定着ローラ３１および加圧ローラ３４の両方を回転駆動させてもよい。あるいはまた、定着ベルト３３に当接する駆動ローラを設け、この駆動ローラを回転駆動させるようにしてもよい。
【０１２４】
定着ローラ３１は、円柱状の芯金３１ａの周囲に弾性層３１ｂを形成した２層構造である。芯金３１ａの材質は、特に限定されるものではないが、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、チタンもしくはマグネシウムなどの金属、あるいはそれらの金属の合金である。弾性層３１ｂの材質は、適度な耐熱性および弾力性を有する材質であれば特に限定されるものではないが、たとえば、シリコンゴム、フッ素ゴムなどのゴム材料である。芯金３１ａは、中実の円柱状のものに限定されるものではなく、たとえば中空の円筒状のものであってもよい。
【０１２５】
本実施形態では、定着ローラ３１は、たとえば、直径１８ｍｍの円柱状のステンレス鋼からなる芯金３１ａの周囲に厚さ５ｍｍのシリコンスポンジゴムからなる弾性層３１ｂを形成した、直径２８ｍｍ、長さ３２０ｍｍの円柱状のローラ部材である。また、加圧ローラ３４は、内側から順に円筒状の芯金３４ａ、弾性層３４ｂ、離型層３４ｃが形成された３層構造である。
【０１２６】
芯金３４ａの材質は、適度な強度および熱伝導性を有するものであればよく、特に限定されるものではないが、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、チタンもしくはマグネシウムなどの金属あるいはそれらの金属の合金である。弾性層３４ｂの材質は、適度な耐熱性および弾力性を有する材質であれば特に限定されるものではないが、たとえば、シリコンゴムもしくはフッ素ゴムなどのゴム材料である。離型層３４ｃの材質は、耐熱性および離型性に優れた材質であればよく、たとえば、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体（以下「ＰＦＡ」という）、あるいはポリテトラフルオロエチレン（以下「ＰＴＦＥ」という）などのフッ素樹脂が適している。
【０１２７】
本実施形態では、加圧ローラ３４は、たとえば外径２４ｍｍ、肉厚２ｍｍの鉄合金（以下「ＳＴＫＭ」という）からなる芯金３４ａの周囲に厚さ３ｍｍのシリコンソリッドゴムからなる弾性層３４ｂを形成し、さらにその周囲に厚さ３０μｍのＰＦＡチューブからなる離型層３４ｃを装着した外径３０ｍｍの円筒状のローラ部材である。
【０１２８】
加圧ローラ３４は、内部に、加圧ローラ３４を内面から加熱するためのヒータランプ３６が配置される。ヒータランプ３６は、温度制御部４２によって制御される。具体的には、温度制御部４２は、後述する電源回路からヒータランプ３６への通電を制御、つまり電源回路からヒータランプ３６に供給される電力を制御する。ヒータランプ３６は、電源回路から供給される電力に応じて発光、具体的には、赤外線を放射して発光する。
【０１２９】
電源回路は、高電圧かつ大電流に耐えうる駆動素子を備えており、温度制御部４２からの制御信号に応じてそれらの駆動素子を動作させることによって供給電力を制御するようになっている。加圧ローラ３４の内周面は、ヒータランプ３６からの赤外線を吸収して加熱され、加圧ローラ３４全体が加熱される。本実施形態では、定格電力３００Ｗのヒータランプ３６を用いている。ヒータランプ３６が放射する赤外線を吸収しやすくするために、加圧ローラ３４の内面に赤外線の波長域に良好な吸収特性を有する耐熱黒色塗料を塗布してもよい。
【０１３０】
定着ベルト３３は、加熱部材３２が発生する熱によって所定の温度に加熱され、定着ニップ部Ｎを通過する未定着トナー画像が形成された記録材Ｐを加熱するためのものであり、定着ローラ３１および加熱部材３２に回転可能に張架されている。定着ベルト３３は、定着ローラ３１が回転駆動されると、定着ローラ３１に従動回転するようになっている。
【０１３１】
本実施形態では、定着ベルト３３は、中空円筒状の図示しない基材の表面に、図示しない弾性層を形成し、さらにその表面に図示しない離型層を形成した３層構造の無端状のベルト部材である。基材の材質は、特に限定されるものではなく、たとえば、ポリイミド、ポリアミドもしくはアラミド樹脂などの耐熱樹脂、あるいはステンレスもしくはニッケルなどの圧延もしくは電鋳によって製作された金属材料である。弾性層の材質は、耐熱性および弾性に優れた材質であれば特に限定されるものではないが、たとえば、シリコンゴムもしくはフッ素ゴムなどのエラストマー材料である。離型層の材質は、耐熱性および離型性に優れた材質であれば特に限定されるものではないが、たとえば、ＰＦＡもしくはＰＴＦＥなどのフッ素樹脂である。離型層は、ＰＦＡもしくはＰＴＦＥなどのフッ素樹脂からなるチューブ部材を弾性層の外周面に装着したものであってもよく、弾性層の外周面をＰＦＡもしくはＰＴＦＥなどのフッ素樹脂でコーティング、つまり被覆したものであってもよい。基材としてポリイミドなどの耐熱樹脂を用いる場合、加熱部材３２との摩擦抵抗を低減するために、耐熱樹脂にフッ素樹脂を内添させてもよい。
【０１３２】
本実施形態では、定着ベルト３３は、厚さ７０μｍのポリイミドからなる基材の外周面に、厚さ１５０μｍのシリコンゴムからなる弾性層を形成し、さらにこの弾性層の外周面に厚さ３０μｍのＰＦＡチューブからなる離型層を設けた内径５０ｍｍ、長さ３１５ｍｍの無端状のベルト部材を用いたものである。内径は、内周長を円周率πで除算した値である。定着ベルト３３の定着ローラ３１に対する当接角度θは、たとえば１８５°である。当接角度θは、定着ローラ３１の軸方向に垂直な断面において、定着ベルト３３の回転によって、定着ベルト３３が定着ローラ３１に当接し始める点と定着ローラ３１の軸心とを結ぶ直線と、定着ベルト３３が定着ローラ３１から離れる点と定着ローラ３１の軸心とを結ぶ直線とのなす角度である。
【０１３３】
図３は、加熱部材３２を拡大した断面図である。加熱部材３２は、定着ローラ３１とともに定着ベルト３３を懸架し、かつ定着ベルト３３を加熱する部材である。加熱部材３２は、定着ベルト３３と当接する領域に、内側から順に抵抗発熱層３２ａと、絶縁層３２ｂと、基材層３２ｃと、加熱部材３２と定着ベルト３３との間の摩擦抵抗を低減するためのコート層３２ｄとが形成された４層構造からなる面状発熱体である。
【０１３４】
基材層３２ｃは、外径２８ｍｍ、厚さ１ｍｍのアルミニウム合金製パイプの一部を軸方向に沿って切除したものである。基材層３２ｃの外周面に、厚さ２０μｍの四フッ化エチレン樹脂であるＰＴＦＥからなるコート層３２ｄが形成され、基材層３２ｃの内周面に、厚さ３０μｍのポリイミドからなる絶縁層３２ｂが形成される。絶縁層３２ｂの内周面には、抵抗発熱層３２ａが設けられる。定着ベルト３３と加熱部材３２との接触幅は、たとえば４４ｍｍである。接触幅は、定着ベルト３３の回転方向の幅であり、加熱ニップ幅ともいう。
【０１３５】
加熱部材３２の軸方向両端部における定着ベルト３３と当接しない領域は、直径２０ｍｍのアルミニウム合金製パイプからなる支持部が取り付けられており、この支持部が定着装置３０のサイドフレームに固定されている。すなわち、定着ベルト３３が回転しても加熱部材３２は回転せず、定着ベルト３３は、加熱部材３２の表面を摺動するようになっている。
【０１３６】
図４は、抵抗発熱層３２ａを内周面側から見た平面図である。図４（ａ）は抵抗発熱層３２ａの一例である抵抗発熱層３２ａ１を内周面側から見た平面図であり、図４（ｂ）は抵抗発熱層３２ａの他の例である抵抗発熱層３２ａ２を内周面側から見た平面図であり、図４（ｃ）は抵抗発熱層３２ａのさらに他の例である抵抗発熱層３２ａ３を内周面側から見た平面図である。加熱部材３２は、図２に示したように円弧状に湾曲しているが、説明の便宜上、図４では加熱部材３２を平板状に引き伸ばした形態で抵抗発熱層３２ａ１〜３２ａ３を描いている。
【０１３７】
図４（ａ）に示した抵抗発熱層３２ａ１は、内周面に、それぞれ電気抵抗線からなる３つの抵抗発熱部３２ｇ１，３２ｇ２，３２ｇ３が形成されている。
【０１３８】
抵抗発熱部３２ｇ１は、加熱部材３２の軸線方向の中央部の領域を加熱し、抵抗発熱部３２ｇ２，３２ｇ３は、それぞれ加熱部材３２の軸線方向の両端部の領域を加熱する。
【０１３９】
抵抗発熱部３２ｇ２，３２ｇ３は、図示しないハーネスで並列接続されており、温度制御部４２は、中央部の領域を加熱する抵抗発熱部３２ｇ１と、両端部の領域を加熱する抵抗発熱部３２ｇ２，３２ｇ３との２つのグループに分けて制御する。本実施形態では、両端部の２つの領域は同時に加熱するようにしているが、個別に加熱するようにしてもよいし、パターンの分割についても通紙の基準あるいは記録材のサイズを考慮して、適宜変更することが可能である。
【０１４０】
３つの抵抗発熱部３２ｇ１〜３２ｇ３は、抵抗発熱層３２ａ１の軸方向に沿って、それぞれ延伸するとともに、各々の領域の軸方向の端部で折り返されることによって、面状に配置される面状発熱体を構成している。抵抗発熱部３２ｇ１〜３２ｇ３は、加熱手段である。加熱手段は、たとえば加熱部材３２の内部、表面あるいは裏面などに形成、あるいは配置されている通電により発熱する発熱体であり、１つの加熱部材に、複数の加熱手段が形成される場合もある。
【０１４１】
抵抗発熱部３２ｇ１の一端は、給電部３２ｅ１に接続され、他端は給電部３２ｆ１に接続され、抵抗発熱部３２ｇ２の一端は、給電部３２ｅ２に接続され、他端は給電部３２ｆ２に接続され、抵抗発熱部３２ｇ３の一端は、給電部３２ｅ３に接続され、他端は給電部３２ｆ３に接続されている。
【０１４２】
温度制御部４２は、給電部３２ｅ１と給電部３２ｆ１との間、給電部３２ｅ２と給電部３２ｆ２との間、および給電部３２ｅ３と給電部３２ｆ３との間のそれぞれに、電源回路からの交流電圧を印加することによって、抵抗発熱部３２ｇ１〜３２ｇ３のそれぞれを発熱させる。たとえば、給電部３２ｅ１と給電部３２ｆ１との間、給電部３２ｅ２と給電部３２ｆ２との間、および給電部３２ｅ３と給電部３２ｆ３との間に、１００ボルト（Ｖ）の交流電圧を印加すると、中央部を加熱する抵抗発熱部３２ｇ１は約７００ワット（Ｗ）、１つの端部を加熱する抵抗発熱部３２ｇ２は約２５０Ｗ、他方の端部を加熱する抵抗発熱部３２ｇ３は約２５０Ｗの熱エネルギーを発生する。
【０１４３】
定着装置３０は、複数の加熱手段、たとえば抵抗発熱部３２ｇ１〜３２ｇ３への通電のために、ウォームアップ動作、待機動作および印字動作のそれぞれの動作について、定着装置３０で許容することができる電力を通電電力として設定している。ウォームアップ動作モード、待機動作モードおよび印字動作モードなどの複数の動作モード毎に、定着装置３０以外の各部が必要とする電力配分がなされるので、画像形成装置１は、常に最大電力で動作している訳ではない。すなわち、画像形成装置１は、各々の加熱手段に対して通電電力設定を設けて、許容電力の範囲内で割り当てを行っている。
【０１４４】
ウォームアップ動作時は、できるだけ早く印字可能状態にするために、定着装置３０に多く電力を割り当てるための通電電力設定としている。印字可能状態になった後の待機動作時は、最小限の温度維持を可能として各部を動作させるための通電電力設定としている。印字動作時は、トナーの画像形成、記録材への転写、および記録材上のトナーの定着など複数の動作を同時行うための通電電力設定としている。たとえば、定着装置３０では、ウォームアップ動作時は１２００Ｗの通電電力設定、待機動作時は１１００Ｗの通電電力設定、印字動作時は１０００Ｗの通電電力設定としている。
【０１４５】
たとえば、定着装置として、１００ボルト（Ｖ）の定格で定格電力１２００Ｗの場合、中央部を加熱する抵抗発熱部３２ｇ１は約７００ワット（Ｗ）、１つの端部を加熱する抵抗発熱部３２ｇ２は約２５０Ｗ、他方の端部を加熱する抵抗発熱部３２ｇ３は約２５０Ｗの熱エネルギーを発生する。したがって、ウォームアップ動作時は、複数の加熱手段の定格電力値の合計は、定着装置の許容電力と同じ電力である。しかし、印字動作時では、複数の加熱手段の定格電力値の合計は１２００Ｗのままであるが、定着装置の許容電力は１０００Ｗになり、複数の加熱手段の定格電力値の合計は、定着装置の印字動作時に供給できる許容電力よりも大きい電力となる。
【０１４６】
抵抗発熱層３２ａは、図４（ａ）に示す抵抗発熱層３２ａ１のような分割パターンの抵抗発熱層に限定されるものではなく、図４（ｂ）に示す抵抗発熱層３２ａ２のように、印字する記録材のサイズおよび幅に応じて、抵抗発熱部が途中で分岐するパターンの抵抗発熱層であってもよいし、図４（ｃ）に示す抵抗発熱層３２ａ３のように、部分的に抵抗発熱層の幅あるいは体積抵抗値を調整して、発熱分布を自由に変更した配置とする抵抗発熱層であってもよい。
【０１４７】
図４（ｂ）に示す抵抗発熱層３２ａ２は、内周面に、電気抵抗線からなる抵抗発熱部３２ｇ１０が形成されている。抵抗発熱部３２ｇ１０は、共通部３２ｇ１１および３つの分岐部３２ｇ１２〜３２ｇ１４から構成される。共通部３２ｇ１１の一端は、給電部３２ｅ１０に接続される。抵抗発熱部３２ｇ１０は、共通部３２ｇ１１の他端側で３つの分岐部３２ｇ１２〜１４に分岐し、分岐部３２ｇ１２は、給電部３２ｆ１０に接続され、分岐部３２ｇ１３は、給電部３２ｆ１１から延びる発熱しない給電用パターン３２ｆ１１１に接続され、分岐部３２ｇ１４は、給電部３２ｆ１２から延びる発熱しない給電用パターン３２ｆ１２１に接続される。給電用パターン３２ｆ１２１は、給電用パターン３２ｆ１１１よりも長い。
【０１４８】
図４（ｃ）に示す抵抗発熱層３２ａ３は、内周面に、２つの電気抵抗線からなる抵抗発熱部３２ｇ２０，３２ｇ３０が形成されている。抵抗発熱部３２ｇ２０は、一端が給電部３２ｅ２０に接続され、他端が給電部３２ｆ２０に接続され、抵抗発熱部３２ｇ３０は、一端が給電部３２ｅ３０に接続され、他端が給電部３２ｆ３０に接続される。抵抗発熱部３２ｇ２０は、中央部３２ｇ２２の幅が、両端部３２ｇ２１の幅よりも細い構成であり、抵抗発熱部３２ｇ３０は、中央部３２ｇ３２の幅が、両端部３２ｇ３１の幅よりも太い構成である。抵抗発熱部３２ｇ２０の両端部３２ｇ２１の幅と、抵抗発熱部３２ｇ３０の両端部３２ｇ３１の幅とは、同じ幅である。中央部３２ｇ２２の発熱量は、両端部３２ｇ２１の発熱量よりも小さく、中央部３２ｇ３２の発熱量は、両端部３２ｇ３１の発熱量よりも大きい。
【０１４９】
材料組成および厚みにもよるが、図４（ａ）に示した実施形態では、抵抗発熱層３２ａ１は、各抵抗発熱部の線材の幅が１．０ｍｍ〜２．４ｍｍであり、隣り合う抵抗発熱部の線材同士の間隔が１．０ｍｍ〜２．４ｍｍである。隣り合う抵抗発熱部の線材同士は、同一の抵抗発熱部の線材における折り返された部分同士を含む。抵抗発熱層３２ａ１は、抵抗発熱部３２ｇ１が加熱部材３２の軸線方向の中央部約２００ｍｍの幅の領域を加熱し、抵抗発熱部３２ｇ２，３２ｇ３が加熱部材３２の軸線方向の両端部約５８ｍｍの幅のそれぞれの領域を加熱し、全体として、最大サイズの記録材よりも少し広い幅で加熱する。抵抗発熱層３２ａ１における抵抗発熱部３２ｇ１〜３２ｇ３で発生した熱は、絶縁層３２ｂ、基材層３２ｃ、およびコート層３２ｄを介して定着ベルト３３に伝熱する。
【０１５０】
本実施形態では、基材層３２ｃは、熱伝導性の高いアルミニウム合金である。したがって、抵抗発熱層３２ａの各抵抗発熱部３２ｇ１〜３２ｇ３で発生した熱を、基材層３２ｃによって加熱部材３２の周面の全域に分散させることができるので、各抵抗発熱部３２ｇ１〜３２ｇ３のパターン形状に起因して定着ベルト３３の加熱むらが生じることを緩和することができる。また、定着ベルト３３と加熱部材３２との軸方向についての接触幅に比べて定着ベルト３３に対する軸方向についての接触幅が小さい小サイズの記録材を連続通紙した場合であっても、加熱部材３２の軸方向の温度分布を均一化し、非通紙部において過昇温が生じることを防止することができる。基材層３２ｃは、アルミニウム合金に限定されるものではなく、熱伝導性のよい銅もしくはマグネシウムなどの合金であってもよい。また、基材にセラミックを用いることもでき、電気絶縁性および耐熱性を向上させた基材層とすることも可能である。
【０１５１】
図５は、制御部４０の構成を示すブロック図である。温度制御手段である制御部４０は、画像形成装置１の上述した主制御部に含めて構成されてもよく、また、主制御部とは別に構成され、主制御部と協同して定着装置３０の動作を制御するものであってもよい。
【０１５２】
制御部４０は、駆動制御部４１、温度制御部４２および図示しない記憶装置を含んで構成される。図示しない記憶装置は、たとえばＲＡＭ（Random Access Memory）によって構成され、データを一時的に記憶する。制御部４０に含まれる各部は、当該各部で取り扱うデータをこのＲＡＭに必要に応じて書き込んで一時的に記憶させ、あるいはＲＡＭから必要に応じて読み出したりすることができるようになっている。
【０１５３】
駆動制御部４１は、定着ローラ３１および加圧ローラ３４を駆動するための駆動手段４３の動作を制御する。駆動制御部４１は、画像形成装置１の主制御部からの制御命令、およびサーミスタ３５ａ〜３５ｃの温度検知結果などに応じた所定のタイミングで、定着ローラ３１を回転駆動させたり、回転を停止させたりするように、駆動手段４３を制御する。
【０１５４】
主制御部は、ユーザからの指示入力、記録材の載置状態、搬送状態もしくはサイズ検知結果、画像形成装置１の各部の動作状態、画像形成装置１における画像形成モード、たとえばカラーモードであるか、モノクロモードであるか、厚紙モードであるかなどの画像形成モード、および画像形成装置１に備えられる各種センサの検知結果などに応じて、駆動制御部４１に、定着ローラ３１および加圧ローラ３４の回転を制御させるための信号を送る。各種センサは、たとえば、記録材の通過位置を光学的あるいは機械的に検出するセンサ、モータおよび可動部などの機械的な状態を検出するセンサ、カバーおよび清掃部材の取り付け状態を検出するセンサ、ならびに加圧ローラ３４の加圧状態を検出するセンサなどが挙げられる。
【０１５５】
温度制御部４２は、サーミスタ３５ａ〜３５ｃの温度検知結果などに応じて、加熱部材３２に備えられる抵抗発熱層３２ａおよび加圧ローラ３４の内部に備えられるヒータランプ３６への通電量を制御することによって、定着ベルト３３および加圧ローラ３４の表面温度を制御する。温度制御部４２は、センサデータ入力部５１、温度記憶部５２、温度偏差算出部５３、テーブル記憶部５４、出力決定部５５、電力制御部５６、パターン選択決定部５７およびパターン記憶部５８を含んで構成される。
【０１５６】
センサデータ入力部５１は、サーミスタ３５ａ〜３５ｃの出力信号に基づいて、温度変化を抵抗値の変化として検出し、検出した抵抗値変化を電圧値変化に変換し、さらにこの電圧値変化をコンピュータで取り扱うことのできるデジタル信号に変換する。そして、センサデータ入力部５１は、温度検知結果を示すこのデジタル信号を温度記憶部５２および温度偏差算出部５３に出力する。サーミスタ３５ａ〜３５ｃは、たとえば、温度が高くなると抵抗値が小さくなり、温度が低くなると抵抗値が大きくなる係数、いわゆる負の温度係数を有している。
【０１５７】
温度記憶部５２は、サーミスタ３５ａ〜３５ｃによる過去所定時間分の温度検知結果、および現在検知した温度の温度検知結果を記憶する。所定時間は、たとえば、加熱部材３２およびヒータランプ３６の温度制御周期の整数倍に設定する。加熱部材３２およびヒータランプ３６の温度制御周期は、加熱部材３２およびヒータランプ３６への通電量の制御周期である。具体的には、定着装置３０では、所定時間を１秒前あるいは２秒前に設定している。
【０１５８】
温度偏差算出部５３は、サーミスタ３５ａによる現在の検知温度である第１検知温度と、予め設定されている定着ベルト３３の目標温度（以下「制御目標温度」ともいう）との偏差である第１温度偏差、および第１検知温度とサーミスタ３５ａによる前記所定時間前の検知温度である第２検知温度との偏差である第２温度偏差を算出し、算出した第１温度偏差および第２温度偏差を出力決定部５５に送る。温度偏差算出部５３は、第２検知温度を温度記憶部５２から読み出す。また、第１検知温度については、温度偏差算出部５３が温度記憶部５２から読み出してもよく、あるいはセンサデータ入力部５１が温度偏差算出部５３に送るようにしてもよい。
【０１５９】
温度偏差算出部５３は、サーミスタ３５ｃによる温度検知結果についても同様に、サーミスタ３５ｃによる現在の検知温度である第３検知温度と、予め設定されている加圧ローラ３４の目標温度との偏差である第３温度偏差、および第３検知温度とサーミスタ３５ｃによる前記所定時間前の検知温度である第４検知温度との偏差である第４温度偏差を算出し、出力決定部５５に送る。
【０１６０】
テーブル記憶部５４は、第１温度偏差と第２温度偏差との組み合わせと、加熱部材３２へ供給すべき電力量とを対応付けた第１出力設定テーブル、および第３温度偏差と第４温度偏差との組み合わせとヒータランプ３６へ供給すべき電力量とを対応付けた第２出力設定テーブルを記憶している。第１出力設定テーブルは、出力直接設定テーブルおよび中央部用テーブルであり、第２出力設定テーブルは、加圧部材用テーブルである。
【０１６１】
出力決定部５５は、温度偏差算出部５３から入力される第１温度偏差および第２温度偏差に応じた通電量を、テーブル記憶部５４に記憶されている第１出力設定テーブルから読み出し、加熱部材３２への通電量を決定し、電力制御部５６へ送る。また、出力決定部５５は、温度偏差算出部５３から入力される第３温度偏差および第４温度偏差に応じた通電量をテーブル記憶部５４に記憶されている第２出力設定テーブルから読み出し、ヒータランプ３６への通電量を決定し、電力制御部５６へ伝達する。
【０１６２】
出力決定部５５は、サーミスタ３５ｂの温度検知結果、つまり定着ベルト３３の幅方向端部近傍の温度と、サーミスタ３５ａの温度検知結果、つまり定着ベルト３３の幅方向中央部の温度との差に応じて、第１出力設定テーブルから読み出した通電量を補正するように構成されてもよい。たとえば、この差に応じて定着ベルト３３における幅方向の端部、つまり記録材に当接しない非通紙領域から定着ベルト３３における幅方向中央部、つまり記録材に当接する通紙領域への伝熱量などを考慮して、通紙領域の温度が目標温度に近づくように補正すればよい。あるいは、温度偏差算出部５３が、サーミスタ３５ｂによる前記所定時間前の検知温度と、サーミスタ３５ｂによる現在の検知温度との偏差を算出し、出力決定部５５がその偏差に応じて第１出力設定テーブルから読み出した通電量を補正するようにしてもよい。
【０１６３】
出力決定部５５は、各加熱部材に対して動作モードごとに設定されている通電電力設定に応じた通電量を決定する。具体的には、第１出力設定テーブルを動作モードごとに設けておくことによって、動作モードに応じた第１出力設定テーブルから通電量を読み出すことによって実現することができる。
【０１６４】
電力制御部５６は、出力決定部５５で決定した通電量に対応した通電パターンを受け取って、駆動制御部４１を経由し、通電パターンの指示に従って、駆動手段４３を介して電源回路４４から加熱部材３２への供給電力を制御する。
【０１６５】
パターン記憶部５８は、複数の通電パターンを記憶する。パターン記憶部５８に記憶される複数の通電パターンは、基本となる通電パターンよりも通電期間の重なりが小さくなる通電パターンである。通電期間の重なりが小さくなる通電パターンは、少なくとも１つの通電パターンが記憶され、通電期間の重なりがない通電パターンが可能な場合は、通電期間の重なりがない通電パターンも記憶される。通電期間の重なりは、たとえば１つ加熱手段に通電する期間が他の加熱手段に通電する期間と重なることである。通電期間のデューティあるいは駆動ディレイを変えることによって、通電期間の重なりを調整する。通電期間のデューティは、所定の周期で通電および非通電を繰り返すとき、通電期間を周期で除算した値を百分率で表したものである。駆動ディレイは、通電の開始を周期の開始時点から遅らせる遅延時間であり、周期に対する遅延時間の割合で表わされる。以下、「通電」を「点灯」ともいう。通電パターンの詳細については、図９を参照して後述する。
【０１６６】
パターン選択決定部５７は、出力決定部５５に接続されている。
パターン選択決定部５７は、パターン記憶部５８に記憶される複数の通電期間の重なりが小さくなる通電パターンの中から、出力決定部５５で決定した通電量に基づいて、通電パターンの１つを選択決定し、選択決定した通電パターンを出力決定部５５へ送る。たとえば、定格電力７００Ｗの加熱部材を点灯周期１秒で通電するとき、通電量３９９Ｗとするために、５７％のデューティの通電パターンを選択する。また、同じ定格７００Ｗの加熱部材を点灯周期１秒で通電するとき、通電量５６０Ｗとするために、８０％のデューティでの通電パターンを選択し、別の加熱部材として定格５００Ｗの加熱部材を点灯周期１秒で通電するとき、通電量４００Ｗとするために、８０％のデューティの通電パターンを選択する。この場合、通電期間の重なりは、６０％になる。出力決定部５５は、選択決定された通電パターンを受け取ると、受け取った通電パターンに則って、駆動制御部４１に駆動信号を送る。
【０１６７】
図６は、定着ユニット３０に備えられる温度制御部４２が実行する第１の温度制御処理の処理手順を示すフローチャートである。制御部４０は、たとえば、主制御部から定着処理の開始が知らされると、ステップＡ１に移る。
【０１６８】
ステップＡ１では、センサデータ入力部５１は、サーミスタ３５ａの検知信号を受け付け、この検知信号に基づいて第１検知温度を、所定の時間ごと、たとえば１秒ごとに検出する。ステップＡ２では、センサデータ入力部５１は、検出した第１検出温度を温度記憶部５２に記憶させる。
【０１６９】
ステップＡ３では、温度偏差算出部５３は、温度記憶部５２から第１検知温度および第２検知温度を読み出す。第２検知温度は、１秒前に記憶された第１検知温度であり、温度偏差算出部５３は、新たに第１検知温度を検出して温度記憶部５２に記憶するとき、温度記憶部５２に記憶されている第１検知温度を第２検知温度として温度記憶部５２に記憶する。ステップＡ４では、温度偏差算出部５３は、読み出した第１検知温度および第２検知温度に基づいて、第１温度偏差および第２温度偏差を算出し、出力決定部５５に出力する。
【０１７０】
ステップＡ５では、出力決定部５５は、温度偏差算出部５３によって算出された第１温度偏差および第２温度偏差の組み合わせに対応する後述する増減通電量を、テーブル記憶部５４に記憶している第１出力設定テーブルから読み出し、読み出した増減通電量に基づいて、加熱部材３２に対して制御すべき通電量である制御通電量を決定する。
【０１７１】
図７は、第１出力設定テーブル８１の一例を示す図である。第１出力設定テーブル８１は、テーブル記憶部５４に記憶されている。第１出力設定テーブル８１には、加熱部材３２ごとの基準通電量（以下「基準電力量」ともいう）と、第１温度偏差と第２温度偏差との組み合わせに応じて増減すべき通電量である増減通電量とが予め設定されている。増減通電量は、加熱部材３２に供給可能な通電量の最大値（以下「定格電力」ともいう）に対する相対値で表わされている。図７に示す第１出力設定テーブル８１の例では、増減通電量のみが、百分率の相対値で、第１温度偏差と第２温度偏差との組み合わせごとに示されており、基準通電量は省略されている。図７に示した第１出力設定テーブル８１は、複数の加熱手段に共通のテーブルであるが、第１温度偏差と第２温度偏差との組み合わせごとに示される増減通電量が、加熱手段ごとに異なる場合は、第１出力設定テーブル８１を加熱手段ごと設けておく。
【０１７２】
出力決定部５５は、第１出力設定テーブルから読み出した基準通電量に、第１出力設定テーブルから読み出した増減通電量を加減算した通電量を、加熱部材３２に対する制御通電量として決定する。
【０１７３】
たとえば、目標温度が１６５℃に設定されており、サーミスタ３５ａの検知温度、つまり第１検知温度が１６４℃、サーミスタ３５ａの１秒前の検知温度、つまり第２検知温度が１６９℃の場合、第１温度偏差＝第１検知温度−目標温度＝１６４−１６５＝−１℃となり、第２温度偏差＝第１検知温度−第２検知温度＝１６４−１６９＝−５℃となる。したがって、この場合、増減通電量は、図７に示した第１出力設定テーブルから、相対値５０％であり、加熱部材３２に対する制御通電量は、基準通電量に最大通電量の５０％を加算した値に設定される。すなわち、基準通電量が最大通電量の５０％に設定されている場合には、加熱部材３２に対する制御通電量は、５０％＋５０％＝１００％に決定される。
【０１７４】
また、目標温度が１６５℃に設定されており、サーミスタ３５ａの検知温度、つまり第１検知温度が１６３℃、サーミスタ３５ａの１秒前の検知温度。つまり第２検知温度が１６３℃の場合、第１温度偏差＝第１検知温度−目標温度＝１６３−１６５＝−２℃となり、第２温度偏差＝第１検知温度−第２検知温度＝１６３−１６３＝０℃となる。したがって、この場合、増減通電量は、図７に示した第１出力設定テーブルから、相対値１３％であり、加熱部材３２に対する制御通電量は、基準通電量に最大通電量の１３％を加算した値に設定される。すなわち、基準通電量が最大通電量の５０％に設定されている場合には、加熱部材３２に対する制御通電量は、５０％＋１３％＝６３％に設定される。
【０１７５】
出力決定部５５は、複数の加熱部材３２のそれぞれに対する制御通電量を決定すると、決定した制御通電量をパターン選択決定部５７へ送る。
【０１７６】
ステップＡ６では、パターン選択決定部５７は、出力決定部５５が決定した制御通電量を基に、パターン記憶部５８に記憶した複数の通電パターンの中から、各加熱部材の通電量にあった通電パターンをそれぞれ選択する。各加熱部材の通電量にあった通電パターンとは、各加熱部材の通電量になる通電パターン、または各加熱部材の通電量になる通電パターンがないときは、各加熱部材の通電量に最も近い通電量になる通電パターンのことである。
【０１７７】
具体的には、パターン選択決定部５７は、複数の加熱部材３２に対する制御通電量を基に、パターン記憶部５８から、これら複数の加熱部材３２に対する１つの通電パターンを選択して読み出す。たとえば、抵抗発熱層３２ａが抵抗発熱層３２ａ１で、抵抗発熱部３２ｇ１の点灯率が６３％、かつ抵抗発熱部３２ｇ２，３２ａｇ３の点灯率が２２．５％であり、３つの抵抗発熱部３２ｇ１〜３２ｇ３を点灯、つまり通電する場合、パターン選択決定部５７は、通電期間の重なりが少ない通電パターンとして、抵抗発熱部３２ｇ２，３２ａｇ３に対する駆動ディレイが通常５０％のところ、駆動ディレイ６５％の通電パターンを選択する。点灯率は、点灯周期に対する点灯時間の割合であり、この例では、百分率で表されている。駆動ディレイは、点灯の開始を点灯周期の開始時点から遅らせる遅延時間であり、点灯周期に対する遅延時間の割合で表わされ、この例では、百分率で表されている。そして、パターン選択決定部５７は、選択した通電パターンを電力制御部５６に送る。
【０１７８】
ステップＡ７では、電力制御部５６は、パターン選択決定部５７によって選択された通電パターンに従って、駆動制御部４１に駆動信号を出力する。すなわち、電力制御部５６は、パターン選択決定部５７から受け取った通電パターンに従って、駆動制御部４１に通電の指示を行い、駆動手段４３を介して電源回路４４から加熱部材３２への供給電力を制御する。
【０１７９】
図８は、電力制御部５６による通電量の制御波形の例を示す図である。図８（ａ）は、デューティ制御法による制御波形９１を示し、図８（ｂ）は、位相制御法による制御波形９２を示す。
【０１８０】
通電パターンは、デューティ制御または位相制御における所定の制御単位での通電時間を設定しているものである。図８（ａ）では、デューティ制御を用い、これに各通電パターンに応じた点灯周期単位の通電時間で制御し、図８（ｂ）では、各通電パターンに応じた、半波長単位の通電時間を制御する。定着装置３０は、通電時間を制御することによって、通電量、つまり単位時間当たりの発熱量を制御する。
【０１８１】
通電パターンに適用する制御方法には、たとえば３つの制御方法、具体的には、（１）デューティ制御のみで制御して、これに通電パターンを適用する制御方法、（２）位相制御のみで制御して、これに通電パターンを適用する制御方法、および（３）デューティ制御と位相制御との併用に対して通電パターンを適用する制御方法がある。（３）の制御方法では、デューティ制御で、点灯周期内での通電時間を設定し、位相制御で、その点灯時間中の半波長において、半波長単位の通電時間を設定し通電する。
【０１８２】
これらの制御方法は、制御する際の、通電状態が異なるので、過剰電流の抑制に対する効果も、それぞれ少しずつ異なる。したがって、通電状態が異なることによって、通電パターンの設定もそれぞれ異なる。
【０１８３】
（１）と（２）とは、ともに通電パターンとして、それぞれの加熱手段に対する通電時間の比率および駆動ディレイで設定される。（３）は、通電パターンとして、点灯周期内の通電時間、半波長単位の通電時間、および駆動ディレイで設定される。単位時間当たりの発熱量を変更するのに、点灯周期内の通電時間、および半波長単位の通電時間の２つのパラメータで設定することができるので、より柔軟な設定が可能であり、通電期間の重なりが完全になくせなくても、重なりの状態での過剰電流が少ないので、通電期間の重なりを許容できる範囲が広くなる。
【０１８４】
デューティ制御法では、電力制御部５６は、出力決定部５５によって決定された制御通電量に基づいて、加熱部材３２への通電をオン（以下「ＯＮ」という）にする通電時間と、加熱部材３２への通電をオフ（以下「ＯＦＦ」という）にする非通電時間との比（以下「デューティ」という））を決定し、加熱部材３２への通電をデューティ制御法によって制御する。たとえば、制御通電量が最大通電量に決定されている場合には、点灯周期（以下「インターバル時間」という）Ｔｉの全時間において通電をＯＮにする。また、制御通電量が最大通電量の６３％に決定されている場合には、図８（ａ）に示すように、インターバル時間Ｔｉ中の６３％に対応する時間Ｔｏｎだけ通電をＯＮにし、残り３７％に対応する時間Ｔｏｆｆでは通電をＯＦＦにする。
【０１８５】
複数の通電パターンは、デューティ制御と位相制御とで、異なる内容で独立している。加熱手段、たとえばヒータの通電量を制御する際に、デューティ制御と位相制御とでは、異なる制御方法である。仮に同じ通電比率、つまりデューティで駆動しても、デューティ制御は、ヒータに通電している全期間を制御するが、位相制御では、交流電源の各半周期内、たとえば５０Ｈｚであれば１０ｍｓ、６０Ｈｚであれば約８．３ｍｓの半周期内での位相角を制御する。位相角を制御することによって、電流の流れ方を変化させることができるので、それぞれの制御方法に応じて、過剰電流を抑制する最適な通電パターンも異なる。
【０１８６】
本実施形態では、加熱部材３２として抵抗性発熱体である抵抗発熱層３２ａを用いている。特に、抵抗性発熱体は、通電期間と非通電期間との繰り返しによる突入電流が、従来技術の定着装置の加熱手段として多用されているハロゲンランプに比べて小さいので、ちらつきの原因となるフリッカを防止し、それによる過剰電流も小さくすることができる。
【０１８７】
加熱部材３２への通電量の制御方法は、上述したようなデューティ制御法に限るものではなく、たとえば、電源回路４４から加熱部材３２に供給される交流電源電圧の位相を制御する位相制御法を用いてもよい。位相制御法では、電力制御部５６は、交流電圧の半波長ごとに通電時間を規定し、交流電圧の半波長ごとの通電時間に応じて、導通時間の位相角を制御して電力制御を行う。具体的には、図８（ｂ）に示すように、交流電圧の半波長の周期Ｔ１ごとに、通電時間Ｔ１ｏｎの間だけ通電をＯＮにし、非通電時間Ｔ１ｏｆｆの間だけ通電をＯＦＦにする。
【０１８８】
位相制御法では、ハロゲンランプのような誘導性発熱体の突入電流を抑えながら、電力制御を行うことができる。つまり、ハロゲンランプのような誘導性発熱体に対して、通電ＯＮと通電ＯＦＦとを短時間で切り換えると、誘導性負荷による電流変動が大きくなり、交流電源の大きな電圧変動を誘発するので、位相制御法は、このような誘導性発熱体を用いる場合の電力制御に好適である。
【０１８９】
さらに、上述したデューティ制御法と位相制御法とを組み合わせて、加熱部材３２に供給する電力量を制御してもよい。この場合、たとえば、出力決定部５５の決定した制御通電量に応じて、デューティ制御を行うか、位相制御を行うかを予め設定された条件に基づいて適宜選択するようにしてもよい。あるいは、インバータを用いて交流電圧を直流電圧に変換してパルス駆動する構成とし、出力決定部５５の決定した制御通電量に応じて交流電圧の振幅を制御するようにしてもよい。あるいはまた、パルス駆動するときの駆動信号のパルス幅もしくはパルス数などを制御することによって通電量を制御してもよい。
【０１９０】
ステップＡ８では、温度制御部４２は、定着処理が終了したか否かを判定する。主制御部から定着処理の終了が知らされていると、第１の温度制御処理を終了し、主制御部から定着処理の終了が知らされていないと、ステップＡ１に戻り、ステップＡ１〜Ａ７までの処理を繰り返す。
【０１９１】
図６に示したフローチャートでは、１つの加熱手段に対する第１の温度制御処理の処理手順を示したが、加熱手段が複数あるときは、同じ処理がそれぞれの加熱手段に対して、並列に行われる。加熱手段が複数ある場合については後述する。
【０１９２】
図９は、通電パターンの一例を示す図である。図９に示した通電パターンは、抵抗発熱層３２ａ１に対する通電パターンである。通電パターンは、位相制御またはデューティ制御において、ヒータ１を何％通電、ヒータ２を何％通電、および駆動ディレイを何％というように設定するパターンである。この通電パターンのこれらのパーセンテージ、つまり百分率に対応して、位相制御では、半波長単位の通電時間が設定され、デューティ制御では点灯周期単位の通電時間が設定される。ヒータ１は、たとえば抵抗発熱部３２ｇ１であり、ヒータ２は、たとえば抵抗発熱部３２ｇ２，３２ｇ３である。
【０１９３】
ヒータ１信号，ヒータ２信号は、電力制御部５６が駆動制御部４１を介して駆動手段４３に送る駆動制御信号であり、ヒータ１信号は、抵抗発熱部３２ｇ１への通電を制御する駆動制御信号であり、ヒータ２信号は、抵抗発熱部３２ｇ２，３２ｇ３への通電を制御する駆動制御信号である。図９（ａ）は、抵抗発熱部３２ｇ２，３２ｇ３に対する駆動ディレイが５０％の通電パターンであり、図９（ｂ）は、抵抗発熱部３２ｇ２，３２ｇ３に対する駆動ディレイが６５％の通電パターンである。
【０１９４】
図９（ａ）に示す通電パターンの場合、すなわち、抵抗発熱部３２ｇ１の点灯率が６３％、かつ抵抗発熱部３２ｇ２，３２ｇ３の点灯率が２２．５％であり、抵抗発熱部３２ｇ２，３２ｇ３に対する駆動ディレイＴｄ１が５０％の通電パターンの場合、抵抗発熱部３２ｇ２，３２ｇ３が導通を開始し始めた時から１３％の重なりが生じる。重なりは、ヒータ１信号がＯＮになっている期間Ｔｔｏｎ１と、ヒータ２信号がＯＮになっている期間Ｔｔｏｎ２とが重なっている期間Ｔｗであり、重なっている期間Ｔｗの点灯周期Ｔｔｓに対する割合で表わされる。図９（ａ）に示した例では、重なっている期間Ｔｗは、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間である。
【０１９５】
図９（ｂ）に示す通電パターンの場合、すなわち、抵抗発熱部３２ｇ１の点灯率が６３％、かつ抵抗発熱部３２ｇ２，３２ｇ３の点灯率が２２．５％であり、抵抗発熱部３２ｇ２，３２ｇ３に対する駆動ディレイＴｄ２が６５％の通電パターンの場合、ヒータ１信号がＯＮになっている期間Ｔｔｏｎ１と、ヒータ２信号がＯＮになっている期間Ｔｔｏｎ２との重なりは生じない。この場合、抵抗発熱部３２ｇ１の導通が終了した後、抵抗発熱部３２ｇ２，３２ｇ３が遅れて通電が開始され、点灯率２２．５％の通電が行なわれた後、１つの点灯周期Ｔｔｓが終了する。
【０１９６】
パターン記憶部５８には、図９（ａ）に示す通電パターンと図９（ｂ）に示す通電パターンとが記憶されており、パターン選択決定部５７は、これらの通電パターンのうち、通電期間の重なりがない通電パターン、通電期間の重なりがない通電パターンがないときは、通電期間の重なりが最も少ない通電パターンを選択する。パターン選択決定部５７が図９（ｂ）に示す通電パターンを選択することによって、図９（ａ）に示す通電パターンが選択されたときに発生する１３％分の重なりによる過剰電流が一時的に流れてしまうところを、通電期間の重なりをなくして、それぞれの加熱部材を駆動することができる。あるいは、通電期間の重なりがない通電パターンがないときは、パターン選択決定部５７が通電期間の重なりが最も少ない通電パターンを選択するので、通電期間の重なりをより少なくして、それぞれの加熱部材を駆動することができる。
【０１９７】
通電期間の重なりが小さい通電パターンとしては、たとえば、通電期間の重なり０％、３％、５％、８％および１０％の通電パターンがパターン記憶部５８に記憶される。通電期間の重なりは、重なっている期間を、通電の周期で除算して百分率で表している。このとき、それぞれ、ヒータ１とヒータ２との通電比率は異なる。通電比率は、デューティのことであり、画像形成装置１の動作状態で、必要とする電流量が異なるので、それぞれの動作状態によって、過剰電流の程度も異なり、それぞれの動作状態に合わせて最適な動作になるようにするために、通電期間の重なりが小さくなる複数の通電パターンを設けている。ここで、通電期間の重なりが小さいとは、当初の基本となる通電条件での通電期間の重なりに比べて小さいという意味で、必ずしも１つに限定されるものではない。
【０１９８】
パターン記憶部５８は、複数の通電パターンを記憶しておく際に、通電パターンを記憶する順序を、通電期間の重なりの小さい順に並べて記憶する。また、優先度の高い加熱手段の順に並べて記憶しておいてもよいし、さらに通電比率順に並べて記憶しておいてもよいし、通電期間の重なりが小さい順に並べておくとともに、点灯制御する際に、容易に選択することができる順序で記憶しておいてもよい。
【０１９９】
通電パターンは、図９に示すように、複数の加熱手段、たとえばヒータ１およびヒータ２への通電時間、通電比率、つまりデューティ、および駆動ディレイなどによって定義されるパターンである。すなわち、通電パターンに定義されているそれぞれのヒータへの通電比率によって、個々のヒータの発熱量が決まり、それによる電流量が決まる。通電パターンに定義されている駆動ディレイによって、基準とするヒータの駆動開始から遅れて、他のヒータが駆動させる。通電パターンに定義される通電時間、通電比率および駆動ディレイは、制御周期内での電流量を可能な限り平均化して、ヒータの駆動による過剰電流を抑制することができるように定義される。各ヒータへの通電時間、通電比率および駆動ディレイは、１組のセットとして扱い、動作モード、および時々刻々変化させるための通電量の設定に併せて、複数の通電パターンを予めパターン記憶部に記憶させておく。
【０２００】
通電パターンとしては、図９に示した通電パターンが１つの例である。図９に示した通電パターンは、各ヒータへの通電比率、つまりデューティ、および駆動ディレイを規定したものである。図９に示した通電パターンでは、各ヒータへの通電比率は同じで、駆動ディレイの異なる通電パターンを切り換えて用いる例である。
【０２０１】
パターン記憶部５８は、図４（ｂ）に示した抵抗発熱層３２ａ２のように、抵抗発熱層３２ａ２が分岐している場合は、分岐している分岐部ごとに通電パターンを記憶する。この場合、分岐している分岐部それぞれが加熱手段である。
【０２０２】
通電比率が異なるパターンとしては、たとえば、通電パターン１として、ヒータ１の通電比率が６０％で、ヒータ２の通電比率が５０％で、駆動ディレイが５０％で、点灯重なりが１０％の通電パターン、通電パターン２として、ヒータ１の通電比率が５５％で、ヒータ２の通電比率が４５％で、駆動ディレイが５０％で、点灯重なりが０％の通電パターン、通電パターン３として、ヒータ１の通電比率が６０％で、ヒータ２の通電比率が４５％で、駆動ディレイが５０％で、点灯重なりが５％の通電パターン、通電パターン４として、ヒータ１の通電比率が６０％で、ヒータ２の通電比率が４０％で、駆動ディレイが６０％で、点灯重なりが０％の通電パターン、通電パターン５として、ヒータ１の通電比率が６０％で、ヒータ２の通電比率が４５％で、駆動ディレイが６０％で、点灯重なりが５％の通電パターンなどがある。点灯重なりは、通電期間の重なりのことである。
【０２０３】
パターンの差は、僅かであるが、点灯重なりの大小、通電比率の大小、および各ヒータの定格値などを考慮して設定することによって、過剰電流抑制の効果が得られる。また、ヒータの点灯時の優先度を設けて、優先度を考慮して通電パターンを設定しておくことも可能である。
【０２０４】
また、パターン記憶部５８は、「デューティの点灯周期を変更して設定」された通電パターン、「位相制御における位相角を変更して設定」された通電パターン、「複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、それぞれのデューティの値を補正して設定」された通電パターン、「複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、スローアップおよびスローダウンを行うときの位相角を変更して設定」された通電パターン、「複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、半波長単位あるいは全波長単位で間引く時の間引きパターンを変更して設定」された通電パターン、「複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、複数の加熱手段に供給する電圧値の変更状態を設定」された通電パターン、および「複数組み合わせて設定」された通電パターンなどの通電パターンも記憶する。
【０２０５】
「デューティの点灯周期を変更して設定」された通電パターンは、たとえば、通常の点灯周期が１秒のところを、１．５秒として、各々の加熱手段の通電パターンを変更して設定された通電パターンである。
【０２０６】
「位相制御における位相角を変更して設定」された通電パターンは、通電期間の重なりが小さくなる通電パターンを選択して、実際に通電するときの制御方法が位相制御を用いる場合に、通電のデューティではなく、その位相角を変更して設定された通電パターンであり、重なりを小さくし、過剰電流を抑制することができる。この通電パターンの例としては、上述したデューティ制御の場合との通電パターンの例と同様である。
【０２０７】
「複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、それぞれのデューティの値を補正して設定」された通電パターンは、それぞれの加熱手段の通電パターンとして設定されたデューティに対して、デューティの値そのものを設定するのではなく、−○○％〜＋△△％というように、補正するデューティ値で、通電期間の重なりが小さくなる通電パターンを設定した通電パターンである。たとえば、通電パターンＡ’１については、ヒータ１は補正するデューティ値が０％で、ヒータ２は補正するデューティ値が−１０％で、駆動ディレイは５０％という通電パターンである。通電パターンＡ’２については、ヒータ１は補正するデューティ値が−５％で、ヒータ２は補正するデューティ値が−７％で、駆動ディレイ：５５％という通電パターンである。通電パターンＡ’３については、ヒータ１は補正するデューティ値が−３％で、ヒータ２は補正するデューティ値が−５％で、駆動ディレイ：６０％という通電パターンである。
【０２０８】
「複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、スローアップおよびスローダウンを行うときの位相角を変更して設定」された通電パターンは、後述する図１９に示すように、通電開始時のスローアップ、および通電終了時のスローダウン制御のときの通電パターンである。具体的には、一定の位相角になるまで位相角を少しずつ大きく、あるいは一定の位相角から少しずつ小さく位相制御する際、通電期間の重なりが小さくなるように、位相角の値および通電を開始するタイミングを変更した通電パターンである。非通電期間に、重なりのある通電期間分を割り振るようにすることによって、通電時の電流が平準化され、過剰電流が流れている時間を低減する、あるいは無くすことができる。
【０２０９】
「複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、半波長単位あるいは全波長単位で間引く時の間引きパターンを変更して設定」された通電パターンは、後述する図１９で説明するように、特定の半波長の通電を意図的に非導通として、他の加熱手段の通電に割り振り、電流の平準化を意図している通電パターンである。
【０２１０】
また、「複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、複数の加熱手段に供給する電圧値の変更状態を設定」された通電パターンは、通電時間およびその通電の開始のタイミングだけでなく、過剰電流が流れてしまうような状況で、加熱手段に印加する電圧値を、１００Ｖから、たとえば８０Ｖあるいは７０Ｖに変更して、電流の平準化を意図している通電パターンである。そして、それに加えてデューティの値を変更することも併用したり、上記のその他方法も併用したりして、過剰電流を抑制する。 パターン記憶部５８は、上述した通電パターンを複数組み合わせて設定された通電パターンを記憶することも可能である。
【０２１１】
また、パターン記憶部５８は、複数の加熱手段のうち２つの加熱手段、たとえば抵抗発熱部とハロゲンヒータとを選択し、選択した２つの加熱手段について、複数の通電パターンを記憶する。
【０２１２】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、パターン記憶部５８に記憶される駆動ディレイ増減幅、駆動ディレイの値および点灯周期の増減幅の例を示す図である。パターン記憶部５８には、基本となる通電パターンよりも通電期間の重なりが小さくなる通電パターンが記憶される。
図１０Ａ（ａ）は、基本となる通電パターンＡに対応する通電期間の重なりが小さくなる通電パターン９１ａ、および駆動ディレイの増減幅９１ａを示す図である。基本となる通電パターンＡに対応する通電期間の重なりが小さくなる通電パターン９１ａには、通電パターンＡ’１〜Ａ’５が記載され、それぞれ駆動ディレイが「５０％」、「４０％」、「５５％」、「６０％」および「６５％」である。また、抵抗発熱部３２ｇ１〜３２ｇ３に対する通電期間が、通電パターンごとに示されるが、図１０Ａでは、具体的な通電期間の記載は省略している。駆動ディレイの増減幅９２ａは、駆動ディレイとして増減可能な値を百分率表示で示している。具体的には、駆動ディレイとして増減可能な値は、「−１０％」、「−７．５％」、「−５％」、「−２．５％」、「０％」、「＋２．５％」、「＋５％」、「＋７．５％」および「＋１０％」のうちのいずれかである。
【０２１３】
駆動ディレイは、通電パターンごとに設定されている駆動ディレイの値を用いてもよいし、基本となる通電パターンの駆動ディレイに対して、駆動ディレイの増減幅９２ａに示される増減幅で増減してもよいし、通電パターンごとに設定されている駆動ディレイの値に対して、駆動ディレイの増減幅９２ａに示される増減幅で増減してもよい。通電期間の重なり程度に合わせて調整することは可能である。
【０２１４】
図１０Ａ（ｂ）は、基本となる通電パターンＢに対応する通電期間の重なりが小さくなる通電パターン９１ｂ、および駆動ディレイの増減幅９２ｂを示す図であり、図１０Ａ（ｃ）は、基本となる通電パターンＣに対応する通電期間の重なりが小さくなる通電パターン、９１ｃおよび駆動ディレイの増減幅９２ｃを示す図であり、図１０Ａ（ａ）と同様な値が示されている。
【０２１５】
図１０Ａ（ｄ）は、点灯周期の増減幅９３を示す図である。点灯周期の増減幅９３は、点灯周期として増減可能な値を百分率表示で示している。具体的には、点灯周期として増減可能な値は、「−１０％」、「−５％」、「０％」、「＋５％」、「＋１０％」、「＋１５％」、「＋２０％」および「＋２５％」のうちのいずれかである。
【０２１６】
図１０Ｂ（ｅ）は、抵抗発熱部３２ｇ１の駆動ディレイの増減値を定格電力と通電量との組み合わせについての通電パターン９４ａを示した図である。図１０Ｂ（ｆ）は、抵抗発熱部３２ｇ２の駆動ディレイの増減値を定格電力と通電量との組み合わせについての通電パターン９４ｂを示した図である。図１０Ｂ（ｇ）は、抵抗発熱部３２ｇ３の駆動ディレイの増減値を定格電力と通電量との組み合わせについての通電パターン９４ｃを示した図である。
【０２１７】
定格電力１は、たとえばＡ地域向けの定格電力であり、定格電力２は、たとえばＢ地域向けの定格電力であり、定格電力３は、たとえばＣ地域向けの定格電力である。通電量１〜５は、出力決定部５５によって決定された制御通電量に対応する通電量の例示である。
【０２１８】
図１０Ｂ（ｅ）に示した通電パターン９４ａでは、定格電力１〜３に対する駆動ディレイの増減値は、それぞれ通電量１のとき、「−１０％」、「−１２％」、「−１５％」であり、通電量２のとき、「−４％」、「−６％」、「−７％」であり、通電量３のとき、「＋２％」、「±０％」、「−２％」であり、通電量４のとき、「＋５％」、「＋１％」、「＋２％」であり、通電量５のとき、「＋８％」、「＋６％」、「＋８％」である。
【０２１９】
図１０Ｂ（ｆ）に示した通電パターン９４ｂでは、定格電力１〜３に対する駆動ディレイの増減値は、それぞれ通電量１のとき、「−１５％」、「−１７％」、「−２０％」であり、通電量２のとき、「−８％」、「−７％」、「−１０％」であり、通電量３のとき、「＋４％」、「±０％」、「−５％」であり、通電量４のとき、「＋４％」、「＋３％」、「±０％」であり、通電量５のとき、「＋６％」、「＋８％」、「＋５％」である。
【０２２０】
図１０Ｂ（ｇ）に示した通電パターン９４ｃでは、定格電力１〜３に対する駆動ディレイの増減値は、それぞれ通電量１のとき、「−８％」、「−１２％」、「−１５％」であり、通電量２のとき、「−７％」、「−６％」、「−１０％」であり、通電量３のとき、「−５％」、「−２％」、「−５％」であり、通電量４のとき、「−２％」、「＋２％」、「±０％」であり、通電量５のとき、「＋２％」、「＋４％」、「＋５％」である。
【０２２１】
駆動ディレイの変更だけでは通電期間の重なりを完全になくすことは困難な場合がある。たとえば、いずれの加熱部材の定格電力も大きいために、いずれの加熱部材も大きなデューティで駆動しなければならない場合、いずれの加熱部材への通電期間も、他の加熱部材への非通電期間期間よりも長いので、いくら駆動ディレイを大きくしても、重なりを完全になくすことは困難である。
【０２２２】
そこで、駆動ディレイの変更による通電期間の重なりの低減の他に、点灯周期の変更も併用して、通電期間の重なりをさらに低減するような通電パターンを設定する。
【０２２３】
パターン記憶部５８は、複数の加熱手段、たとえばヒータを点灯させる状態、あるいは２つのヒータのうち１つを点灯させ、他を消灯させる状態、および点灯させる場合の通電量に応じて、通電パターンを複数記憶している。状態が変化した場合は、変化後の状態について、通電期間の重なりが小さくなる通電パターンに切り換えて制御する。
【０２２４】
すなわち、変化前の基本となる通電パターン、たとえば通電パターンＡが一旦決定した後、通電パターンＡよりも通電期間の重なりが小さくなる通電パターン、たとえば通電パターンＡ’２を選択して制御する。次に、点灯状態などが変化して、基本となる通電パターンが、変化前の通電パターンＡから通電パターンＢに変化すると、通電パターンＢよりも通電期間の重なりが小さくなる通電パターン、たとえば通電パターンＢ’３を選択して制御する。ここで、変化後の通電期間の重なりが小さくなるパターンを選択するとき、制御が複雑にならないように、通電パターンＡ’２を元にするのではなく、通電パターンＢを元にして、その通電パターンＢでの通電期間の重なりが小さくなるパターンを選択する。
【０２２５】
具体的には、たとえば、通電パターン変化前の例としては、定着装置の通電量が当初１Ｗのとき、基本となる変化前の通電パターンは、通電パターンＡであり、ヒータ１の通電比率が６０％で、ヒータ２の通電比率が５０％で、駆動ディレイが５０％で、点灯重なりが０％である。通電パターンＡよりも通電期間の重なりが小さくなる通電パターンは、通電パターンＡ’２であり、ヒータ１の通電比率が５５％で、ヒータ２の通電比率が４５％で、駆動ディレイが５５％で、点灯重なりが０％である。そして、通電状態が変化して、通電量が２Ｗになったとき、通電パターン変化後の例としては、基本となる変化後の通電パターン（変化後の当初の通電パターン）は、通電パターンＢであり、ヒータ１の通電比率が７０％で、ヒータ２の通電比率が４０％で、駆動ディレイが５０％で、点灯重なりが２０％）である。通電パターンＢよりも通電期間の重なりが小さくなる通電パターンは、通電パターンＢ’３であり、ヒータ１の通電比率が６５％で、ヒータ２の通電比率が４０％で、駆動ディレイが６０％で、点灯重なりが５％）である。
【０２２６】
図１０Ａ（ａ）に示した通電パターンは、１つの通電パターン群を形成し、図１０Ａ（ｂ）に示した通電パターンは、１つの通電パターン群を形成し、図１０Ａ（ｃ）に示した通電パターンは、１つの通電パターン群を形成する。このように、通電に用いる複数の加熱手段の点灯条件の組み合わせ、定着装置の動作モード、画像形成装置１のオプションの利用状況、および画像形成装置１の動作モードなどに応じて、通電パターン群を複数記憶しておき、これらの状況に応じて、通電パターン群を切り換えて用いる。複数の通電パターン群を記憶しておくことによって、通電パターン群を１つしか記憶してない場合に比べて、柔軟な通電制御を行うことができ、優先度の低い加熱手段への影響を少なくすることができ、定着性能の低下を可能な限り小さくしつつ、過剰電流を抑制することができる。
【０２２７】
パターン記憶部５８は、これら複数の通電パターン群を記憶しておき、パターン選択決定部５７が、出力決定部５５からの情報を基にして、複数の通電パターン群の中から、対応する通電パターン群を選択し、更に選択した通電パターン群の中から、通電期間の重なりが小さくなる通電パターンを選択して、これを通電制御に用いる。
【０２２８】
パターン選択決定部５７は、異なる２つの加熱手段の組み合わせの中から、加熱手段の選択状態に対応して、複数の通電パターン群から１つの通電パターン群を選択する。異なる２つの加熱手段の組み合わせとは、複数の加熱手段、たとえばヒータ１、ヒータ２、ヒータ３およびヒータ４の４つの加熱手段がとある場合、４つの加熱手段の内の２つの加熱手段を駆動するとき、その２つの加熱手段を選択する組み合わせのことであり、その組み合わせは、複数ある。パターン記憶部５８は、そのそれぞれの組み合わせに対して、通電パターン群を対応させて記憶する。加熱手段の選択状態とは、どの過熱手段を通電に使用するか選択した状態のことである。複数の加熱手段が設けられていいても、常に全てに通電する訳ではなく、表面温度の到達状態および許容される通電量などに応じて、必要な加熱手段を適宜選択して通電する。
【０２２９】
図１１は、抵抗発熱部３２ｇ１〜３２ｇ３への通電パターンの他の例を示す図である。図９に示した例と同様に、ヒータ１信号，ヒータ２信号は、電力制御部５６が駆動制御部４１を介して駆動手段４３に送る駆動制御信号であり、ヒータ１信号は、抵抗発熱部３２ｇ１への通電を制御する駆動制御信号であり、ヒータ２信号は、抵抗発熱部３２ｇ２，３２ｇ３への通電を制御する駆動制御信号である。図１１に示す通電パターンは、点灯周期の変更も併用して、通電期間の重なりをさらに低減した通電パターンである。
【０２３０】
図１１（ａ）に示した例では、ヒータ１信号がＯＮになっている期間Ｔｔｏｎ１と、ヒータ２信号がＯＮになっている期間Ｔｔｏｎ２とは、期間Ｔｗで重なっている。このとき、点灯周期はＴｔｓ１であり、駆動ディレイはＴｄ１である。図１１（ｂ）に示した例では、点灯周期Ｔｔｓ２を図１１（ａ）に示した点灯周期Ｔｔｓ１に時間ΔＴｓを加算した値とするとともに、駆動ディレイＴｄ２を図１１（ａ）に示した駆動ディレイＴｄ１に時間ΔＴｓを加算した値とすることによって、ヒータ１信号がＯＮになっている期間Ｔｔｏｎ１と、ヒータ２信号がＯＮになっている期間Ｔｔｏｎ２とが重なっている期間Ｔｗを「０」としている。
【０２３１】
このように、点灯周期の変更も併用する場合、それぞれの加熱部材の通電期間と点灯時の電力との積、すなわち、電力量が、変更の前後で、略同等になるようにする。変更の前後で電力量を略同等にすることによって、加熱部材が発生する熱も、略同等にすることができ、温度の低下を引き起こさずに、通電期間の重なりによる過剰電流も低減することができるようになる。図１１示した通電パターンは、駆動ディレイおよび点灯周期の変更によって、通電期間の重なりを低減したが、前述した位相制御による電力制御を併用することもできる。
【０２３２】
図６に示した第１の温度制御処理では、加熱部材３２の抵抗発熱層３２ａについて説明したが、温度制御部４２は、ヒータランプ３６についても同様の方法で温度制御行う。たとえば、図２に示した加圧ローラ３４に内包するヒータランプ３６の場合は、センサデータ入力部５１は、サーミスタ３５ｃの検知信号を受け付けて第３検知温度を検出し、検出した第３検出温度を温度記憶部５２に記憶させる。温度偏差算出部５３は、温度記憶部５２から第３検知温度および第４検知温度を読み出し、これら各検知温度に基づいて第３温度偏差および第４温度偏差を算出する。出力決定部５５は、テーブル記憶部５４に記憶している第２出力設定テーブルから、第３温度偏差および第４温度偏差の組み合わせに対応する増減通電量を読み出し、読み出した増減通電量に基づいて制御通電量を決定する。パターン選択決定部５７は、決定された制御通電量と他の加熱部材の制御通電量とから、通電パターンを選択決定する。電力制御部５６は、選択設定された通電パターンに基づいて電源回路４４からヒータランプ３６および各加熱部材への通電量を制御する。
【０２３３】
図２示した定着ユニット３０の構成では、定着部材である定着ベルト３３を、定着ローラ３１と加熱部材３２とで懸架したベルト定着方式について説明したが、このベルト定着方式に限定されるものではなく、たとえば、図１２に示すような定着ユニット３０ａの構成にも適用することができる。
【０２３４】
図１２は、定着ユニットの他の例である定着ユニット３０ａの構成を示す断面図である。
【０２３５】
図２に示した定着ユニット３０では、定着ベルト３３を、定着ベルト３３を加熱する加熱部材３２と、加圧部材である加圧ローラ３４と、定着ベルト３３とニップ部を形成する定着ローラ３１とで懸架しているが、図１２に示す定着ユニット３０ａでは、定着ローラ３１を廃止し、定着ベルト３３を懸架する構成を用いずに、定着ベルト３３ａのニップ部の内面側に加熱部材３２１を配置した構成である。
【０２３６】
図１２に示した定着ユニット３０ａの加熱部材３２１は、面状発熱体３２１ａおよび給電端子３２１ｂを含んで構成される。面状発熱体３２１ａは、平板状、すなわち図４（ａ）〜（ｃ）に示した抵抗発熱層３２ａの平板状の形状そのものであり、加熱部材３２１は、耐熱樹脂ホルダで保持されて、定着ベルト３３ａを介して加圧ローラ３４に圧接され、定着ベルト３３ａと加圧ローラ３４との間のニップ部に記録材を挟持搬送する。
【０２３７】
図１２に示した定着ユニット３０ａも、上述した制御部４０が加熱部材３２１への通電を、定着ユニット３０の場合と同様に制御する構成であり、その作用および効果も定着ユニット３０の場合と同様である。
【０２３８】
図１３は、定着ユニットの他の例である定着ユニット３０ｂの構成を示す断面図である。説明の便宜上、図２に示した定着ユニット３０と同様の機能を有する部材については定着ユニット３０の部材と同じ参照符を付し、重複を避けるために、その説明を省略する。定着装置３０ｂは、図２に示した定着装置３０に代えて画像形成装置１に備えられるものである。
【０２３９】
定着装置３０ｂは、図２に示した定着装置３０における加熱部材３２に代えて、加熱部材である加熱ローラ１３２を備えており、加熱ローラ１３２の内部にハロゲンランプなどからなる中央加熱部材であるヒータランプ１３３ａおよび端部加熱部材であるヒータランプ１３３ｂを備えている。
【０２４０】
加熱ローラ１３２は、たとえば、外径２８ｍｍ、かつ肉厚０．５ｍｍのアルミニウムからなる中空円筒状のローラ部材である。加熱ローラ１３２の両端部は、耐熱樹脂製の断熱ブッシュおよびボールベアリングからなる支持部材によって、回転可能に保持されている。この支持部材は、定着ローラ３１から遠ざかる方向にバネなどの付勢部材によって付勢されたフレームに固定されている。付勢部材によって付勢されているので、定着ローラ３１および加熱ローラ１３２に張架される定着ベルト３３に所定の張力が付与されるようになっている。定着ベルト３３に所定の張力が付与されるようになっているので、定着ローラ３１が回転駆動されて定着ベルト３３が定着ローラ３１に従動回転すると、加熱ローラ１３２が定着ベルト３３に従動回転するようになっている。
【０２４１】
加熱ローラ１３２の内部には、ヒータランプ１３３ａ，１３３ｂが配置されている。ヒータランプ１３３ａは、加熱ローラ１３２の軸方向中央部の所定幅の領域に設けられており、ヒータランプ１３３ｂは、加熱ローラ１３２の軸方向両端部の所定幅の領域に設けられている。サーミスタ３５ａは、定着ベルト３３および加熱ローラ１３２を介してヒータランプ１３３ａに対向する位置に配置されており、サーミスタ３５ｂは、定着ベルト３３および加熱ローラ１３２を介してヒータランプ１３３ｂに対向する位置に配置されている。
【０２４２】
ヒータランプ１３３ａ，１３３ｂの動作は、温度制御部４２によって制御される。具体的には、温度制御部４２は、電源回路４４からヒータランプ１３３ａ，１３３ｂに供給、つまり通電する電力を制御する。ヒータランプ１３３ａ，１３３ｂは、電源回路４４から供給される電力に応じて発光し、ヒータランプ１３３ａ，１３３ｂから赤外線が放射される。ヒータランプ１３３ａ，１３３ｂから放射される赤外線によって、加熱ローラ１３２の内周面が赤外線を吸収して加熱され、加熱ローラ１３２全体が加熱される。ヒータランプ１３３ａ，１３３ｂが放射する赤外線を吸収しやすくするために、加熱ローラ１３２の内面に赤外線の波長域に良好な吸収特性を有する耐熱黒色塗料が塗布されてもよい。
【０２４３】
図１４は、定着ユニット３０ｂに備えられる温度制御部４２が実行する第２の温度制御処理の処理手順を示すフローチャートである。制御部４０は、たとえば、主制御部から定着処理の開始が知らされると、ステップＢ１に移る。ステップＢ１〜Ｂ４の処理は、図６に示したステップＡ１〜Ａ４の処理と同様であり、重複を避けるために、説明は省略する。図１４に示す第２の温度制御処理では、第２温度検知温度を１．５秒前の検知温度としている。
【０２４４】
ステップＢ５では、ステップＢ４で温度偏差算出部５３が第１温度偏差および第２温度偏差を算出した後、出力決定部５５は、テーブル記憶部５４に記憶させている出力設定テーブルである後述するレベル変更値テーブルから第１温度偏差および第２温度偏差の組み合わせに対応する後述するレベル変更値を読み出す。
【０２４５】
ステップＢ６では、出力決定部５５は、テーブル記憶部５４に記憶させている出力規定テーブルに示される現在の位置に対応するレベルに対して、ステップＢ５で読み出したレベル変更値だけ変更したレベルの位置に、現在の位置を変更するとともに、変更後の現在の位置に対応するレベルの出力値を、テーブル記憶部５４に記憶させている出力規定テーブルから読み出し、読み出した出力値を制御通電量として決定する。出力値は、電力量である。
【０２４６】
図１５は、出力規定テーブルおよびレベル変更値テーブルの例を示す図である。出力規定テーブルは、ヒータランプごとの複数の出力規定テーブルを含み、テーブル記憶部５４に記憶されている。
【０２４７】
図１５（ａ）は、ヒータランプ１３３ａについての出力規定テーブルである第１出力規定テーブル８２の一例を示す。図１５（ａ）に示した第１出力規定テーブル８２は、レベル、出力値および位置の３つの項目についてのテーブルである。レベルは、ヒータランプ１３３ａに対する通電量を定格電力に対する割合に応じて分割する１５段階のレベルを示す。出力値は、ヒータランプ１３３ａに対する通電量を、定格電力に対する割合に応じて分割した通電量の値をレベルに応じて示している。出力値は、定格電力に対する百分率で示されている。位置は、前回ヒータランプへの通電量がいずれのレベルに設定されたかを示し、白い丸印が、該当するレベルに対応する位置に示される。
【０２４８】
図１５（ａ）に示した第１出力規定テーブル８２では、レベルには、「１」〜「１５」のレベルが下降順にしめされている。出力値には、レベル「１５」が「１００」、レベル「１４」が「７５」、レベル「１３」が「７０」、ベル「１２」が「６０」、レベル「１１」が「５０」、レベル「１０」が「３５」、レベル「９」が「３０」、レベル「８」が「２８」、レベル「７」が「２５」、レベル「６」が「２１」、レベル「５」が「１０」、レベル「４」が「７」、レベル「３」が「５」、レベル「２」が「３」、レベル「１」が「０」である。位置は、レベル「１１」に対応する位置に白い丸印が示されている。すなわち、前回設定されたヒータランプ１３３ａへの通電量は、定格電力の５０％に相当するレベル１１である場合の例を示している。
【０２４９】
レベル変更値テーブルは、中央部用テーブルである第１レベル変更値テーブル、加圧部材用テーブルである第２レベル変更値テーブル、および端部用テーブルである第３レベル変更値テーブルを含み、テーブル記憶部５４に記憶されている。
【０２５０】
中央部用テーブルである第１レベル変更値テーブルは、目標温度と現在の第１検知温度との温度偏差である第１温度偏差と、所定時間前の第２検知温度と現在の検知温度との温度偏差である第２温度偏差との組み合わせごとに、対応する通電量のレベル変更値が設定されたレベル変更値テーブルである。加圧部材用テーブルである第２レベル変更値テーブルは、目標温度と現在の第３検知温度との温度偏差である第３温度偏差と、所定時間前の第４検知温度と現在の検知温度との温度偏差である第４温度偏差との組み合わせごとに、対応する通電量のレベル変更値が設定されたレベル変更値テーブルである。端部用テーブルである第３レベル変更値テーブルは、目標温度と現在の第５検知温度との温度偏差である第５温度偏差と、所定時間前の第６検知温度と現在の検知温度との温度偏差である第６温度偏差との組み合わせごとに、対応する通電量のレベル変更値が設定されたレベル変更値テーブルである。
【０２５１】
図１５（ｂ）は、第１温度偏差と第２温度偏差との組み合わせに応じたヒータランプ１３３ａに対する通電量のレベル変更値が設定された第１レベル変更値テーブル８３の一例を示す。たとえば、定着ベルト３３の目標温度が１６５℃に設定されており、サーミスタ３５ａの検知温度である第１検知温度が１６１℃であり、サーミスタ３５ａについて、第１検知温度のうち第２検知温度とすべき時間である所定時間、たとえば１．５秒前の検知温度である第２検知温度が１６５℃であり、現在のヒータランプ１３３ａへの通電量がレベル１１、つまり定格電力の５０％である場合、図１５（ｂ）に示すレベル変更値テーブルからレベル変更値は「２」なので、図１５（ａ）に示す出力規定テーブルに基づいてレベル１１をレベル１３に変更する。これにより、ヒータランプ１３３ａへの通電量はレベル１３に対応する定格電力の７０％に変更される。
【０２５２】
また、定着ベルト３３の目標温度が１７０℃に設定されており、サーミスタ３５ａの検知温度である第１検知温度が１７２℃であり、サーミスタ３５ａの前記所定時間前の検知温度である第２検知温度が１６５℃であり、現在のヒータランプ１３３ａへの通電量がレベル７、つまり定格電力の２５％である場合、図１５（ｂ）に示すレベル変更値テーブルからレベル変更値は「−１」なので、図１５（ａ）に示す出力規定テーブルに基づいてレベルをレベル６に変更する。これにより、ヒータランプ１３３ａへの通電量はレベル６に対応する定格電力の２１％に変更される。
【０２５３】
なお、現在のレベル数にレベル変更値テーブルから読み出したレベル変更値を加算するとレベルの値の最大値、たとえば図１５（ａ）に示した例の場合「１５」を上回る場合には変更後のレベルの値を最大値、つまり「１５」に設定し、レベルの値の最小値、たとえば図１５（ａ）に示した例の場合「１」を下回る場合には変更後のレベルの値を最小値、つまり「１」に設定する。
【０２５４】
ステップＢ７では、パターン選択決定部５７は、出力決定部５５が決定した制御通電量を基に、パターン記憶部に記憶した複数の通電期間の重なりが小さくなる通電パターンの中から、複数の加熱部材の通電量にあった通電パターンを選択する。ステップＢ８では、電力制御部５６は、パターン選択決定部５７によって選択された通電パターンに従って駆動制御部４１に駆動信号を出力する。ステップＢ９では、温度制御部４２は、が終了したか否かを判定する。主制御部から定着処理の終了が知らされていると、第２の温度制御処理を終了し、主制御部から定着処理の終了が知らされていないと、ステップＢ１に戻り、ステップＢ１〜Ｂ８までの処理を繰り返す。
【０２５５】
温度制御部４２は、ヒータランプ１３３ｂおよびヒータランプ３６に対する温度制御についても、ヒータランプ１３３ａに対する温度制御と同様の方法で行う。
【０２５６】
すなわち、図１３に示した定着ユニット３０ｂの構成では、センサデータ入力部５１は、サーミスタ３５ａ〜３５ｃの検知信号を受け付け、これら各検知信号に基づいて、サーミスタ３５ａの検知温度である第１検知温度、サーミスタ３５ｂの検知温度である第３検知温度、およびサーミスタ３５ｃの検知温度である第５検知温度をそれぞれ検出する。そして、検出した第１検知温度、第３検知温度および第５検知温度を温度記憶部５２に記憶させる。
【０２５７】
次に、温度偏差算出部５３は、温度記憶部５２から第１検知温度、および所定時間前、たとえば１．５秒前の第１検知温度である第２検知温度を読み出し、読み出した第１検知温度および第２検知温度に基づいて、第１温度偏差および第２温度偏差を算出し、算出した第１温度偏差および第２温度偏差を出力決定部５５に送る。同様に、温度偏差算出部５３は、温度記憶部５２から第３検知温度および所定時間前の第３検知温度である第４検知温度を読み出し、読み出した第３検知温度および第４検知温度に基づいて、第３温度偏差および第４温度偏差を算出し、算出した第３温度偏差および第４温度偏差を出力決定部５５に送る。また同様に、温度偏差算出部５３は、温度記憶部５２から第５検知温度および所定時間前の第５検知温度である第６検知温度を読み出し、読み出した第５検知温度および第６検知温度に基づいて、定着ベルト３３の目標温度と第５検知温度との偏差である第５温度偏差、および第５検知温度と第６検知温度との偏差である第６温度偏差を算出し、算出した第５温度偏差および第６温度偏差を出力決定部５５に送る。
【０２５８】
次に、出力決定部５５は、温度偏差算出部５３から受け取った第１温度偏差および第２温度偏差の組み合わせに基づいて、ヒータランプ１３３ａに供給する電力量を決定し、第３温度偏差および第４温度偏差の組み合わせに基づいて、ヒータランプ３６に供給する電力量を決定し、第５温度偏差および第６温度偏差の組み合わせに基づいて、ヒータランプ１３３ｂに供給する電力量を決定する。
【０２５９】
具体的には、出力決定部５５は、第１温度偏差と第２温度偏差との組み合わせに応じたレベル変更値を第１レベル変更値テーブル８３から読み出し、第１出力規定テーブルにおける現在のレベルを、このレベル変更値分だけ変更するとともに、ヒータランプ１３３ａに対する通電量を変更後のレベルに応じた通電量に変更して制御通電量とする。同様に、出力決定部５５は、第３温度偏差と第４温度偏差との組み合わせに応じたレベル変更値を第２レベル変更値テーブルから読み出し、ヒータランプ３６に対応する出力規定テーブルである第２出力規定テーブルにおける現在のレベルを、このレベル変更値分だけ変更するとともに、ヒータランプ３６に対する通電量を変更後のレベルに応じた通電量に変更して制御通電量とする。また同様に、出力決定部５５は、第５温度偏差と第６温度偏差との組み合わせに応じたレベル変更値を第３レベル変更値テーブルから読み出し、ヒータランプ１３３ｂに対応する出力規定テーブルである第３出力規定テーブルにおける現在のレベルを、このレベル変更値分だけ変更するとともに、ヒータランプ１３３ｂに対する通電量を変更後のレベルに応じた通電量に変更して制御通電量とする。
【０２６０】
次に、パターン選択決定部５７は、パターン選択決定部５７は、出力決定部５５が決定した制御通電量を基に、パターン記憶部５８に記憶した複数の通電パターンの中から、各加熱部材の通電量にあった通電パターンをそれぞれ選択する。そして、電力制御部５６は、パターン選択決定部５７によって選択された通電パターンに従って、ヒータランプ３６およびヒータランプ１３３ａ，１３３ｂに対する通電量を制御する。
【０２６１】
図６に示した第１の温度制御処理および図１４に示した第２の温度制御処理は、定着処理の実行中だけでなく、定着処理を迅速に行える温度状態を維持して待機する準備（以下「Ｒｅａｄｙ」という）待機状態においても、上述した制御方法に基づいて各部の温度制御を行うようになっている。
【０２６２】
図１３に示した定着ユニット３０ｂでは、定着ベルト３３の幅方向中央部に対応する位置に備えられるヒータランプ１３３ａと、定着ベルト３３の幅方向両端部に対応する位置に備えられるヒータランプ１３３ｂと、加圧ローラ３４の内部に備えられたヒータランプ３６とを備えている。そして、定着ベルト３３における幅方向中央部の現在の検知温度と定着ベルト３３の目標温度との偏差である第１温度偏差と、第１温度偏差と所定時間前の定着ベルト３３における幅方向中央部の検知温度との偏差である第２温度偏差との組み合わせに基づいて、ヒータランプ１３３ａへの通電量を制御する。また、加圧ローラ３４の現在の検知温度と加圧ローラ３４の目標温度との偏差である第３温度偏差と、第３温度偏差と所定時間前の加圧ローラ３４の検知温度との偏差である第４温度偏差との組み合わせに基づいて、ヒータランプ３６への通電量を制御する。また、定着ベルト３３における幅方向端部の現在の検知温度と定着ベルト３３の目標温度との偏差である第５温度偏差と、第５温度偏差と所定時間前の定着ベルト３３における幅方向端部の検知温度との偏差である第６温度偏差との組み合わせに基づいて、ヒータランプ１３３ｂへの通電量を制御する。
【０２６３】
したがって、各ヒータランプに対する過去の温度検知部の出力を、次の出力値の制御に反映されることができる。すなわち、過去の温度検知部の出力が各々の制御するタイミングにおいて、影響を及ぼし、その累積が、現在の制御に反映される。したがって、定着ベルト３３および加圧ローラ３４の温度リップルを簡単な構成で効果的に抑制し、その電力制御において、通電期間の重なりを低減して、過剰電流による過熱を抑制することができる。そして、過加熱あるいは熱量不足に起因する画質の低下および記録材の巻き付きなどの不具合を防止しつつ、余分なエネルギー消費が削減できるので、省エネルギー化を図ることができる。
【０２６４】
図１６は、位相制御法での位相角を変更することによって通電期間の重なりを小さくした通電パターンの一例を示す図である。ヒータ１信号は、ヒータランプ１３３ａを駆動する信号であり、ヒータ２信号は、ヒータランプ１３３ｂを駆動する信号である。
【０２６５】
加熱部材への通電制御は、通電期間の重なりが少なくなる通電パターンの構成として、位相制御法での位相角を変更する構成によって行ってもよい。位相角で通電期間の重なりを小さくする方法は、たとえば、図１６に示す通電パターンのように、出力決定部５５が決定した制御通電量になる位相角で、ヒータランプ１３３ａとヒータランプ１３３ｂを駆動するが、それぞれの通電期間の一部が重なる期間ｔｗが存在する。
【０２６６】
図１７は、駆動ディレイを設けても通電期間の重なりのある通電パターンの例を示す図である。図１７に示した通電パターンは、図１６に示した位相制御のみの通電パターンに、デューティ制御を加えた通電パターンである。
【０２６７】
ヒータ信号１は、通電期間Ｔｔｏｎ１に位相制御を行い、非通電期間Ｔｔｏｆｆ１は通電を停止する信号である。ヒータ信号２は、通電期間Ｔｔｏｎ２に位相制御を行い、非通電期間Ｔｔｏｆｆ２は通電を停止する信号である。ヒータ信号２は、ヒータ信号１に対して駆動ディレイＴｄで通電期間Ｔｔｏｎ２を開始する。駆動ディレイＴｄは、非通電期間Ｔｔｏｆｆ２に等しいので、通電期間Ｔｔｏｎ１と通電期間Ｔｔｏｎ２との重なりＴｗは、通電期間Ｔｔｏｎ１の開始から駆動ディレイＴｄの時間が経過した時点で始まり、通電期間Ｔｔｏｎ１の終了時点で終了する。通電期間Ｔｔｏｎ１と通電期間Ｔｔｏｎ２とが重なるＴｗの期間では、ヒータ１信号とヒータ２信号とは、位相制御による重なりｔｗが生じている。
【０２６８】
図１８は、位相制御法での位相角を変更することによって通電期間の重なりを小さくした通電パターンの他の例を示す図である。図１７に示す通電パターンのように、駆動ディレイを設けていても、ヒータ１信号とヒータ２信号とが重なる場合は、その重なる部分で過剰電流が流れることになる。
【０２６９】
図１６に示したでは、ゼロクロスポイントからの位相角で通電を開始して、次のゼロクロスポイントになる前でＯＦＦとなるようにしている。しかしながら、図１８に示した例では、通電期間の重なる期間ｔｗにおいて、ヒータ１信号でヒータランプ１３３ａを駆動し、ヒータ２信号でヒータランプ１３３ｂを駆動するとき、まず基準とするヒータランプ１３３ａを通電し、その後所定の駆動ディレイｔｄを設けて、駆動ディレイｔｄの経過後にヒータランプ１３３ｂを駆動する。最初にヒータランプ１３３ｂを駆動するときは、ヒータランプ１３３ａへの通電とヒータランプ１３３ｂへの通電とが重なるので、この期間での通電は、ヒータランプ１３３ａへの通電を開始する前のヒータランプ１３３ａの非通電期間中に、ヒータランプ１３３ｂを駆動する。
【０２７０】
その際、ヒータランプ１３３ｂの供給電力が不足する場合があるが、ヒータランプ１３３ａの通電が終了した後のヒータランプ１３３ｂを単独駆動する期間ｔｓに、通電の重なりを低減する際に少なくなった分を補填するように、出力決定部５５が当初設定していた通電量よりも大きい通電量に補正して、出力を行う。このように、通常位相制御を行う時の非通電期間中を、他の加熱部材の通電期間に割り当てて、不足した分を、その後の単独駆動時に賄うようにすれば、熱供給不足を起こさずに、かつ過剰電流も抑えることができる。
【０２７１】
図１９は、印加電圧を徐々に変化させる通電パターンの一例を示す図である。
交流電源の電圧が高い地域では、加熱部材への通電と非通電との切換での電圧変動が大きい。そこで、非通電から通電および通電から非通電へと切り換えるときには、加熱部材への印加電圧が徐々に大きくおよび徐々に小さくなるように、スローアップおよびスローダウンの制御を行うことがある。スローアップおよびスローダウンの制御は、印加電圧が徐々に変化するように、図１９に示すような通電パターンで、非通電から通電および通電から非通電に切り換えるときに、電圧を徐々に変化させるように実行される。
【０２７２】
各加熱部材への通電期間の重なりがある場合には、各加熱部材への通電量から、通常設定されているスローアップおよびスローダウンの通電パターンの中から、通電期間の重なりが小さくなる通電パターンを選択して、通電の開始および終了を行って、過剰電流を抑制する。
【０２７３】
すなわち、基準とする一つの加熱手段のスローダウン期間中の位相角を少し小さめにし、その代わり他の加熱手段の最終の通電量に到達するまでのスローアップ期間中も少し小さめにする。図１９（ａ）、（ｂ）に示した波形では共に、左から右に移るにつれて、半波長の期間での通電時間が大きくなっている。このとき、この１波長の期間中、たとえば周波数５０Ｈｚであれば２０ｍｓの期間中、あるいは周波数６０Ｈｚであれば１６．６７ｍｓの期間中の時間平均電圧は、前述の半波長中の通電時間に応じて大きくなる。簡単な例であると、実効電圧が１００Ｖで最大値が約１４１Ｖの交流電源において、周波数５０Ｈｚでは１０ｍｓ通電、すなわち、常にオンであれば、当然実効値１００Ｖの電圧になる。また、５ｍｓ通電であれば、実効値７０．７Ｖになる。通電時間と実効値電圧とは必ずしも比例する訳ではない。表１に、通電時間および実効値電圧の具体例を示す。
【表１】
【０２７４】
そして、この通電時間は、半波長間通電、たとえば周波数５０Ｈｚであれば１０ｍｓ間通電、あるいは周波数６０Ｈｚであれば８．３３３ｍｓ間通電で、位相角１８０°に対応する。上記のように、位相角、つまり通電時間を変えることによって、実効値が変化するので、図１９に示した斜線部の面積が多くなると、つまり位相角が大きくなると、印加電圧が大きくなる。したがって、通電開始初期は、低い印加電圧で行い、徐々に印加電圧を大きくしていくことによって、急激な電圧変動を抑えて、ノイズの発生、および電圧変動による誤動作を抑制することができる。
【０２７５】
また、全体の点灯周期を少し長くして、適用前の通電量に実質的に略同等となるようにする。こうすることで、通電期間の重なりによる電流量は小さくなり、過剰電流が流れなくなる。スローアップおよびスローダウンの制御では、他の機器へのノイズの影響が出ないように配慮して通電パターンが設定されている。
【０２７６】
電力制御方法は、上述した実施形態で用いた位相制御法に限定されるものではなく、たとえば通電期間中に、所定の通電量になるように、半波長単位あるいは全波長単位で、通電および非通電を繰り返してもよい。換言すると、半波長単位あるいは全波長単位で、通電を間引く電力制御を行ってもよい。この場合、一つの加熱部材の通電中でない間引き状態のときに、他の加熱部材を通電し、通電量が不足する場合は、単独駆動時、元々の通電量と実質的に同等の通電量になるようにし、あるいは、点灯周期を変更して、元々の通電量と実質的に同等の通電量になるようにする。
【０２７７】
半波長単位通電を間引く電力制御および全波長単位で通電を間引く電力制御について、図１６を用いて説明する。ヒータ１では、最初から、常に半波長単位の通電時間が少し短くなった通電、たとえば８０％の通電を行っている。ここで、半波長単位で通電を間引くとは、ヒータ１について、最初から２つの半波は通電し、第３番目は本来通電するが、これを非通電とする。第４番目および第５番目は通電し、第６番目は非通電とする。そして、第７番目以降も同様に通電および非通電を繰り返す。このように、半波波長単位で、通電を非通電にして、本来は通電するところを非通電ＯＦＦとして、結果的に時間平均の通電量を小さく、つまり電流が流れるのを抑制するようにし、その間に他のヒータ２に通電する。このように、半波長ごとに、通電の有無を設定して、部分的に歯抜けの通電を行うことを、制御では、一般的に間引くと称する。
【０２７８】
元々の通電量と実質的に同等の通電量になるようにするとは、単位時間当たりの通電量が実質的に同等になるようにすることであり、たとえば、通電を開始するタイミング、あるいは点灯周期などを変更して、時間平均した通電量が当初通電量と同じになるように調整する。また、図１８に示すように、元々は通電しない非通電期間中にも、足りない分を通電して、時間平均した通電量が同じになるようにする。
【０２７９】
また、点灯周期を変更するとは、たとえば、通常の点灯周期が１秒のとき、点灯周期を、０．７５秒、１．２５秒あるいは１．５秒のように変更することである。点灯周期の変更は、制御性能、加熱手段の定格電力などの諸特性を考慮し、かつ通電期間の重なりの低減効果も考慮して決定される。
【０２８０】
また、通電量の制御は、上述した電力制御方法に限定されるものではなく、たとえば、印加する交流電圧の印加電圧を変更する電圧変更手段を設けて、この電圧変更手段の電圧設置値を、パターン選択決定部５７が、パターン記憶部５８から選択決定して、加熱部材３２を駆動する。電圧変更手段は、通電期間の重なりでの交流電圧の印加電圧を、それぞれ低くして、実質的に流れる電流を小さく抑える。そして、通常の単独駆動期間中は、所定の印加電圧で駆動するように電圧変更手段が交流電圧を低くしているが、通電期間の重なりを小さくするために、通電量を抑制した分を補填するように、単独駆動する期間に、交流電圧の印加電圧を少し高めに変更する。
【０２８１】
さらにまた、これらの通電パターンを用いる電力制御方法と合わせて、それぞれの加熱手段に通電するデューティの値を補正して、通電期間の重なりを直接小さくする方法を併用してもよい。
【０２８２】
図２０は、定着ユニットの他の例である定着ユニット３０ｃの構成を示す断面図である。上述した各実施形態では、定着ローラ、定着ベルト、および加圧ローラを１組だけ備えた定着装置を用いる構成について説明したが、これらの構成に限定されるものではない。定着装置は、たとえば、図２０に示すように、図２に示した定着装置３０と、この定着装置３０に対して記録材搬送方向の下流側に備えられる第２の定着装置６０とを備えた定着装置３０ｃを用いてもよい。
【０２８３】
定着装置３０ｃは、内部にヒータランプ６５を備えた定着ローラ６１と、内部にヒータランプ６６を備えた加圧ローラ６２とを所定の荷重で当接させた構成である。定着ローラ６１および加圧ローラ６２は、互いに逆方向に回転駆動する。そして、回転駆動されている定着ローラ６１と加圧ローラ６２との間に記録材を通紙させることによって、定着装置３０によって記録材上に一次定着されたトナー像をより強固に記録材に定着させる。
【０２８４】
定着ローラ６１との対向部にはサーミスタ６３が配置され、加圧ローラ６２との対向部にはサーミスタ６４が配置されている。サーミスタ６３による定着ローラ６１の温度検知結果、およびサーミスタ６４による加圧ローラ６２の温度検知結果に基づいて、温度制御部４２は、ヒータランプ６５，６６への通電量を制御するようになっている。ヒータランプ６５，６６に対する温度制御方法は、たとえば加熱部材３２およびヒータランプ３６に対する温度制御方法と同様の方法を用いて行うことができる。
【０２８５】
定着ローラ６１および加圧ローラ６２は特に限定されるものではなく、熱ローラ定着方式の定着装置において従来から用いられているものを用いてもよい。定着装置３０ｃは、定着ローラ６１および加圧ローラ６２として、内側から順に芯金、弾性層、および離型層が形成された３層構造のものを用いる。芯金には、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウムもしくは銅などの金属あるいはそれらの金属の合金などが用いられる。弾性層には、シリコンゴムもしくはフッ素ゴムなどの耐熱性を有するゴム材料が適しており、離型層は、ＰＦＡもしくはＰＴＦＥなどのフッ素樹脂が適している。
【０２８６】
定着装置３０と定着装置６０との間には、搬送ガイド板または搬送ローラなどのガイド部材７０が設けられている。定着装置３０で一次定着処理された記録材Ｐは、ガイド部材７０に沿って搬送されて、定着装置６０で２次定着処理されて排出されるようになっている。
【０２８７】
記録材が薄い場合あるいは定着処理を素早く行いたい場合には、定着装置３０によって一次定着処理された記録材の搬送方向をガイド部材７０によって切り換えて、定着装置６０を介さずに排出するための迂回経路に搬送させ、この迂回経路に配設される複数の搬送ローラ７１ａ，７１ｂによって定着装置３０ｃの外部に排出するようにしてもよい。
【０２８８】
定着ローラ６１および加圧ローラ６２を加熱するための加熱手段は、ヒータランプに限定されるものではなく、たとえば誘導加熱を利用した誘導加熱方式の加熱手段を用いてもよく、あるいはヒータランプと誘導加熱方式の加熱手段とを適宜組み合わせて用いてもよい。
【０２８９】
図２１は、定着ユニットの他の例である定着ユニット３０ｄの構成を示す断面図である。図２１に示した定着ユニット３０ｄは、図２に示した定着装置３０を２組備えた構成である。すなわち、図２０に示した定着ユニット３０ｃに含まれる定着装置６０に代えて図２に示した定着装置３０を備えた構成である。
【０２９０】
定着ユニット３０ｃ，３０ｄなどの２段階定着方式の定着装置を用いる構成では、各定着装置の熱容量を小さくすることができるので、熱応答性を高めて定着処理を迅速に行うことができる。また、図２に示した定着装置３０の加熱部材３２およびヒータランプ３６に対する上述した温度制御方法を適用することによって、温度リップルを低減することができる。
【０２９１】
図２２は、定着ユニットの他の例である定着ユニット３０ｅの構成を示す断面図である。図２１に示した定着ユニット３０ｄでは、加圧部材として加圧ローラ３４を用いているが、これに限定されるものではなく、たとえば図２２に示すように、加圧部材として加圧ベルト３３ｂを用いたツインベルト定着方式（以下「ツインベルト方式」ともいう）の定着装置３０ｅを用いてもよい。
【０２９２】
定着装置３０ｅは、定着ローラ３１、加熱部材３２、定着パッド３８ａ、定着パッド３８ａに回転可能に懸架された定着ベルト３３、加圧ローラ３４、テンションローラである懸架ローラ３９、加圧パッド３８ｂ、および加圧パッド３８ｂに回転可能に懸架された加圧ベルト３３ｂを備えている。サーミスタ３５ａ，３５ｂは定着ベルト３３の表面温度を検知して温度制御部４２に伝達し、サーミスタ３５ｃは加圧ベルト３３ｂの表面温度を検知して温度制御部４２に伝達するようになっている。温度制御部４２は、定着装置３０と同様の方法で加熱部材３２およびヒータランプ３６への通電量を制御するようになっている。
【０２９３】
定着パッド３８ａおよび加圧パッド３８ｂは、定着ローラ３１と加圧ローラ３４とが定着ベルト３３および加圧ベルト３３ｂを介して圧接する位置に対して記録材搬送方向の上流側で定着ベルト３３および加圧ベルト３３ｂを介して所定の荷重で圧接するように配置される構成となっている。この構成としているので、定着パッド３８ａと加圧パッド３８ｂとの対向部から定着ローラ３１と加圧ローラ３４との対向部までの広い範囲に定着ニップ部が形成され、搬送される記録材Ｐを効率的に加熱できるようになっている。
【０２９４】
定着パッド３８ａと加圧パッド３８ｂとの圧接力は、定着ローラ３１と加圧ローラ３４との圧接力よりも小さく設定されている。したがって、この構成では、定着ニップ部の最下流部分である定着ローラ３１と加圧ローラ３４との対向部において、記録材搬送方向の圧力分布が最大になる。この圧力分布によって、定着ベルト３３と加圧ベルト３３ｂとが回転時にスリップすることを防止することができる。
【０２９５】
定着ローラ３１、加熱部材３２、定着ベルト３３、および加圧ローラ３４は、図２に示した定着ベルト３３と同様のものである。加圧ベルト３３ｂは、定着ベルト３３と同様のものである。定着パッド３８ａおよび加圧パッド３８ｂを構成する材料は、たとえばポリフェニレンサルファイド樹脂（略称：ＰＰＳ）などを用いることができる。
【０２９６】
懸架ローラ３９の構成は、特に限定されるものではないが、加圧ベルト３３ｂからの熱伝導性が低いものを用いることが好ましい。懸架ローラ３９は、外径３０ｍｍ、内径２６ｍｍの鉄合金製の芯金の周囲にシリコーンスポンジ層を設けたローラ部材によって構成されている。
【０２９７】
回転体ではない定着パッド３８ａと回転体ではない加圧パッド３８ｂとで定着ニップ部を形成すると、定着ベルト３３の内周面は、定着パッド３８ａに摺擦され、加圧ベルト３３ｂの内周面は、加圧パッド３８ｂに摺擦される。定着ベルト３３の内周面と定着パッド３８ａとの摩擦係数、および加圧ベルト３３ｂの内周面と加圧パッド３８ｂとの摩擦係数が大きいと、摺動抵抗が大きくなる。摺動抵抗が大きくなることに起因して、画像のずれ、ギア破損、駆動モータの消費電力アップなどの問題が発生し、特にツインベルト方式において、この問題が顕著である。そこで、摺動抵抗を減らすために、定着ベルト３３に接触する定着パッド３８ａの接触面、および加圧ベルト３３ｂに接触する加圧パッド３８ｂの接触面には、低摩擦シート層がそれぞれ設けられている。低摩擦シート層を設けることによって、定着ベルト３３との摺擦による定着パッド３８ａの摩耗、および加圧ベルト３３ｂとの摺擦による加圧パッド３８ｂ摩耗が低減されるとともに、摺動抵抗も低減することができるので、良好なベルト走行性およびベルト耐久性が得られる。
【０２９８】
図２２に示した定着装置３０ｅのようなツインベルト方式の定着装置においても、図２に示した定着装置３０の加熱部材３２およびヒータランプ３６に対する上述した温度制御方法を適用することにより、温度リップルを低減することができる。
【０２９９】
上述した各実施形態において、画像形成装置１の主制御部、および定着装置３０，３０ａ〜３０ｅの制御部４０を、コンピュータ、たとえばＣＰＵおよびＭＰＵなどのプロセッサを用いてソフトウェアによって実現してもよい。この場合、画像形成装置１、定着装置３０，３０ａ〜３０ｅは、たとえば各機能を実現するプログラムの命令を実行するＣＰＵ、ＣＰＵによって実行されるプログラムを格納するＲＯＭ（read only memory）、ＣＰＵによって実行されるプログラムを展開するためのＲＡＭ（random access memory）、ＣＰＵによって実行されるプログラムおよび各種データを格納するためのメモリなどの記憶装置、あるいは記録媒体などを備えている。そして、画像形成装置１、および定着装置３０，３０ａ〜３０ｅの上述した機能を実現するプログラムのプログラムコードをコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、画像形成装置１、および定着装置３０，３０ａ〜３０ｅに供給し、そのコンピュータが記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出して実行することによって、本発明の目的は達成される。プログラムコードは、実行形式プログラム、中間コードプログラムまたはソースプログラムである。
【０３００】
記録媒体としては、たとえば、磁気テープおよびカセットテープなどのテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスクなどの磁気ディスクおよびＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）／ＭＯ（Magneto Optical disk）／ＭＤ（Mini Disc）／ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）／ＣＤ−Ｒ（Compact Disk Recordable）などの光ディスクを含むディスク系、メモリカードを含むＩＣカード／光カードなどのカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）／ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）／フラッシュＲＯＭなどの半導体メモリ系などの記録媒体を用いることができる。
【０３０１】
また、画像形成装置１、および定着装置３０，３０ａ〜３０ｅを通信ネットワークと接続可能に構成し、通信ネットワークを介して上述したプログラムコードを供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されるものではなく、たとえば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＩＳＤＮ（Integrated Services Digital Network）、ＶＡＮ（Value Added Network）、ＣＡＴＶ（Community Antenna Television）通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、あるいは衛星通信網などが利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されるものではなく、たとえば、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）１３９４、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、あるいはＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）回線などの有線でも、ＩｒＤＡ（Infrared Data
Association）およびリモートコン図ローラのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ（High Data Rate）、携帯電話網、衛星回線、あるいは地上波デジタル網などの無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
【０３０２】
また、画像形成装置１の主制御部、および定着装置３０，３０ａ〜３０ｅの制御部４０は、プログラムを用いて実現されるものに限定されるものではなく、たとえばハードウェアロジックによって構成されるものであってもよく、処理の一部を行うハードウェアと当該ハードウェアの制御および残余の処理を行うプログラムを実行する演算手段とを組み合わせたものであってもよい。
【０３０３】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、各請求項に開示した範囲で、種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０３０４】
１ 画像形成装置
１０ 中間転写ベルトユニット
１１ 中間転写ベルト
１１ａ 中間転写ベルト駆動ローラ
１１ｂ 中間転写ベルト従道ローラ
１２ 中間転写ベルトクリーニングユニット
１３ａ〜１３ｄ 中間転写ローラ
１４ 二次転写ユニット
１５ 露光ユニット
１６ 内部給紙ユニット
１６ａ，１７ａ ピックアップローラ
１７ 手差し給紙ユニット
１８ 排紙トレイ
１９ 給紙ローラ
３０，３０ｂ〜３０ｅ，６０ 定着装置
３１，６１ 定着ローラ
３１ａ 芯金
３２，３２１ 加熱部材
３２ａ，３２ａ１〜３２ａ３ 抵抗発熱層
３２ｂ 絶縁層
３２ｃ 基材層
３２ｄ コート層
３２ｅ１〜３２ｅ３，３２ｆ１〜３２ｆ３ 給電部
３３，３３ａ 定着ベルト
３３ｂ 加圧ベルト
３４，６２ 加圧ローラ
３４ａ 芯金
３４ｂ 弾性層
３４ｃ 離型層
３５ａ〜３５ｃ，６３，６４ サーミスタ
３６，６５，６６，１３３ａ，１３３ｂ ヒータランプ
３８ａ 定着パッド
３８ｂ 加圧パッド
３９ 懸架ローラ
４０ 制御部
４１ 駆動制御部
４２ 温度制御部
４３ 駆動手段
４４ 電源回路
５１ センサデータ入力部
５２ 温度記憶部
５３ 温度偏差算出部
５４ テーブル記憶部
５５ 出力決定部
５６ 電力制御部
５７ パターン選択決定部
５８ パターン記憶部
７０ ガイド部材
７１ａ，７１ｂ 搬送ローラ
１００ａ〜１００ｄ可視画像形成ユニット
１０１ａ〜１０１ｄ 感光体
１０２ａ〜１０２ｄ 現像ユニット
１０３ａ〜１０３ｄ 帯電ユニット
１０４ａ〜１０４ｄ クリーニングユニット
１３２ 加熱ローラ
１５１ レーザ照射部
１５２ 反射部
３２１ａ 面状発熱体
３２１ｂ 給電端子
ｒ ローラ部材
Ｍ 未定着トナー
Ｎ 定着ニップ部
Ｐ 記録材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に備えられる定着装置、画像形成装置、定着装置の温度制御方法、プログラムおよび記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機あるいはプリンタなどの電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置としては、熱ローラ定着方式の定着装置が多用されている。熱ローラ定着方式の定着装置は、互いに圧接されたローラ対、たとえば定着ローラおよび加圧ローラを備えている。この熱ローラ定着方式の定着装置は、ローラ対の両方あるいはいずれか１つの内部に配置されたハロゲンヒータなどからなる加熱手段によってローラ対を所定の温度、たとえば定着目標温度に加熱した後、未定着トナー画像が形成された記録紙をローラ対の圧接部、たとえば定着ニップ部に給紙する。そして、圧接部を通過させることによって熱と圧力とを、未定着トナー画像が形成された記録紙に与えてトナー画像の定着を行うようになっている。
【０００３】
カラー画像形成装置に備えられる定着装置においては、定着ローラ表層にシリコンゴムなどからなる弾性層を設けた弾性ローラを用いることが一般的である。定着ローラを弾性ローラとすることによって、定着ローラ表面が、未定着トナー画像の凹凸に対応して弾性変形し、トナー画像面を覆い包むように接触するので、モノクロに比べてトナー量の多いカラーの未定着トナー画像に対して、良好に加熱定着を行うことが可能となる。また、定着ニップ部の出口での弾性層の歪み解放効果によって、モノクロに比べてオフセットしやすいカラーのトナーに対して、離型性を向上することができる。
【０００４】
さらに、定着ニップ部のニップ形状が上側、つまり定着ローラ側に凸、いわゆる逆ニップ形状となることから、記録紙の剥離性能を向上させることができ、剥離爪などの剥離手段を用いずとも記録紙の剥離、すなわちセルフストリッピングが可能となり、剥離手段に起因する画像欠陥を解消することができる。
【０００５】
このようなカラー画像形成装置に備えられるカラー定着装置において、プロセス速度、すなわち記録材の搬送速度の高速化に対応するためには、定着ニップ部のニップ幅を広くする必要がある。ニップ幅を広くする方法としては、定着ローラの弾性層を厚くする方法と定着ローラ径を大きくする方法との２つの方法がある。
【０００６】
しかしながら、従来の技術のように定着ローラ内部に加熱手段がある構成において、プロセス速度を高速化する場合、定着ローラの弾性層を厚くする方法では、弾性層の熱伝導性が低いために、定着ローラ表面への熱供給が不十分になり、定着ローラ表面の温度が低下してしまうという問題がある。また、定着ローラ径を大きくする方法では、各ローラの熱容量が大きくなるので、ウォームアップ時間が長くなったり、消費電力が増大したりするという問題がある。
【０００７】
これらの問題を解決するために、近年、定着ローラと加熱ローラとの間に定着ベルトを掛け渡し、定着ベルトを介して定着ローラと加圧ローラとを圧接させた構成のベルト定着方式のカラー定着装置が使用されるようになってきている。この種のベルト定着方式の定着装置は、熱容量が小さい定着ベルトを加熱するので、ウォームアップ時間が短く、また定着ローラにハロゲンランプなどの熱源を内蔵する必要がないので、スポンジゴムなどからなる低硬度の弾性層を厚く設けることができ、広いニップ幅を確保することができる。
【０００８】
上述したような熱ローラ定着方式あるいはベルト定着方式の定着装置において、さらなるウォームアップ時間の短縮を図るためには、加熱部材、たとえば定着ローラあるいは定着ベルトの低熱容量化、あるいは加熱部材を加熱する加熱手段の高出力化を行うことが考えられる。しかしながら、加熱部材の低熱容量化、あるいは複数の消費電力の大きな加熱手段を用いて加熱を行う場合、許容電流の範囲内で制御を行うには、複数の加熱手段を相互に関連させて制御を行う必要がある。しかし、熱供給が不十分であると、温度低下が大きくなり、定着性能に影響が出る。すなわち、従来の温度制御方法を前提して、複数の高出力な加熱手段を単純に制御すると、許容電流をオーバーして、安全性が損なわれる。また、単純に許容電流の範囲に収まるようにすると、各々の加熱手段の通電時間が短くなり、熱供給が不足する状態になる。
【０００９】
特許文献１に記載される画像記録装置は、温度の安定性向上と、スイッチング素子の寿命低下を抑制するために、メインヒータおよびサブヒータの点灯制御において、点灯と消灯との順序を周期ごとに変えるようにしたものである。具体的には、ヒータ制御は、たとえば５００ｍｓを１周期として、５００ｍｓ内のヒータ点灯時間を調整する。温調温度を下回った場合、５００ｍｓのヒータ駆動周期内におけるヒータのオン時間を１０％減らして、ヒータを点灯する。このとき、周期内でのオン／オフの順序を周期ごとに、オンからオフとオフからオンとを交互に行う。また、温度が下がり続ける場合、１周期内の点灯時間を５％増加させる。このように、点灯と消灯との順序あるいは点灯時間の割合を周期ごとに変化させることによって、温度変化の少ない安定した温度調整を行い、スイッチング素子の寿命を延ばそうとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平８−２３４６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１には、ヒータが消費する電力、あるいはヒータに流れる電流についての記載がなく、特許文献１に記載される従来の技術は、大電力のヒータを点灯させる場合、あるいは、複数の異なる定格電力のヒータを点灯させる場合の許容電流については、考慮されていない。特に、大電力のヒータを用いて電力を抑制しながら通電するときには、損失の少ない点灯と、必要な熱供給の確保と、通電時の許容電流のバランスを取りながらの温度制御とが必要であるが、これらについても考慮されていない。したがって、特許文献１に記載される従来の技術は、許容電流を考慮した温度制御を行うものではない。
【００１２】
また、許容電流が考慮されないと、複数のヒータが意図しないタイミングで重なって点灯してしまうことによる過剰な電流を抑制することができず、この過剰な電流による意図しない加熱が生じることもあり得る。この意図しない加熱による温度リップルによって、温度が不均一になり、定着性低下および高温オフセットなどによる画像劣化、巻き付きあるいは剥離不良などの記録紙への影響、さらに過剰加熱による消費電力の上昇などが発生することもある。
【００１３】
本発明の目的は、複数の加熱手段に通電して点灯させる際に、突入電流と複数の加熱手段の同時点灯による電流とを許容電流範囲に抑えつつ、安定した温度制御を行い、かつ定着性能を維持することができる定着装置、画像形成装置、定着装置の温度制御方法、プログラムおよび記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、回転可能に設けられ、現像剤を定着する定着部材と、回転可能に設けられ、定着部材とともに記録材に加圧する加圧部材と、通電によって定着部材を加熱する複数の加熱手段と、複数の加熱手段への通電を制御する温度制御手段とを含み、定着部材と加圧部材との間を構成するニップ部に挿入される記録材を、定着部材と加圧部材とで挟持しながら搬送することによって、記録材上の未定着画像を定着させる定着装置であって、
温度制御手段は、
予め定める周期内で通電期間と非通電期間とを切り換えて複数の加熱手段への通電を制御するための複数の通電パターンを記憶するパターン記憶部と、
各加熱手段の通電電力設定に応じて、パターン記憶部に記憶される複数の通電パターンの中から、通電期間の重なりが小さくなる通電パターンを選択するパターン選択決定部と、
パターン選択決定部によって選択された通電パターンに基づいて複数の加熱手段への通電を制御する駆動部とを含むことを特徴とする定着装置である。
【００１５】
また本発明は、前記複数の加熱手段は、該複数の加熱手段の定格電力値の合計が、印字動作するときに供給することができる許容電力よりも大きい電力であることを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、前記温度制御手段は、位相制御による通電を併用して、前記加熱手段に通電することを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、前記パターン記憶部は、前記複数の加熱手段のうち２つの加熱手段を選択し、選択した２つの加熱手段について、複数の通電パターンを記憶することを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、前記パターン記憶部は、複数の通電パターンを１つの通電パターン群として、複数の通電パターン群を記憶し、
前記パターン選択決定部は、異なる２つの加熱手段の組み合わせの中から、加熱手段の選択状態に対応して、前記通電パターン群から１つの通電パターン群を選択し、選択した通電パターン群から、通電しようとする加熱手段の選択状態に合った通電パターンを選択することを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、前記パターン記憶部は、基準となる１つの加熱手段への通電の開始時刻から遅れて通電を開始するまでの遅延時間である駆動ディレイが、予め定める標準となる遅延時間に設定された通電パターンと、予め定める標準となる遅延時間とは異なる遅延時間に設定された通電パターンとを、前記基準となる１つの加熱手段を除く残余の加熱手段ごとに記憶することを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、前記パターン記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、デューティの点灯周期を変更して設定することを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、前記パターン記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれの通電量から、位相制御における位相角を変更して設定することを特徴とする。
【００２２】
また本発明は、前記パターン記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、それぞれのデューティの値を補正して設定し、
前記温度制御手段は、補正後のデューティの値で前記複数の加熱手段を駆動することを特徴とする。
【００２３】
また本発明は、前記温度制御手段は、複数の加熱手段への通電を制御するとき、通電開始から徐々に位相角を大きくして通電するスローアップ制御と、通電終了までに徐々に位相角を小さくして通電するスローダウン制御とを行い、
前記記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、前記スローアップ及びスローダウンを行うときの位相角を変更して設定することを特徴とする。
【００２４】
また本発明は、前記温度制御手段は、複数の加熱手段への通電を制御するとき、通電期間に交流電源周波数に同期して、半波長単位あるいは全波長単位で間引く制御を行い、
前記記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、前記半波長単位あるいは全波長単位で間引く時の間引きパターンを変更して設定することを特徴とする。
【００２５】
また本発明は、前記記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、前記複数の加熱手段に供給する電圧値の変更状態を設定することを特徴とする。
【００２６】
また本発明は、前記記憶部に予め設定する通電パターンは、前記記載の通電パターンの設定を複数組み合わせて設定することを特徴とする。
【００２７】
また本発明は、前記複数の加熱手段のうち少なくとも１つは、抵抗発熱体であることを特徴とする。
【００２８】
また本発明は、前記抵抗発熱体は、複数の分岐部に分岐されており、
前記パターン記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、前記温度制御手段が前記複数に分岐した分岐部への通電状態を設定することを特徴とする。
【００２９】
また本発明は、前記定着部材は、無端状のベルト部材であることを特徴とする。
また本発明は、前記記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【００３０】
また本発明は、回転可能に設けられ、現像剤を定着する定着部材と、回転可能に設けられ、定着部材とともに記録材に加圧する加圧部材と、通電によって定着部材を加熱する複数の加熱手段と、予め定める周期内で通電期間と非通電期間とを切り換えて複数の加熱手段への通電を制御するための複数の通電パターンを記憶するパターン記憶部とを含み、定着部材と加圧部材との間を構成するニップ部に挿入される記録材を、定着部材と加圧部材とで挟持しながら搬送することによって、記録材上の未定着画像を定着させる定着装置が実行する定着装置の温度制御方法であって、
各加熱手段の通電電力設定に応じて、パターン記憶部に記憶される複数の通電パターンの中から、通電期間の重なりが小さくなる通電パターンを選択するパターン選択決定ステップと、
パターン選択決定ステップで選択された通電パターンに基づいて複数の加熱手段への通電を制御する通電制御ステップとを含むことを特徴とする定着装置の温度制御方法である。
【００３１】
また本発明は、回転可能に設けられ、現像剤を定着する定着部材と、回転可能に設けられ、定着部材とともに記録材に加圧する加圧部材と、通電によって定着部材を加熱する複数の加熱手段と、予め定める周期内で通電期間と非通電期間とを切り換えて複数の加熱手段への通電を制御するための複数の通電パターンを記憶するパターン記憶部と、コンピュータとを含み、定着部材と加圧部材との間を構成するニップ部に挿入される記録材を、定着部材と加圧部材とで挟持しながら搬送することによって、記録材上の未定着画像を定着させる定着装置に含まれるコンピュータを、
各加熱手段の通電電力設定に応じて、パターン記憶部に記憶される複数の通電パターンの中から、通電期間の重なりが小さくなる通電パターンを選択するパターン選択決定部と、
パターン選択決定部によって選択された通電パターンに基づいて複数の加熱手段への通電を制御する駆動部とを含む温度制御手段として機能させるためのプログラムである。
【００３２】
また本発明は、前期記載のプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体である。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、回転可能に設けられ、現像剤を定着する定着部材と、回転可能に設けられ、定着部材とともに記録材に加圧する加圧部材と、通電によって定着部材を加熱する複数の加熱手段と、複数の加熱手段への通電を制御する温度制御手段とを含み、定着部材と加圧部材との間を構成するニップ部に挿入される記録材を、定着部材と加圧部材とで挟持しながら搬送することによって、記録材上の未定着画像を定着させるにあたって、温度制御手段は、パターン記憶部、パターン選択決定部および駆動部を含む。パターン記憶部は、予め定める周期内で通電期間と非通電期間とを切り換えて複数の加熱手段への通電を制御するための複数の通電パターンを記憶する。パターン選択決定部は、各加熱手段の通電電力設定に応じて、パターン記憶部に記憶される複数の通電パターンの中から、通電期間の重なりが小さくなる通電パターンを選択する。そして、駆動部は、パターン選択決定部によって選択された通電パターンに基づいて複数の加熱手段への通電を制御する。
【００３４】
従来の技術では、定着部材と加圧部材との間のニップ部に挿入される記録材を、定着部材と加圧部材とで挟持しながら搬送することによって、記録材上の未定着画像を熱と圧力とによって定着させるにあたって、複数の加熱手段に通電することによって発生した熱を、定着部材および加圧部材に供給する際、必要な電力を加熱手段に供給するが、複数の加熱手段が同時に通電された場合に、許容電流値を超えてしまうことがある。
【００３５】
特に、ウォームアップ時間を短縮するために、定着装置の各部材を低熱容量化したり、消費電力の大きな加熱手段で短時間に加熱したり、記録材の高速な搬送に熱供給能力を追従させるような場合では、複数設けた消費電力の大きな加熱手段を同時点灯させると、許容電流値を超える可能性が高く、この過剰電流によってハーネスが過熱したり、過剰電流による発熱過多で、温度安定性が損なわれたりし、端子部分などの接続部で不用意な発熱が発生することがある。
【００３６】
本発明では、複数の加熱手段への通電に際して、ウォームアップ動作、待機動作、印字動作など複数の動作モードごとに、各々の加熱手段の通電電力設定が設けられ、その通電電力設定に応じて、予め定めた複数の通電パターンの中から、各々の加熱手段の通電期間の重なりが少ない通電パターンを選択し、選択した通電パターンに基づいて通電制御する。
【００３７】
こうすることによって、複数の加熱手段を個別に設定した通電パターンで駆動するよりも、電流の流れる通電期間の重なりが少ない通電パターンを、動作モードおよび印字条件などによって適宜選択して通電するので、通電期間の重なりが減少し、重なりによって過剰に流れる電流を抑制することができる。
【００３８】
また本発明によれば、前記複数の加熱手段は、該複数の加熱手段の定格電力値の合計が、印字動作するときに供給することができる許容電力よりも大きい電力である。
【００３９】
従来の技術では、複数の加熱手段に通電するときに、定着装置で許容される範囲内の電流値で通電する必要があり、各々の加熱手段の定格電力が大きい場合、同時に駆動すると、定着装置で許容される電流値を超えてしまうことがある。同時に駆動する加熱手段のそれぞれの定格電力が比較的小さく、その合計が、印字動作時に供給できる許容電力以下であれば、同時駆動しても、突入電流を考慮すれば、定常的に各加熱手段を駆動することができる。しかし、加熱手段のそれぞれの定格電力が大きいと、デューティ駆動する場合でも、同時に点灯するタイミングでは、大きな電流が流れる。同時に点灯する時間が短ければ、あまり影響が出ないが、同時に点灯する時間が長時間続くと、過剰に流れた電流によって、ハーネスの過熱が生じたり、端子部分などの接続部で不用意な発熱が発生したりすることがある。
【００４０】
本発明では、同時に駆動する加熱手段の定格電力値の合計が、印字動作時に供給できる許容電力よりも大きい場合に、特に有効で、過剰電流の抑制によって、定常的に各加熱手段を駆動しても、異常な発熱に至らないように安全に制御することができる。
【００４１】
また、従来の技術では、低熱容量化、あるいは加熱手段の大電力化などで、短時間でウォームアップさせたりする場合、プロセスなどの各動作順序の工夫、および処理を簡略化することによって、画像形成装置全体で必要な電力を抑えて、定着装置の許容電力を大きくし、加熱手段の定格電力を大きくすることができる。また、印字動作時は、各プロセスが動作するので、定着装置の許容電力は、ウォームアップ時に比べて低くなる。この場合、短時間ウォームアップのために用いられる大きな定格電力の加熱手段では、複数の加熱手段を同時駆動すると、過剰に電流が流れることになり、安全性への障害となってしまう。しかし、本発明では、デューティ制御によって駆動し、同時点灯での重なりを低減して、過剰電流を抑制することができる。
【００４２】
また本発明によれば、前記温度制御手段は、位相制御による通電を併用して、前記加熱手段に通電する。
【００４３】
従来の技術では、ウォームアップ時に比べて印字動作時に許容電力が小さくなることが多く、単純に駆動すると、過剰に電流が流れてしまう。また、定着部材の温度は、定着性能に影響が出るため、安定している必要があり、電流を抑制しすぎると、加熱能力が不足してしまう。本発明では、デューティ制御によって駆動して加熱手段の電力を調整するだけでなく、位相制御によって電力を調整しながら、デューティ制御でも電力を調整する方法を併用することで、電流を抑えながら、必要な加熱能力を確保することができるようになる。また、必要な熱を定着部材に供給することができるので、定着性能を損なうことなく、過剰電流による弊害も解消することができる。
【００４４】
また本発明によれば、前記パターン記憶部は、前記複数の加熱手段のうち２つの加熱手段を選択し、選択した２つの加熱手段について、複数の通電パターンを記憶する。
【００４５】
従来の技術では、複数の加熱手段を有した定着装置では、すべてを同時に点灯させることは、許容電力の制限上あまりなく、どちらかというと、複数の加熱手段のうち、２つないし３つ程度を駆動することが多い。特に、２つの加熱手段を用いる頻度は多く、定着部材を中央部と両端部の２つの領域に分けて加熱する際、２つの加熱手段を併用する必要があり、それぞれが比較的定格電力が大きいと、定着部材の全ての幅を加熱するには、２つの加熱手段を同時に点灯させなければならない。また、それぞれの加熱手段の定格電力が比較的大きいと、同時に点灯させるとき、過剰に電流が流れるという弊害がある。
【００４６】
また、２つの加熱手段について、それぞれ通電期間と非通電期間とを設けて、デューティを設定することによって電力調整して点灯させても、通電期間が重なる期間が存在し、通電期間が重なる期間が長いと、過剰に電流が流れる期間が長くなり、弊害が出てしまう。
【００４７】
本発明では、このように複数の加熱手段を用いて加熱する場合でも、そのうちの２つを選択して、本発明を適用することで、過剰電流による弊害を抑えることができる。
【００４８】
また、２つの加熱手段を選択して重なりが少ない通電パターンを設定するが、選択した加熱手段の組み合わせによっては、複数の通電パターンの組である通電パターン群を設けておき、加熱手段の組み合わせに合わせて、通電パターンの組を適宜切り換えて用いるようにすると、より効果的である。
【００４９】
また本発明によれば、前記パターン記憶部は、複数の通電パターンを１つの通電パターン群として、複数の通電パターン群を記憶し、前記パターン選択決定部は、異なる２つの加熱手段の組み合わせの中から、加熱手段の選択状態に対応して、前記通電パターン群から１つの通電パターン群を選択し、選択した通電パターン群から、通電しようとする加熱手段の選択状態に合った通電パターンを選択する。
【００５０】
従来の技術では、複数の加熱手段を有した定着装置では、すべてを同時に点灯させることは、許容電力の制限上あまりなく、どちらかというと、複数の加熱手段のうち、２つないし３つ程度を駆動することが多い。特に、２つの加熱手段を用いる頻度は多く、定着部材を中央部と両端部の２つの領域に分けて加熱する際、２つの加熱手段を併用する必要があり、それぞれが比較的定格電力が大きいと、定着部材の全ての幅を加熱するには、２つの加熱手段を同時に点灯させなければならない。また、それぞれの加熱手段の定格電力が比較的大きいと、同時に点灯させるとき、過剰に電流が流れるという弊害がある。
【００５１】
また、２つの加熱手段について、それぞれ通電期間と非通電期間とを設けて、デューティを設定することによって電力調整して点灯させても、通電期間が重なる期間が存在し、通電期間が重なる期間が長いと、過剰に電流が流れる期間が長くなり、弊害が出てしまう。
【００５２】
従来の技術では、このように複数の加熱手段を用いて加熱する場合でも、そのうちの２つを選択して、本発明を適用することで、過剰電流による弊害を抑えることができる。
【００５３】
また、２つの加熱手段を選択して重なりが少ない通電パターンを設定するが、選択した加熱手段の組み合わせによっては、複数の通電パターンの組である通電パターン群を設けておき、加熱手段の組み合わせに合わせて、通電パターンの組を適宜切り換えて用いるようにすると、より効果的である。
【００５４】
また本発明によれば、前記パターン記憶部は、基準となる１つの加熱手段への通電の開始時刻から遅れて通電を開始するまでの遅延時間である駆動ディレイが、予め定める標準となる遅延時間に設定された通電パターンと、予め定める標準となる遅延時間とは異なる遅延時間に設定された通電パターンとを、前記基準となる１つの加熱手段を除く残余の加熱手段ごとに記憶する。
【００５５】
従来の技術では、パターン記憶部に記憶される通電パターンとしては、複数種類考えられ、複数の加熱手段について、それぞれ通電期間と非通電期間とを設けてデューティで駆動するとき、１つの加熱手段を基準にして、一定の駆動ディレイを設けて、前記基準とする加熱手段の点灯開始から他の加熱手段を遅れて駆動することによって、同時に点灯する重なりを低減することができるが、各加熱手段に対して加熱能力を高めて駆動するときには、それぞれの通電期間が長くなり、点灯状態の重なりも増えて、電流が過剰に流れる状況が増加する。
【００５６】
本発明では、一定の駆動ディレイで、他の加熱手段を駆動するのではなく、設定されたそれぞれのデューティの値に応じて、所定周期内で駆動が終了するように駆動ディレイを可変させる。こうすることで、点灯の重なりが最小化されて、同時に点灯する期間が低減されて、過剰電流を抑制することができる。条件によっては、重なりを完全になくすことができない場合も有り得るが、その重なる期間が極短時間であれば、影響のない範囲で、その重なりを許容することもできるし、他の駆動ディレイに設定された通電パターンを併用することによっても、さらに抑制することができる。
【００５７】
また本発明によれば、前記パターン記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、デューティの点灯周期を変更して設定する。
基本的な効果は、請求項６と同じである。
【００５８】
したがって、１つの加熱手段を基準にして、一定の駆動ディレイを設けて、前記基準とする加熱手段の点灯開始から他の加熱手段を遅れて駆動する駆動ディレイを設けても、通電の重なりが大きくなってしまう場合、デューティを設定するときの所定周期である点灯周期を可変にして、通電の重なりを低減して、過剰電流を抑制することができる。
【００５９】
この際、もともと設定したデューティの場合に得られる時間平均した平均電力に等しくなるように、設定されていたデューティを補正しつつ、点灯周期を可変にして、最終的に、前記平均電力と同等になるようにする。
【００６０】
すなわち、通電の重なりが比較的小さい場合は、点灯周期を少し長くして、前記平均電力が同等になるようにし、比較的大きい場合は、点灯周期を長くしつつ、デューティの値も可変して、前記平均電力を同等になるようにする。
【００６１】
これは、電力が比較的小さい場合は、少し点灯周期を長くするだけで、平均電力を同等にしつつ通電の重なりを低減することができるが、比較的大きい場合は、点灯周期を長くするだけでは、必要な加熱能力を維持しながら、通電の重なりを低減するには不十分であることが多く、点灯周期の可変とデューティの可変とを併用して対応することで、同時に点灯する期間が低減されて、過剰電流を抑制することができる。
【００６２】
条件によっては、重なりを完全になくすことができない場合も有り得るが、その重なる期間が極短時間であれば、影響のない範囲で、その重なりを許容することもできるし、他の通電パターンの設定を併用することでも、さらに抑制することができる。
【００６３】
また本発明によれば、前記パターン記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれの通電量から、位相制御における位相角を変更して設定する。
【００６４】
したがって、デューティ、点灯周期、または駆動ディレイを変更して通電の重なる期間を低減する方法以外に、位相制御によって電力を抑制する方法を併用する。すなわち、通電期間が重なっている期間が少なくなると、過剰電流も減るので、その重なりが少なくなるように、位相制御の位相角を変更して、各々の加熱手段による通電が重なる期間を少なくして、実質的に過剰電流を抑制することによっても、デューティ、点灯周期、または駆動ディレイを変更した場合と同様の効果が得られる。
【００６５】
当初から位相制御を併用していない場合においても、通常は位相制御を用いずに駆動するが、通電の重なりが大きくなると、位相制御の位相角を変更して、重なり具合を小さくするように駆動する。また、当初から位相制御を併用していても、現在駆動しているときの位相角の値から、通電の重なり期間が少なくなるように、位相角を変更して駆動することによって、重なりによる過剰電流を抑制することができる。
【００６６】
この場合も、時間平均の平均電力が同等になるように、位相角の変更を行うほうがよい。ただし、位相角の設定次第では、位相制御による無効電力が増加するので、無効電力を考慮しながら、デューティ、点灯周期、または駆動ディレイの変更も併用することによって、より効果的に過剰電流を抑制することができる。
【００６７】
また本発明によれば、前記パターン記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、それぞれのデューティの値を補正して設定し、前記温度制御手段は、補正後のデューティの値で前記複数の加熱手段を駆動する。
【００６８】
したがって、デューティの値のみで、通電の重なりを少なくする通電パターンを用いる方法は、比較的簡便な方法であり、比較的簡便な方法によって重なりを抑制することができる。
【００６９】
また本発明によれば、前記温度制御手段は、複数の加熱手段への通電を制御するとき、通電開始から徐々に位相角を大きくして通電するスローアップ制御と、通電終了までに徐々に位相角を小さくして通電するスローダウン制御とを行い、前記記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、スローアップ制御およびスローダウン制御を行うときの位相角を変更して設定する。
【００７０】
したがって、通常、電力の大きな加熱手段を点灯したり、消灯したりするときに、加熱手段の特性および電源の能力などによって、電圧変動が生じて、照明器具などに点灯障害を与えたり、通信機器への通信障害を与えたりする（以下これらを総称して「フリッカ」という）。このとき、急激な電圧変動が生じないように、点灯開始から徐々に印加電圧を大きくするスローアップ制御、および消灯までに徐々に印加電圧を小さくするスローダウン制御を行う。そのとき、前述した位相制御の位相角を徐々に変更して、印加電圧を変更するようにしており、スローアップ制御およびスローダウン制御は、フリッカ対策の有効な手段である。
【００７１】
ここでは、このフリッカ対策で用いているスローアップ制御およびスローダウン制御時の位相角変更の手法を、通電の重なり抑制に用い、各加熱手段のデューティの値に応じて、スローアップ制御およびスローダウン制御時の位相角を変更して、重なりを低減する。
【００７２】
スローアップ制御およびスローダウン制御中の重なりが、多少存在しても、電圧の増加中、あるいは減少中であるので、一部に重なりが存在しても、許容できるレベルにすることができる。
【００７３】
つまり、一つの加熱手段のスローダウン制御中に、他の加熱手段のスローアップ制御を行えば、単純にそれぞれを消灯および点灯を行う場合に比べて、重なりを小さくすることができ、過剰電流を低減することができる。
【００７４】
条件によっては、重なりを完全になくすことができない場合も有り得るが、その重なる期間が極短時間であれば、影響のない範囲で、その重なりを許容することもできるし、他の通電パターンの設定を併用することによって、さらに抑制することができる。
【００７５】
また本発明によれば、前記温度制御手段は、複数の加熱手段への通電を制御するとき、通電期間に交流電源周波数に同期して、半波長単位あるいは全波長単位で間引く制御を行い、前記記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、前記半波長単位あるいは全波長単位で間引く時の間引きパターンを変更して設定する。
【００７６】
したがって、通電時の電力制御で、半波あるいは全波長単位で交流波形を間引いて加熱手段に通電する方法を用いている場合、間引き方、または間引きパターンを変更して、各々の間引きパターンの重なりが少なくなるようにすることでも、過剰電流を抑制することが可能である。
【００７７】
この場合、間引きパターンの重なりを完全になくすことができなくても、その重なる位置、すなわち時間的な位置が、離れていれば、時間的に平均化されて、その重なりが目立たなくなって、過剰電流が流れても、極短時間で、影響のない範囲に調整することも可能である。すなわち、複数の半波長あるいは全波長で重なりが存在しても、各々の加熱手段の間引きパターンを変更して、重なる半波長または全波長が連続しないように、間を空けて間引くと、時間平均で見ると影響がない程度に抑制することができる。
【００７８】
条件によっては、重なりを完全になくすことができない場合も有り得るが、その重なる期間が極短時間であれば、影響のない範囲で、その重なりを許容することもできるし、他の通電パターンの設定を併用することによって、さらに抑制することができる。
【００７９】
また本発明によれば、前記記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、前記複数の加熱手段に供給する電圧値の変更状態を設定する。
【００８０】
したがって、各加熱手段の電力調整において、供給する交流の電圧値を定格電圧から低くして、加熱手段に印加する電圧の交流電圧変更手段の電圧値の変更状態、つまり電圧設定を変更することによっても、通電の重なりを小さくすることができ、過剰電流を抑制することができる。
【００８１】
条件によっては、通電の重なりを完全になくすことができない場合も有り得るが、その重なる期間が極短時間であれば、影響のない範囲で、その重なりを許容することもできるし、他の通電パターンの設定を併用することによっても、さらに抑制することができる。
【００８２】
また本発明によれば、前記記憶部に予め設定する通電パターンは、前記通電パターンの設定を複数組み合わせて設定する。
【００８３】
したがって、前記通電パターンを併用して用いることによって、単独の通電パターンを用いる場合に比べて、より効果的に通電の重なりを低減することができ、それによる過剰電流を抑制することができるようになる。
【００８４】
また本発明によれば、前記複数の加熱手段のうち少なくとも１つは、抵抗発熱体であるので、従来から用いられているハロゲンヒータよりも、低熱容量で加熱効率のよい加熱手段とすることができる。
【００８５】
また本発明によれば、前記抵抗発熱体は、複数の分岐部に分岐されており、前記パターン記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、前記温度制御手段が前記複数に分岐した分岐部への通電状態を設定する。
【００８６】
したがって、抵抗発熱体が、記録材のサイズに合わせて、途中で分岐しており、それぞれの発熱量もサイズに合わせて単独で供給することができるように、比較的大きいもので、このような抵抗発熱体を用いる際には、本発明を用いることで、より効果的に通電の重なりを低減することができ、それによる過剰電流を抑制することができる。
【００８７】
また本発明によれば、前記定着部材は、無端状のベルト部材である。
したがって、短時間ウォームアップを行い、熱容量を小さくした定着装置では、本発明で記載したような大電力の複数の加熱手段による加熱を行うことで、短時間で印字可能な状態にすることができ、印字しないときは、加熱しないで待機させることができるので、省エネルギー性能を高めることができる。さらに、使用したいときに直ぐに印字可能にすることができ、ユーザの利便性を損なうことなく、省エネルギー性能を付与することができる。この無端状ベルトを単独で用いて、ニップ部に加熱手段を配置して直接ニップ部を加熱する方法と、無端状ベルトを、加熱手段、バックアップ部材、および張力を付与する張架部材にて張架し、加熱手段、バックアップ部材、および張架部材の外周に巻回して加熱する方法のいずれの構成にも用いることができる。また、さらには、加圧部材も無端状ベルトとした構成においても有効である。
【００８８】
また本発明によれば、前記定着装置を備える。
したがって、前記定着装置、すなわち過剰電流が少ないことによって、安全性が高く、かつ省エネルギー性能の高い定着装置を用いた画像形成装置は、画像形成装置で最も電力消費の大きな定着装置で省エネルギー性能が高まり、画像形成装置全体で省エネルギーによるエネルギー効率の向上と、過剰電流によるハーネスなどの過熱がなく、安全性の高い画像形成装置にすることができる。また、過剰に加熱されることがなくなるので、画像不良のない無駄なエネルギーを発生させない画像形成装置とすることができる。さらに、画像不良による記録紙の廃棄、および不要な印字動作によるエネルギー消費を低減することができるので、省エネルギー性能をさらに向上することができる。
【００８９】
また本発明によれば、回転可能に設けられ、現像剤を定着する定着部材と、回転可能に設けられ、定着部材とともに記録材に加圧する加圧部材と、通電によって定着部材を加熱する複数の加熱手段と、予め定める周期内で通電期間と非通電期間とを切り換えて複数の加熱手段への通電を制御するための複数の通電パターンを記憶するパターン記憶部とを含み、定着部材と加圧部材との間を構成するニップ部に挿入される記録材を、定着部材と加圧部材とで挟持しながら搬送することによって、記録材上の未定着画像を定着させる定着装置が、定着装置の温度制御方法を実行するにあたって、
パターン選択決定ステップでは、各加熱手段の通電電力設定に応じて、パターン記憶部に記憶される複数の通電パターンの中から、通電期間の重なりが小さくなる通電パターンを選択する。そして、通電制御ステップでは、パターン選択決定ステップで選択された通電パターンに基づいて複数の加熱手段への通電を制御する。
【００９０】
従来の技術では本定着装置の温度制御方法を用いることによって、定着部材と加圧部材との間のニップ部に挿入される記録材を、定着部材と加圧部材とで挟持しながら搬送することによって、記録材上の未定着画像を熱と圧力によって定着させるにあたって、複数の加熱手段に通電することによって発生した熱を、定着部材および加圧部材に供給する際、必要な電力を加熱手段に供給するが、複数の加熱手段が同時に通電された場合に、許容電流値を超えてしまうことがある。
【００９１】
特に、ウォームアップ時間を短縮する為に、定着装置の各部材を低熱容量化したり、消費電力の大きな加熱手段で短時間に加熱したり、記録材の高速な搬送に熱供給能力を追従させるような場合では、複数設けた消費電力の大きな加熱手段を同時点灯させると、許容電流値を超える可能性が高く、この過剰電流によってハーネスが過熱したり、過剰電流による発熱過多で、温度安定性が損なわれたりし、端子部分などの接続部で不用意な発熱が発生することがある。
【００９２】
本発明では、複数の加熱手段への通電に際して、ウォームアップ動作、待機動作、印字動作など複数の動作モードごとに、各々の加熱手段の通電電力設定が設けられ、その通電電力設定に応じて、予め定めた複数の通電パターンの中から、各々の加熱手段の通電期間の重なりが少ない通電パターンを選択し、選択した通電パターンに基づいて通電制御する。
【００９３】
こうすることによって、複数の加熱手段を個別に設定した通電パターンで駆動するよりも、電流の流れる通電期間の重なりが少ない通電パターンを、動作モードおよび印字条件などによって適宜選択して通電するので、通電期間の重なりが減少し、重なりによって過剰に流れる電流を抑制することができる。
【００９４】
また本発明によれば、回転可能に設けられ、現像剤を定着する定着部材と、回転可能に設けられ、定着部材とともに記録材に加圧する加圧部材と、通電によって定着部材を加熱する複数の加熱手段と、予め定める周期内で通電期間と非通電期間とを切り換えて複数の加熱手段への通電を制御するための複数の通電パターンを記憶するパターン記憶部と、コンピュータとを含み、定着部材と加圧部材との間を構成するニップ部に挿入される記録材を、定着部材と加圧部材とで挟持しながら搬送することによって、記録材上の未定着画像を定着させる定着装置に含まれるコンピュータを、プログラムによって、各加熱手段の通電電力設定に応じて、パターン記憶部に記憶される複数の通電パターンの中から、通電期間の重なりが小さくなる通電パターンを選択するパターン選択決定部と、パターン選択決定部によって選択された通電パターンに基づいて複数の加熱手段への通電を制御する駆動部とを含む温度制御手段として機能させることができる。
【００９５】
したがって、温度制御手段を、本プログラムを用いて動作させることによって、過剰電流を少なくすることができ、安全性が高く、かつ省エネルギー性能の高い良好な定着温度制御を実現できる。
【００９６】
また本発明によれば、前記プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体として提供することができる。したがって、温度制御手段を本記録媒体に記録させているプログラムを用いて動作させることによって、過剰電流を少なくすることができ、安全性が高く、かつ省エネルギー性能の高い良好な定着温度制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の一実施形態である画像形成装置１の構成を示す断面図である。
【図２】定着ユニット３０の構成を示す断面図である。
【図３】加熱部材３２を拡大した断面図である。
【図４】抵抗発熱層３２ａを内周面側から見た平面図である。
【図５】制御部４０の構成を示すブロック図である。
【図６】定着ユニット３０に備えられる温度制御部４２が実行する第１の温度制御処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】第１出力設定テーブル８１の一例を示す図である。
【図８】電力制御部５６による通電量の制御波形の例を示す図である。
【図９】通電パターンの一例を示す図である。
【図１０Ａ】パターン記憶部５８に記憶される駆動ディレイ増減幅、駆動ディレイの値および点灯周期の増減幅の例を示す図である。
【図１０Ｂ】パターン記憶部５８に記憶される駆動ディレイ増減幅、駆動ディレイの値および点灯周期の増減幅の例を示す図である。
【図１１】抵抗発熱部３２ｇ１〜３２ｇ３への通電パターンの他の例を示す図である。
【図１２】定着ユニットの他の例である定着ユニット３０ａの構成を示す断面図である。
【図１３】定着ユニットの他の例である定着ユニット３０ｂの構成を示す断面図である。
【図１４】定着ユニット３０ｂに備えられる温度制御部４２が実行する第２の温度制御処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】出力規定テーブルおよびレベル変更値テーブルの例を示す図である。
【図１６】位相制御法での位相角を変更することによって通電期間の重なりを小さくした通電パターンの一例を示す図である。
【図１７】駆動ディレイを設けても通電期間の重なりのある通電パターンの例を示す図である。
【図１８】位相制御法での位相角を変更することによって通電期間の重なりを小さくした通電パターンの他の例を示す図である。
【図１９】印加電圧を徐々に変化させる通電パターンの一例を示す図である。
【図２０】定着ユニットの他の例である定着ユニット３０ｃの構成を示す断面図である。
【００９８】
【図２１】定着ユニットの他の例である定着ユニット３０ｄの構成を示す断面図である。
【図２２】定着ユニットの他の例である定着ユニット３０ｅの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００９９】
図１は、本発明の一実施形態である画像形成装置１の構成を示す断面図である。画像形成装置１は、たとえばカラープリンタによって構成され、以下、カラープリンタによって構成される画像形成装置１について説明する。しかしながら、画像形成装置１は、カラープリンタに限定されるものではなく、電子写真方式の画像形成装置であればよく、たとえばカラー複合機、カラー複写機、モノクロ複合機、モノクロ複写機、あるいはモノクロプリンタなどであってもよい。本発明に係る定着装置の温度制御方法は、画像形成装置１で実行される。
【０１００】
画像形成装置１は、４組の可視画像形成ユニット１００ａ〜１００ｄ、露光ユニット１５、中間転写ベルトユニット１０、二次転写ユニット１４、定着装置３０、内部給紙ユニット１６、手差し給紙ユニット１７、給紙ローラ１９および図示しない主制御部を含んで構成される。
【０１０１】
図示しない主制御部は、たとえば図示しない中央処理装置（以下「ＣＰＵ」という）および図示しない記憶装置を含み、ＣＰＵが記憶装置に記憶されるプログラムを実行することによって、４組の可視画像形成ユニット１００ａ〜１００ｄ、露光ユニット１５、中間転写ベルトユニット１０、二次転写ユニット１４、定着装置３０、内部給紙ユニット１６および手差し給紙ユニット１７などの各構成要素を制御する。
【０１０２】
画像形成装置１において扱われる画像データは、ブラック（略称；Ｋ）、シアン（略称；Ｃ）、マゼンタ（略称；Ｍ）、イエロー（略称；Ｙ）の４色を用いたカラー画像に対応したデータである。画像形成装置１は、４色を用いたカラー画像を処理するために、４色に対応する４組の可視画像形成ユニット１００ａ〜１００ｄを有し、これら４組の可視画像形成ユニット１００ａ〜１００ｄによってそれぞれ形成される４色のトナー画像が中間転写ベルトユニット１０に備えられる中間転写ベルト１１上で重ね合わされるようになっている。
【０１０３】
可視画像形成ユニット１００ａは、トナー画像担持体である回転可能に備えられた感光体１０１ａの周囲に、帯電ユニット１０３ａ、現像ユニット１０２ａ、およびクリーニングユニット１０４ａが感光体１０１ａの回転方向に沿ってこの順で配置された構成である。
【０１０４】
帯電ユニット１０３ａは、感光体１０１ａの表面を、所定の電位に均一に帯電させるためのものである。本実施形態では、帯電ユニット１０３ａとして、オゾンを極力発生させることなく、感光体１０１ａの表面を一様に帯電させるために、帯電ローラ方式、具体的には、接触帯電方式を採用している。帯電ユニット１０３ａの構成は、帯電ローラ方式に限定されるものではなく、たとえば、コロナ放電方式などの非接触型の帯電器を用いてもよく、あるいはブラシ帯電などの接触型の帯電器を用いてもよい。
【０１０５】
現像ユニット１０２ａは、感光体１０１ａ上に形成された静電潜像を現像剤によって顕像化する現像処理を行う。現像剤（以下「トナー」ともいう）は、たとえば、非磁性トナーである非磁性一成分現像剤、非磁性トナーとキャリアとからなる非磁性二成分現像剤、あるいは磁性トナーである磁性現像剤などを用いることができる。
【０１０６】
クリーニングユニット１０４ａは、トナー画像を中間転写ベルト１１に転写した後に感光体１０１ａ表面に残留したトナーを除去し、かつ回収するためのものである。
【０１０７】
可視画像形成ユニット１００ｂ〜１００ｄは、現像処理に用いるトナーの色が異なる以外は可視画像形成ユニット１００ａと実質的に同様の構成である。すなわち、各可視画像形成ユニット１００ｂ〜１００ｄの各現像ユニット１０２ａ〜１０２ｄには、それぞれブラック（Ｂ），イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）のトナーが収容されている。
【０１０８】
露光ユニット１５は、光学系ユニットであり、帯電ユニット１０３ａ〜１０３ｄによって帯電された感光体１０１ａ〜１０１ｄを画像データに応じて露光することによって、各感光体１０１ａ〜１０１ｄの表面に画像データに応じた静電潜像を形成する。露光ユニット１５には、レーザ照射部１５１および反射ミラー１５２などを備えたレーザスキャニングユニット（略称：ＬＳＵ）が用いられている。露光ユニット１５は、たとえば、発光素子をアレイ状に並べた構成であり、たとえばＥＬ（Electro-Luminescence）あるいはＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いた書込みヘッドなどによって構成されてもよい。
【０１０９】
中間転写ベルトユニット１０は、中間転写ベルト１１、テンションローラである中間転写ベルト駆動ローラ１１ａ、テンションローラである中間転写ベルト従動ローラ１１ｂ、中間転写ベルトクリーニングユニット１２、および中間転写ローラ１３ａ〜１３ｄを備えている。中間転写ベルト１１は、厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムからなる無端状のベルトであり、中間転写ローラ１３ａ〜１３ｄ、中間転写ベルト駆動ローラ１１ａ、および中間転写ベルト従動ローラ１１ｂに張架され、図１に示した矢印Ｂ方向に回転駆動される。
【０１１０】
感光体１０１ａ〜１０１ｄ上に形成された各色のトナー画像は、中間転写ベルト１１に順次重ね合うように転写され、中間転写ベルト１１上にカラーのトナー画像、つまり多色トナー画像が形成されるようになっている。
【０１１１】
中間転写ローラ１３ａ〜１３ｄは、感光体１０１ａ〜１０１ｄにおける現像ユニット１０２ａ〜１０２ｄとの対向部と、クリーニングユニット１０４ａ〜１０４ｄとの対向部との間の位置において、中間転写ベルト１１を介して、感光体１０１ａ〜１０１ｄに対向するように配置されている。そして、これら中間転写ローラ１１３ａ〜１１３ｄにトナーの帯電極性、つまりマイナス極性とは、逆極性、つまりプラス極性の高電圧を印加することによって感光体１０１ａ〜１０１ｄ上のトナー画像が中間転写ベルト１１上に転写されるようになっている。
【０１１２】
中間転写ベルト１１上に形成されたトナー画像は、中間転写ベルト駆動ローラ１１ａと二次転写ユニット１４との対向部に搬送され、この対向部に搬送される記録用紙などの記録材上に転写されるようになっている。中間転写ベルトクリーニングユニット１２は、中間転写ベルト１１に当接し、記録材上へのトナー画像の転写後に中間転写ベルト１１上に残留したトナーを除去し、かつ回収する。
【０１１３】
本発明の一実施形態である定着装置（以下「定着ユニット」ともいう）３０は、ベルト懸架部材である定着ローラ３１と、ベルト懸架部材である加熱部材３２と、定着ローラ３１および加熱部材３２に懸架された定着部材である定着ベルト３３と、定着ローラ３１に対して定着ベルト３３を介して所定の荷重で圧接する加圧部材である加圧ローラ３４とを備えている。
【０１１４】
定着装置３０は、二次転写ユニット１４によってトナー画像が転写された記録材を、加圧ローラ３４と加熱部材３２によって加熱された定着ベルト３３との圧接部（以下「定着ニップ部Ｎ」ともいう）に、所定の定着速度および所定の用紙間隔で給紙し、この圧接部を通過させて、熱と圧力とによって、トナー画像を記録材に定着させる。定着速度とは、記録材の搬送速度、いわゆるプロセス速度のことである。本実施形態では、定着速度を２２５ｍｍ／ｓｅｃとしている。また、記録材同士の搬送間隔は、Ａ４サイズの記録用紙を横送りで、複写速度、つまり１分あたりのコピー枚数が５１枚／分となるように設定している。
【０１１５】
記録材における未定着トナー画像（以下、「未定着画像」ともいう）が形成された面は、定着ベルト３３に当接し、記録材における未定着トナー画像が形成された面とは反対側の面は、加圧ローラ３４に当接する。定着装置３０の詳細については後述する。
【０１１６】
内部給紙ユニット１６は、画像形成に使用する記録材を蓄積しておくためのものである。手差し給紙ユニット１７は、画像形成装置１の側壁に折り畳み自在に設けられ、手差しによる記録材の給紙を行うためのものである。排紙トレイ１８は、画像形成済みの記録材を載置するためのトレイである。
【０１１７】
画像形成装置１には、内部給紙ユニット１６からピックアップローラ１６ａによって給紙される記録材、および手差し給紙ユニット１７からピックアップローラ１７ａによって給紙される記録材を、二次転写ユニット１４あるいは定着装置３０を経由させて、排紙トレイ１８に送るための用紙搬送路が設けられている。用紙搬送路には、記録材を搬送するためのローラ部材ｒが多数配置されている。
【０１１８】
給紙ローラ１９は、内部給紙ユニット１６あるいは手差し給紙ユニット１７から搬送された記録材を所定の搬送タイミングで二次転写ユニット１４へ搬送する。具体的には、給紙ローラ１９は、記録材を搬送しないときは、一時回転を停止している。内部給紙ユニット１６あるいは手差し給紙ユニット１７から搬送された記録材は、給紙ローラ１９へ突き当たって停止する。給紙ローラ１９は、所定の搬送タイミングになったときに、記録材を搬送する時間分だけ回転して、記録材を二次転写ユニット１４へ搬送する。搬送された記録材は、二次転写ユニット１４で、転写ベルト１１に形成されたトナー像が、この記録材に転写されて、未定着のトナー像を記録材上に形成する。
【０１１９】
図２は、定着ユニット３０の構成を示す断面図である。定着装置３０は、定着ローラ３１と、加熱部材３２と、定着ローラ３１および加熱部材３２に懸架された定着ベルト３３と、定着ローラ３１に対して定着ベルト３３を介して所定の荷重で圧接する加圧ローラ３４とを備えている。所定の荷重は、たとえば２１６ニュートン（Ｎ）である。定着ニップ部Ｎのニップ幅、すなわち、定着ベルト３３と加圧ローラ３４とが当接する部分の記録材搬送方向の幅は、たとえば７ｍｍである。
【０１２０】
定着ベルト３３に対向する位置には、定着ベルト３３の温度を検知するためのサーミスタ３５ａおよびサーミスタ３５ｂが備えられており、加圧ローラ３４に対向する位置には、加圧ローラ３４の温度を検知するためのサーミスタ３５ｃが備えられている。サーミスタ３５ａは、温度検知部および中央温度検知部であり、サーミスタ３５ｂは、温度検知部および端部温度検知部であり、サーミスタ３５ｃは、温度検知部および加圧部材温度検知部である。
【０１２１】
サーミスタ３５ａは、定着ベルト３３が加熱部材３２に巻き付けられている領域における定着ベルト３３の幅方向の略中心、具体的には幅方向の中心から２５ｍｍずれた対向する位置に設けられている。サーミスタ３５ｂは、定着ベルト３３が加熱部材３２に巻き付けられている領域における定着ベルト３３の幅方向の端部近傍、具体的には幅方向の中心から１５０ｍｍずれた位置の近傍に対向する位置に設けられている。また、サーミスタ３５ｃは加圧ローラ３４における軸方向の中心から軸方向に沿って１５０ｍｍずれた位置において加圧ローラ３４に対向するように配置されている。定着ベルトの幅は、たとえば３２０ｍｍである。定着ベルトの幅は、定着装置３０の構成によって適宜調節可能であるが、最低限度、印字可能な記録材の幅以上であればよい。
【０１２２】
加圧ローラ３４の内部には、加圧ローラ３４を加熱するためのヒータランプ３６が備えられている。ヒータランプ３６は、ハロゲンランプおよび加圧部材加熱部である。サーミスタ３５ａ〜３５ｃの温度検知結果は、図５で後述する温度制御部４２に伝達され、温度制御部４２は、各サーミスタ３５ａ〜３５ｃの温度検知結果に基づいて、定着ベルト３３および加圧ローラ３４の表面温度をそれぞれ所定の温度に近づけるように加熱部材３２およびヒータランプ３６への通電を制御するようになっている。サーミスタ３５ａは、たとえば非接触式のサーミスタであり、サーミスタ３５ｂ，３５ｃは、接触式のサーミスタである。加熱部材３２およびヒータランプ３６は、加熱部材である。
【０１２３】
定着ローラ３１は、定着ベルト３３を介して加圧ローラ３４に圧接することによって定着ニップ部Ｎを形成する。定着ローラ３１は、図示しないモータ、ギア、アクチュエータおよび通電素子などからなる駆動手段によって、図２に示した矢印Ｂ１方向に回転駆動される。そして、定着ローラ３１が回転駆動されると、定着ローラ３１に懸架された定着ベルト３３が定着ローラ３１に従動回転し、さらに定着ベルト３３に圧接している加圧ローラ３４が定着ベルト３３に従動回転するようになっている。本実施形態では、定着ローラ３１を回転駆動させ、定着ベルト３３および加圧ローラ３４をそれに従動回転させる構成としているが、この構成に限定されるものではなく、たとえば、加圧ローラ３４を回転駆動させてもよく、あるいは定着ローラ３１および加圧ローラ３４の両方を回転駆動させてもよい。あるいはまた、定着ベルト３３に当接する駆動ローラを設け、この駆動ローラを回転駆動させるようにしてもよい。
【０１２４】
定着ローラ３１は、円柱状の芯金３１ａの周囲に弾性層３１ｂを形成した２層構造である。芯金３１ａの材質は、特に限定されるものではないが、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、チタンもしくはマグネシウムなどの金属、あるいはそれらの金属の合金である。弾性層３１ｂの材質は、適度な耐熱性および弾力性を有する材質であれば特に限定されるものではないが、たとえば、シリコンゴム、フッ素ゴムなどのゴム材料である。芯金３１ａは、中実の円柱状のものに限定されるものではなく、たとえば中空の円筒状のものであってもよい。
【０１２５】
本実施形態では、定着ローラ３１は、たとえば、直径１８ｍｍの円柱状のステンレス鋼からなる芯金３１ａの周囲に厚さ５ｍｍのシリコンスポンジゴムからなる弾性層３１ｂを形成した、直径２８ｍｍ、長さ３２０ｍｍの円柱状のローラ部材である。また、加圧ローラ３４は、内側から順に円筒状の芯金３４ａ、弾性層３４ｂ、離型層３４ｃが形成された３層構造である。
【０１２６】
芯金３４ａの材質は、適度な強度および熱伝導性を有するものであればよく、特に限定されるものではないが、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、チタンもしくはマグネシウムなどの金属あるいはそれらの金属の合金である。弾性層３４ｂの材質は、適度な耐熱性および弾力性を有する材質であれば特に限定されるものではないが、たとえば、シリコンゴムもしくはフッ素ゴムなどのゴム材料である。離型層３４ｃの材質は、耐熱性および離型性に優れた材質であればよく、たとえば、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体（以下「ＰＦＡ」という）、あるいはポリテトラフルオロエチレン（以下「ＰＴＦＥ」という）などのフッ素樹脂が適している。
【０１２７】
本実施形態では、加圧ローラ３４は、たとえば外径２４ｍｍ、肉厚２ｍｍの鉄合金（以下「ＳＴＫＭ」という）からなる芯金３４ａの周囲に厚さ３ｍｍのシリコンソリッドゴムからなる弾性層３４ｂを形成し、さらにその周囲に厚さ３０μｍのＰＦＡチューブからなる離型層３４ｃを装着した外径３０ｍｍの円筒状のローラ部材である。
【０１２８】
加圧ローラ３４は、内部に、加圧ローラ３４を内面から加熱するためのヒータランプ３６が配置される。ヒータランプ３６は、温度制御部４２によって制御される。具体的には、温度制御部４２は、後述する電源回路からヒータランプ３６への通電を制御、つまり電源回路からヒータランプ３６に供給される電力を制御する。ヒータランプ３６は、電源回路から供給される電力に応じて発光、具体的には、赤外線を放射して発光する。
【０１２９】
電源回路は、高電圧かつ大電流に耐えうる駆動素子を備えており、温度制御部４２からの制御信号に応じてそれらの駆動素子を動作させることによって供給電力を制御するようになっている。加圧ローラ３４の内周面は、ヒータランプ３６からの赤外線を吸収して加熱され、加圧ローラ３４全体が加熱される。本実施形態では、定格電力３００Ｗのヒータランプ３６を用いている。ヒータランプ３６が放射する赤外線を吸収しやすくするために、加圧ローラ３４の内面に赤外線の波長域に良好な吸収特性を有する耐熱黒色塗料を塗布してもよい。
【０１３０】
定着ベルト３３は、加熱部材３２が発生する熱によって所定の温度に加熱され、定着ニップ部Ｎを通過する未定着トナー画像が形成された記録材Ｐを加熱するためのものであり、定着ローラ３１および加熱部材３２に回転可能に張架されている。定着ベルト３３は、定着ローラ３１が回転駆動されると、定着ローラ３１に従動回転するようになっている。
【０１３１】
本実施形態では、定着ベルト３３は、中空円筒状の図示しない基材の表面に、図示しない弾性層を形成し、さらにその表面に図示しない離型層を形成した３層構造の無端状のベルト部材である。基材の材質は、特に限定されるものではなく、たとえば、ポリイミド、ポリアミドもしくはアラミド樹脂などの耐熱樹脂、あるいはステンレスもしくはニッケルなどの圧延もしくは電鋳によって製作された金属材料である。弾性層の材質は、耐熱性および弾性に優れた材質であれば特に限定されるものではないが、たとえば、シリコンゴムもしくはフッ素ゴムなどのエラストマー材料である。離型層の材質は、耐熱性および離型性に優れた材質であれば特に限定されるものではないが、たとえば、ＰＦＡもしくはＰＴＦＥなどのフッ素樹脂である。離型層は、ＰＦＡもしくはＰＴＦＥなどのフッ素樹脂からなるチューブ部材を弾性層の外周面に装着したものであってもよく、弾性層の外周面をＰＦＡもしくはＰＴＦＥなどのフッ素樹脂でコーティング、つまり被覆したものであってもよい。基材としてポリイミドなどの耐熱樹脂を用いる場合、加熱部材３２との摩擦抵抗を低減するために、耐熱樹脂にフッ素樹脂を内添させてもよい。
【０１３２】
本実施形態では、定着ベルト３３は、厚さ７０μｍのポリイミドからなる基材の外周面に、厚さ１５０μｍのシリコンゴムからなる弾性層を形成し、さらにこの弾性層の外周面に厚さ３０μｍのＰＦＡチューブからなる離型層を設けた内径５０ｍｍ、長さ３１５ｍｍの無端状のベルト部材を用いたものである。内径は、内周長を円周率πで除算した値である。定着ベルト３３の定着ローラ３１に対する当接角度θは、たとえば１８５°である。当接角度θは、定着ローラ３１の軸方向に垂直な断面において、定着ベルト３３の回転によって、定着ベルト３３が定着ローラ３１に当接し始める点と定着ローラ３１の軸心とを結ぶ直線と、定着ベルト３３が定着ローラ３１から離れる点と定着ローラ３１の軸心とを結ぶ直線とのなす角度である。
【０１３３】
図３は、加熱部材３２を拡大した断面図である。加熱部材３２は、定着ローラ３１とともに定着ベルト３３を懸架し、かつ定着ベルト３３を加熱する部材である。加熱部材３２は、定着ベルト３３と当接する領域に、内側から順に抵抗発熱層３２ａと、絶縁層３２ｂと、基材層３２ｃと、加熱部材３２と定着ベルト３３との間の摩擦抵抗を低減するためのコート層３２ｄとが形成された４層構造からなる面状発熱体である。
【０１３４】
基材層３２ｃは、外径２８ｍｍ、厚さ１ｍｍのアルミニウム合金製パイプの一部を軸方向に沿って切除したものである。基材層３２ｃの外周面に、厚さ２０μｍの四フッ化エチレン樹脂であるＰＴＦＥからなるコート層３２ｄが形成され、基材層３２ｃの内周面に、厚さ３０μｍのポリイミドからなる絶縁層３２ｂが形成される。絶縁層３２ｂの内周面には、抵抗発熱層３２ａが設けられる。定着ベルト３３と加熱部材３２との接触幅は、たとえば４４ｍｍである。接触幅は、定着ベルト３３の回転方向の幅であり、加熱ニップ幅ともいう。
【０１３５】
加熱部材３２の軸方向両端部における定着ベルト３３と当接しない領域は、直径２０ｍｍのアルミニウム合金製パイプからなる支持部が取り付けられており、この支持部が定着装置３０のサイドフレームに固定されている。すなわち、定着ベルト３３が回転しても加熱部材３２は回転せず、定着ベルト３３は、加熱部材３２の表面を摺動するようになっている。
【０１３６】
図４は、抵抗発熱層３２ａを内周面側から見た平面図である。図４（ａ）は抵抗発熱層３２ａの一例である抵抗発熱層３２ａ１を内周面側から見た平面図であり、図４（ｂ）は抵抗発熱層３２ａの他の例である抵抗発熱層３２ａ２を内周面側から見た平面図であり、図４（ｃ）は抵抗発熱層３２ａのさらに他の例である抵抗発熱層３２ａ３を内周面側から見た平面図である。加熱部材３２は、図２に示したように円弧状に湾曲しているが、説明の便宜上、図４では加熱部材３２を平板状に引き伸ばした形態で抵抗発熱層３２ａ１〜３２ａ３を描いている。
【０１３７】
図４（ａ）に示した抵抗発熱層３２ａ１は、内周面に、それぞれ電気抵抗線からなる３つの抵抗発熱部３２ｇ１，３２ｇ２，３２ｇ３が形成されている。
【０１３８】
抵抗発熱部３２ｇ１は、加熱部材３２の軸線方向の中央部の領域を加熱し、抵抗発熱部３２ｇ２，３２ｇ３は、それぞれ加熱部材３２の軸線方向の両端部の領域を加熱する。
【０１３９】
抵抗発熱部３２ｇ２，３２ｇ３は、図示しないハーネスで並列接続されており、温度制御部４２は、中央部の領域を加熱する抵抗発熱部３２ｇ１と、両端部の領域を加熱する抵抗発熱部３２ｇ２，３２ｇ３との２つのグループに分けて制御する。本実施形態では、両端部の２つの領域は同時に加熱するようにしているが、個別に加熱するようにしてもよいし、パターンの分割についても通紙の基準あるいは記録材のサイズを考慮して、適宜変更することが可能である。
【０１４０】
３つの抵抗発熱部３２ｇ１〜３２ｇ３は、抵抗発熱層３２ａ１の軸方向に沿って、それぞれ延伸するとともに、各々の領域の軸方向の端部で折り返されることによって、面状に配置される面状発熱体を構成している。抵抗発熱部３２ｇ１〜３２ｇ３は、加熱手段である。加熱手段は、たとえば加熱部材３２の内部、表面あるいは裏面などに形成、あるいは配置されている通電により発熱する発熱体であり、１つの加熱部材に、複数の加熱手段が形成される場合もある。
【０１４１】
抵抗発熱部３２ｇ１の一端は、給電部３２ｅ１に接続され、他端は給電部３２ｆ１に接続され、抵抗発熱部３２ｇ２の一端は、給電部３２ｅ２に接続され、他端は給電部３２ｆ２に接続され、抵抗発熱部３２ｇ３の一端は、給電部３２ｅ３に接続され、他端は給電部３２ｆ３に接続されている。
【０１４２】
温度制御部４２は、給電部３２ｅ１と給電部３２ｆ１との間、給電部３２ｅ２と給電部３２ｆ２との間、および給電部３２ｅ３と給電部３２ｆ３との間のそれぞれに、電源回路からの交流電圧を印加することによって、抵抗発熱部３２ｇ１〜３２ｇ３のそれぞれを発熱させる。たとえば、給電部３２ｅ１と給電部３２ｆ１との間、給電部３２ｅ２と給電部３２ｆ２との間、および給電部３２ｅ３と給電部３２ｆ３との間に、１００ボルト（Ｖ）の交流電圧を印加すると、中央部を加熱する抵抗発熱部３２ｇ１は約７００ワット（Ｗ）、１つの端部を加熱する抵抗発熱部３２ｇ２は約２５０Ｗ、他方の端部を加熱する抵抗発熱部３２ｇ３は約２５０Ｗの熱エネルギーを発生する。
【０１４３】
定着装置３０は、複数の加熱手段、たとえば抵抗発熱部３２ｇ１〜３２ｇ３への通電のために、ウォームアップ動作、待機動作および印字動作のそれぞれの動作について、定着装置３０で許容することができる電力を通電電力として設定している。ウォームアップ動作モード、待機動作モードおよび印字動作モードなどの複数の動作モード毎に、定着装置３０以外の各部が必要とする電力配分がなされるので、画像形成装置１は、常に最大電力で動作している訳ではない。すなわち、画像形成装置１は、各々の加熱手段に対して通電電力設定を設けて、許容電力の範囲内で割り当てを行っている。
【０１４４】
ウォームアップ動作時は、できるだけ早く印字可能状態にするために、定着装置３０に多く電力を割り当てるための通電電力設定としている。印字可能状態になった後の待機動作時は、最小限の温度維持を可能として各部を動作させるための通電電力設定としている。印字動作時は、トナーの画像形成、記録材への転写、および記録材上のトナーの定着など複数の動作を同時行うための通電電力設定としている。たとえば、定着装置３０では、ウォームアップ動作時は１２００Ｗの通電電力設定、待機動作時は１１００Ｗの通電電力設定、印字動作時は１０００Ｗの通電電力設定としている。
【０１４５】
たとえば、定着装置として、１００ボルト（Ｖ）の定格で定格電力１２００Ｗの場合、中央部を加熱する抵抗発熱部３２ｇ１は約７００ワット（Ｗ）、１つの端部を加熱する抵抗発熱部３２ｇ２は約２５０Ｗ、他方の端部を加熱する抵抗発熱部３２ｇ３は約２５０Ｗの熱エネルギーを発生する。したがって、ウォームアップ動作時は、複数の加熱手段の定格電力値の合計は、定着装置の許容電力と同じ電力である。しかし、印字動作時では、複数の加熱手段の定格電力値の合計は１２００Ｗのままであるが、定着装置の許容電力は１０００Ｗになり、複数の加熱手段の定格電力値の合計は、定着装置の印字動作時に供給できる許容電力よりも大きい電力となる。
【０１４６】
抵抗発熱層３２ａは、図４（ａ）に示す抵抗発熱層３２ａ１のような分割パターンの抵抗発熱層に限定されるものではなく、図４（ｂ）に示す抵抗発熱層３２ａ２のように、印字する記録材のサイズおよび幅に応じて、抵抗発熱部が途中で分岐するパターンの抵抗発熱層であってもよいし、図４（ｃ）に示す抵抗発熱層３２ａ３のように、部分的に抵抗発熱層の幅あるいは体積抵抗値を調整して、発熱分布を自由に変更した配置とする抵抗発熱層であってもよい。
【０１４７】
図４（ｂ）に示す抵抗発熱層３２ａ２は、内周面に、電気抵抗線からなる抵抗発熱部３２ｇ１０が形成されている。抵抗発熱部３２ｇ１０は、共通部３２ｇ１１および３つの分岐部３２ｇ１２〜３２ｇ１４から構成される。共通部３２ｇ１１の一端は、給電部３２ｅ１０に接続される。抵抗発熱部３２ｇ１０は、共通部３２ｇ１１の他端側で３つの分岐部３２ｇ１２〜１４に分岐し、分岐部３２ｇ１２は、給電部３２ｆ１０に接続され、分岐部３２ｇ１３は、給電部３２ｆ１１から延びる発熱しない給電用パターン３２ｆ１１１に接続され、分岐部３２ｇ１４は、給電部３２ｆ１２から延びる発熱しない給電用パターン３２ｆ１２１に接続される。給電用パターン３２ｆ１２１は、給電用パターン３２ｆ１１１よりも長い。
【０１４８】
図４（ｃ）に示す抵抗発熱層３２ａ３は、内周面に、２つの電気抵抗線からなる抵抗発熱部３２ｇ２０，３２ｇ３０が形成されている。抵抗発熱部３２ｇ２０は、一端が給電部３２ｅ２０に接続され、他端が給電部３２ｆ２０に接続され、抵抗発熱部３２ｇ３０は、一端が給電部３２ｅ３０に接続され、他端が給電部３２ｆ３０に接続される。抵抗発熱部３２ｇ２０は、中央部３２ｇ２２の幅が、両端部３２ｇ２１の幅よりも細い構成であり、抵抗発熱部３２ｇ３０は、中央部３２ｇ３２の幅が、両端部３２ｇ３１の幅よりも太い構成である。抵抗発熱部３２ｇ２０の両端部３２ｇ２１の幅と、抵抗発熱部３２ｇ３０の両端部３２ｇ３１の幅とは、同じ幅である。中央部３２ｇ２２の発熱量は、両端部３２ｇ２１の発熱量よりも小さく、中央部３２ｇ３２の発熱量は、両端部３２ｇ３１の発熱量よりも大きい。
【０１４９】
材料組成および厚みにもよるが、図４（ａ）に示した実施形態では、抵抗発熱層３２ａ１は、各抵抗発熱部の線材の幅が１．０ｍｍ〜２．４ｍｍであり、隣り合う抵抗発熱部の線材同士の間隔が１．０ｍｍ〜２．４ｍｍである。隣り合う抵抗発熱部の線材同士は、同一の抵抗発熱部の線材における折り返された部分同士を含む。抵抗発熱層３２ａ１は、抵抗発熱部３２ｇ１が加熱部材３２の軸線方向の中央部約２００ｍｍの幅の領域を加熱し、抵抗発熱部３２ｇ２，３２ｇ３が加熱部材３２の軸線方向の両端部約５８ｍｍの幅のそれぞれの領域を加熱し、全体として、最大サイズの記録材よりも少し広い幅で加熱する。抵抗発熱層３２ａ１における抵抗発熱部３２ｇ１〜３２ｇ３で発生した熱は、絶縁層３２ｂ、基材層３２ｃ、およびコート層３２ｄを介して定着ベルト３３に伝熱する。
【０１５０】
本実施形態では、基材層３２ｃは、熱伝導性の高いアルミニウム合金である。したがって、抵抗発熱層３２ａの各抵抗発熱部３２ｇ１〜３２ｇ３で発生した熱を、基材層３２ｃによって加熱部材３２の周面の全域に分散させることができるので、各抵抗発熱部３２ｇ１〜３２ｇ３のパターン形状に起因して定着ベルト３３の加熱むらが生じることを緩和することができる。また、定着ベルト３３と加熱部材３２との軸方向についての接触幅に比べて定着ベルト３３に対する軸方向についての接触幅が小さい小サイズの記録材を連続通紙した場合であっても、加熱部材３２の軸方向の温度分布を均一化し、非通紙部において過昇温が生じることを防止することができる。基材層３２ｃは、アルミニウム合金に限定されるものではなく、熱伝導性のよい銅もしくはマグネシウムなどの合金であってもよい。また、基材にセラミックを用いることもでき、電気絶縁性および耐熱性を向上させた基材層とすることも可能である。
【０１５１】
図５は、制御部４０の構成を示すブロック図である。温度制御手段である制御部４０は、画像形成装置１の上述した主制御部に含めて構成されてもよく、また、主制御部とは別に構成され、主制御部と協同して定着装置３０の動作を制御するものであってもよい。
【０１５２】
制御部４０は、駆動制御部４１、温度制御部４２および図示しない記憶装置を含んで構成される。図示しない記憶装置は、たとえばＲＡＭ（Random Access Memory）によって構成され、データを一時的に記憶する。制御部４０に含まれる各部は、当該各部で取り扱うデータをこのＲＡＭに必要に応じて書き込んで一時的に記憶させ、あるいはＲＡＭから必要に応じて読み出したりすることができるようになっている。
【０１５３】
駆動制御部４１は、定着ローラ３１および加圧ローラ３４を駆動するための駆動手段４３の動作を制御する。駆動制御部４１は、画像形成装置１の主制御部からの制御命令、およびサーミスタ３５ａ〜３５ｃの温度検知結果などに応じた所定のタイミングで、定着ローラ３１を回転駆動させたり、回転を停止させたりするように、駆動手段４３を制御する。
【０１５４】
主制御部は、ユーザからの指示入力、記録材の載置状態、搬送状態もしくはサイズ検知結果、画像形成装置１の各部の動作状態、画像形成装置１における画像形成モード、たとえばカラーモードであるか、モノクロモードであるか、厚紙モードであるかなどの画像形成モード、および画像形成装置１に備えられる各種センサの検知結果などに応じて、駆動制御部４１に、定着ローラ３１および加圧ローラ３４の回転を制御させるための信号を送る。各種センサは、たとえば、記録材の通過位置を光学的あるいは機械的に検出するセンサ、モータおよび可動部などの機械的な状態を検出するセンサ、カバーおよび清掃部材の取り付け状態を検出するセンサ、ならびに加圧ローラ３４の加圧状態を検出するセンサなどが挙げられる。
【０１５５】
温度制御部４２は、サーミスタ３５ａ〜３５ｃの温度検知結果などに応じて、加熱部材３２に備えられる抵抗発熱層３２ａおよび加圧ローラ３４の内部に備えられるヒータランプ３６への通電量を制御することによって、定着ベルト３３および加圧ローラ３４の表面温度を制御する。温度制御部４２は、センサデータ入力部５１、温度記憶部５２、温度偏差算出部５３、テーブル記憶部５４、出力決定部５５、電力制御部５６、パターン選択決定部５７およびパターン記憶部５８を含んで構成される。
【０１５６】
センサデータ入力部５１は、サーミスタ３５ａ〜３５ｃの出力信号に基づいて、温度変化を抵抗値の変化として検出し、検出した抵抗値変化を電圧値変化に変換し、さらにこの電圧値変化をコンピュータで取り扱うことのできるデジタル信号に変換する。そして、センサデータ入力部５１は、温度検知結果を示すこのデジタル信号を温度記憶部５２および温度偏差算出部５３に出力する。サーミスタ３５ａ〜３５ｃは、たとえば、温度が高くなると抵抗値が小さくなり、温度が低くなると抵抗値が大きくなる係数、いわゆる負の温度係数を有している。
【０１５７】
温度記憶部５２は、サーミスタ３５ａ〜３５ｃによる過去所定時間分の温度検知結果、および現在検知した温度の温度検知結果を記憶する。所定時間は、たとえば、加熱部材３２およびヒータランプ３６の温度制御周期の整数倍に設定する。加熱部材３２およびヒータランプ３６の温度制御周期は、加熱部材３２およびヒータランプ３６への通電量の制御周期である。具体的には、定着装置３０では、所定時間を１秒前あるいは２秒前に設定している。
【０１５８】
温度偏差算出部５３は、サーミスタ３５ａによる現在の検知温度である第１検知温度と、予め設定されている定着ベルト３３の目標温度（以下「制御目標温度」ともいう）との偏差である第１温度偏差、および第１検知温度とサーミスタ３５ａによる前記所定時間前の検知温度である第２検知温度との偏差である第２温度偏差を算出し、算出した第１温度偏差および第２温度偏差を出力決定部５５に送る。温度偏差算出部５３は、第２検知温度を温度記憶部５２から読み出す。また、第１検知温度については、温度偏差算出部５３が温度記憶部５２から読み出してもよく、あるいはセンサデータ入力部５１が温度偏差算出部５３に送るようにしてもよい。
【０１５９】
温度偏差算出部５３は、サーミスタ３５ｃによる温度検知結果についても同様に、サーミスタ３５ｃによる現在の検知温度である第３検知温度と、予め設定されている加圧ローラ３４の目標温度との偏差である第３温度偏差、および第３検知温度とサーミスタ３５ｃによる前記所定時間前の検知温度である第４検知温度との偏差である第４温度偏差を算出し、出力決定部５５に送る。
【０１６０】
テーブル記憶部５４は、第１温度偏差と第２温度偏差との組み合わせと、加熱部材３２へ供給すべき電力量とを対応付けた第１出力設定テーブル、および第３温度偏差と第４温度偏差との組み合わせとヒータランプ３６へ供給すべき電力量とを対応付けた第２出力設定テーブルを記憶している。第１出力設定テーブルは、出力直接設定テーブルおよび中央部用テーブルであり、第２出力設定テーブルは、加圧部材用テーブルである。
【０１６１】
出力決定部５５は、温度偏差算出部５３から入力される第１温度偏差および第２温度偏差に応じた通電量を、テーブル記憶部５４に記憶されている第１出力設定テーブルから読み出し、加熱部材３２への通電量を決定し、電力制御部５６へ送る。また、出力決定部５５は、温度偏差算出部５３から入力される第３温度偏差および第４温度偏差に応じた通電量をテーブル記憶部５４に記憶されている第２出力設定テーブルから読み出し、ヒータランプ３６への通電量を決定し、電力制御部５６へ伝達する。
【０１６２】
出力決定部５５は、サーミスタ３５ｂの温度検知結果、つまり定着ベルト３３の幅方向端部近傍の温度と、サーミスタ３５ａの温度検知結果、つまり定着ベルト３３の幅方向中央部の温度との差に応じて、第１出力設定テーブルから読み出した通電量を補正するように構成されてもよい。たとえば、この差に応じて定着ベルト３３における幅方向の端部、つまり記録材に当接しない非通紙領域から定着ベルト３３における幅方向中央部、つまり記録材に当接する通紙領域への伝熱量などを考慮して、通紙領域の温度が目標温度に近づくように補正すればよい。あるいは、温度偏差算出部５３が、サーミスタ３５ｂによる前記所定時間前の検知温度と、サーミスタ３５ｂによる現在の検知温度との偏差を算出し、出力決定部５５がその偏差に応じて第１出力設定テーブルから読み出した通電量を補正するようにしてもよい。
【０１６３】
出力決定部５５は、各加熱部材に対して動作モードごとに設定されている通電電力設定に応じた通電量を決定する。具体的には、第１出力設定テーブルを動作モードごとに設けておくことによって、動作モードに応じた第１出力設定テーブルから通電量を読み出すことによって実現することができる。
【０１６４】
電力制御部５６は、出力決定部５５で決定した通電量に対応した通電パターンを受け取って、駆動制御部４１を経由し、通電パターンの指示に従って、駆動手段４３を介して電源回路４４から加熱部材３２への供給電力を制御する。
【０１６５】
パターン記憶部５８は、複数の通電パターンを記憶する。パターン記憶部５８に記憶される複数の通電パターンは、基本となる通電パターンよりも通電期間の重なりが小さくなる通電パターンである。通電期間の重なりが小さくなる通電パターンは、少なくとも１つの通電パターンが記憶され、通電期間の重なりがない通電パターンが可能な場合は、通電期間の重なりがない通電パターンも記憶される。通電期間の重なりは、たとえば１つ加熱手段に通電する期間が他の加熱手段に通電する期間と重なることである。通電期間のデューティあるいは駆動ディレイを変えることによって、通電期間の重なりを調整する。通電期間のデューティは、所定の周期で通電および非通電を繰り返すとき、通電期間を周期で除算した値を百分率で表したものである。駆動ディレイは、通電の開始を周期の開始時点から遅らせる遅延時間であり、周期に対する遅延時間の割合で表わされる。以下、「通電」を「点灯」ともいう。通電パターンの詳細については、図９を参照して後述する。
【０１６６】
パターン選択決定部５７は、出力決定部５５に接続されている。
パターン選択決定部５７は、パターン記憶部５８に記憶される複数の通電期間の重なりが小さくなる通電パターンの中から、出力決定部５５で決定した通電量に基づいて、通電パターンの１つを選択決定し、選択決定した通電パターンを出力決定部５５へ送る。たとえば、定格電力７００Ｗの加熱部材を点灯周期１秒で通電するとき、通電量３９９Ｗとするために、５７％のデューティの通電パターンを選択する。また、同じ定格７００Ｗの加熱部材を点灯周期１秒で通電するとき、通電量５６０Ｗとするために、８０％のデューティでの通電パターンを選択し、別の加熱部材として定格５００Ｗの加熱部材を点灯周期１秒で通電するとき、通電量４００Ｗとするために、８０％のデューティの通電パターンを選択する。この場合、通電期間の重なりは、６０％になる。出力決定部５５は、選択決定された通電パターンを受け取ると、受け取った通電パターンに則って、駆動制御部４１に駆動信号を送る。
【０１６７】
図６は、定着ユニット３０に備えられる温度制御部４２が実行する第１の温度制御処理の処理手順を示すフローチャートである。制御部４０は、たとえば、主制御部から定着処理の開始が知らされると、ステップＡ１に移る。
【０１６８】
ステップＡ１では、センサデータ入力部５１は、サーミスタ３５ａの検知信号を受け付け、この検知信号に基づいて第１検知温度を、所定の時間ごと、たとえば１秒ごとに検出する。ステップＡ２では、センサデータ入力部５１は、検出した第１検出温度を温度記憶部５２に記憶させる。
【０１６９】
ステップＡ３では、温度偏差算出部５３は、温度記憶部５２から第１検知温度および第２検知温度を読み出す。第２検知温度は、１秒前に記憶された第１検知温度であり、温度偏差算出部５３は、新たに第１検知温度を検出して温度記憶部５２に記憶するとき、温度記憶部５２に記憶されている第１検知温度を第２検知温度として温度記憶部５２に記憶する。ステップＡ４では、温度偏差算出部５３は、読み出した第１検知温度および第２検知温度に基づいて、第１温度偏差および第２温度偏差を算出し、出力決定部５５に出力する。
【０１７０】
ステップＡ５では、出力決定部５５は、温度偏差算出部５３によって算出された第１温度偏差および第２温度偏差の組み合わせに対応する後述する増減通電量を、テーブル記憶部５４に記憶している第１出力設定テーブルから読み出し、読み出した増減通電量に基づいて、加熱部材３２に対して制御すべき通電量である制御通電量を決定する。
【０１７１】
図７は、第１出力設定テーブル８１の一例を示す図である。第１出力設定テーブル８１は、テーブル記憶部５４に記憶されている。第１出力設定テーブル８１には、加熱部材３２ごとの基準通電量（以下「基準電力量」ともいう）と、第１温度偏差と第２温度偏差との組み合わせに応じて増減すべき通電量である増減通電量とが予め設定されている。増減通電量は、加熱部材３２に供給可能な通電量の最大値（以下「定格電力」ともいう）に対する相対値で表わされている。図７に示す第１出力設定テーブル８１の例では、増減通電量のみが、百分率の相対値で、第１温度偏差と第２温度偏差との組み合わせごとに示されており、基準通電量は省略されている。図７に示した第１出力設定テーブル８１は、複数の加熱手段に共通のテーブルであるが、第１温度偏差と第２温度偏差との組み合わせごとに示される増減通電量が、加熱手段ごとに異なる場合は、第１出力設定テーブル８１を加熱手段ごと設けておく。
【０１７２】
出力決定部５５は、第１出力設定テーブルから読み出した基準通電量に、第１出力設定テーブルから読み出した増減通電量を加減算した通電量を、加熱部材３２に対する制御通電量として決定する。
【０１７３】
たとえば、目標温度が１６５℃に設定されており、サーミスタ３５ａの検知温度、つまり第１検知温度が１６４℃、サーミスタ３５ａの１秒前の検知温度、つまり第２検知温度が１６９℃の場合、第１温度偏差＝第１検知温度−目標温度＝１６４−１６５＝−１℃となり、第２温度偏差＝第１検知温度−第２検知温度＝１６４−１６９＝−５℃となる。したがって、この場合、増減通電量は、図７に示した第１出力設定テーブルから、相対値５０％であり、加熱部材３２に対する制御通電量は、基準通電量に最大通電量の５０％を加算した値に設定される。すなわち、基準通電量が最大通電量の５０％に設定されている場合には、加熱部材３２に対する制御通電量は、５０％＋５０％＝１００％に決定される。
【０１７４】
また、目標温度が１６５℃に設定されており、サーミスタ３５ａの検知温度、つまり第１検知温度が１６３℃、サーミスタ３５ａの１秒前の検知温度。つまり第２検知温度が１６３℃の場合、第１温度偏差＝第１検知温度−目標温度＝１６３−１６５＝−２℃となり、第２温度偏差＝第１検知温度−第２検知温度＝１６３−１６３＝０℃となる。したがって、この場合、増減通電量は、図７に示した第１出力設定テーブルから、相対値１３％であり、加熱部材３２に対する制御通電量は、基準通電量に最大通電量の１３％を加算した値に設定される。すなわち、基準通電量が最大通電量の５０％に設定されている場合には、加熱部材３２に対する制御通電量は、５０％＋１３％＝６３％に設定される。
【０１７５】
出力決定部５５は、複数の加熱部材３２のそれぞれに対する制御通電量を決定すると、決定した制御通電量をパターン選択決定部５７へ送る。
【０１７６】
ステップＡ６では、パターン選択決定部５７は、出力決定部５５が決定した制御通電量を基に、パターン記憶部５８に記憶した複数の通電パターンの中から、各加熱部材の通電量にあった通電パターンをそれぞれ選択する。各加熱部材の通電量にあった通電パターンとは、各加熱部材の通電量になる通電パターン、または各加熱部材の通電量になる通電パターンがないときは、各加熱部材の通電量に最も近い通電量になる通電パターンのことである。
【０１７７】
具体的には、パターン選択決定部５７は、複数の加熱部材３２に対する制御通電量を基に、パターン記憶部５８から、これら複数の加熱部材３２に対する１つの通電パターンを選択して読み出す。たとえば、抵抗発熱層３２ａが抵抗発熱層３２ａ１で、抵抗発熱部３２ｇ１の点灯率が６３％、かつ抵抗発熱部３２ｇ２，３２ａｇ３の点灯率が２２．５％であり、３つの抵抗発熱部３２ｇ１〜３２ｇ３を点灯、つまり通電する場合、パターン選択決定部５７は、通電期間の重なりが少ない通電パターンとして、抵抗発熱部３２ｇ２，３２ａｇ３に対する駆動ディレイが通常５０％のところ、駆動ディレイ６５％の通電パターンを選択する。点灯率は、点灯周期に対する点灯時間の割合であり、この例では、百分率で表されている。駆動ディレイは、点灯の開始を点灯周期の開始時点から遅らせる遅延時間であり、点灯周期に対する遅延時間の割合で表わされ、この例では、百分率で表されている。そして、パターン選択決定部５７は、選択した通電パターンを電力制御部５６に送る。
【０１７８】
ステップＡ７では、電力制御部５６は、パターン選択決定部５７によって選択された通電パターンに従って、駆動制御部４１に駆動信号を出力する。すなわち、電力制御部５６は、パターン選択決定部５７から受け取った通電パターンに従って、駆動制御部４１に通電の指示を行い、駆動手段４３を介して電源回路４４から加熱部材３２への供給電力を制御する。
【０１７９】
図８は、電力制御部５６による通電量の制御波形の例を示す図である。図８（ａ）は、デューティ制御法による制御波形９１を示し、図８（ｂ）は、位相制御法による制御波形９２を示す。
【０１８０】
通電パターンは、デューティ制御または位相制御における所定の制御単位での通電時間を設定しているものである。図８（ａ）では、デューティ制御を用い、これに各通電パターンに応じた点灯周期単位の通電時間で制御し、図８（ｂ）では、各通電パターンに応じた、半波長単位の通電時間を制御する。定着装置３０は、通電時間を制御することによって、通電量、つまり単位時間当たりの発熱量を制御する。
【０１８１】
通電パターンに適用する制御方法には、たとえば３つの制御方法、具体的には、（１）デューティ制御のみで制御して、これに通電パターンを適用する制御方法、（２）位相制御のみで制御して、これに通電パターンを適用する制御方法、および（３）デューティ制御と位相制御との併用に対して通電パターンを適用する制御方法がある。（３）の制御方法では、デューティ制御で、点灯周期内での通電時間を設定し、位相制御で、その点灯時間中の半波長において、半波長単位の通電時間を設定し通電する。
【０１８２】
これらの制御方法は、制御する際の、通電状態が異なるので、過剰電流の抑制に対する効果も、それぞれ少しずつ異なる。したがって、通電状態が異なることによって、通電パターンの設定もそれぞれ異なる。
【０１８３】
（１）と（２）とは、ともに通電パターンとして、それぞれの加熱手段に対する通電時間の比率および駆動ディレイで設定される。（３）は、通電パターンとして、点灯周期内の通電時間、半波長単位の通電時間、および駆動ディレイで設定される。単位時間当たりの発熱量を変更するのに、点灯周期内の通電時間、および半波長単位の通電時間の２つのパラメータで設定することができるので、より柔軟な設定が可能であり、通電期間の重なりが完全になくせなくても、重なりの状態での過剰電流が少ないので、通電期間の重なりを許容できる範囲が広くなる。
【０１８４】
デューティ制御法では、電力制御部５６は、出力決定部５５によって決定された制御通電量に基づいて、加熱部材３２への通電をオン（以下「ＯＮ」という）にする通電時間と、加熱部材３２への通電をオフ（以下「ＯＦＦ」という）にする非通電時間との比（以下「デューティ」という））を決定し、加熱部材３２への通電をデューティ制御法によって制御する。たとえば、制御通電量が最大通電量に決定されている場合には、点灯周期（以下「インターバル時間」という）Ｔｉの全時間において通電をＯＮにする。また、制御通電量が最大通電量の６３％に決定されている場合には、図８（ａ）に示すように、インターバル時間Ｔｉ中の６３％に対応する時間Ｔｏｎだけ通電をＯＮにし、残り３７％に対応する時間Ｔｏｆｆでは通電をＯＦＦにする。
【０１８５】
複数の通電パターンは、デューティ制御と位相制御とで、異なる内容で独立している。加熱手段、たとえばヒータの通電量を制御する際に、デューティ制御と位相制御とでは、異なる制御方法である。仮に同じ通電比率、つまりデューティで駆動しても、デューティ制御は、ヒータに通電している全期間を制御するが、位相制御では、交流電源の各半周期内、たとえば５０Ｈｚであれば１０ｍｓ、６０Ｈｚであれば約８．３ｍｓの半周期内での位相角を制御する。位相角を制御することによって、電流の流れ方を変化させることができるので、それぞれの制御方法に応じて、過剰電流を抑制する最適な通電パターンも異なる。
【０１８６】
本実施形態では、加熱部材３２として抵抗性発熱体である抵抗発熱層３２ａを用いている。特に、抵抗性発熱体は、通電期間と非通電期間との繰り返しによる突入電流が、従来技術の定着装置の加熱手段として多用されているハロゲンランプに比べて小さいので、ちらつきの原因となるフリッカを防止し、それによる過剰電流も小さくすることができる。
【０１８７】
加熱部材３２への通電量の制御方法は、上述したようなデューティ制御法に限るものではなく、たとえば、電源回路４４から加熱部材３２に供給される交流電源電圧の位相を制御する位相制御法を用いてもよい。位相制御法では、電力制御部５６は、交流電圧の半波長ごとに通電時間を規定し、交流電圧の半波長ごとの通電時間に応じて、導通時間の位相角を制御して電力制御を行う。具体的には、図８（ｂ）に示すように、交流電圧の半波長の周期Ｔ１ごとに、通電時間Ｔ１ｏｎの間だけ通電をＯＮにし、非通電時間Ｔ１ｏｆｆの間だけ通電をＯＦＦにする。
【０１８８】
位相制御法では、ハロゲンランプのような誘導性発熱体の突入電流を抑えながら、電力制御を行うことができる。つまり、ハロゲンランプのような誘導性発熱体に対して、通電ＯＮと通電ＯＦＦとを短時間で切り換えると、誘導性負荷による電流変動が大きくなり、交流電源の大きな電圧変動を誘発するので、位相制御法は、このような誘導性発熱体を用いる場合の電力制御に好適である。
【０１８９】
さらに、上述したデューティ制御法と位相制御法とを組み合わせて、加熱部材３２に供給する電力量を制御してもよい。この場合、たとえば、出力決定部５５の決定した制御通電量に応じて、デューティ制御を行うか、位相制御を行うかを予め設定された条件に基づいて適宜選択するようにしてもよい。あるいは、インバータを用いて交流電圧を直流電圧に変換してパルス駆動する構成とし、出力決定部５５の決定した制御通電量に応じて交流電圧の振幅を制御するようにしてもよい。あるいはまた、パルス駆動するときの駆動信号のパルス幅もしくはパルス数などを制御することによって通電量を制御してもよい。
【０１９０】
ステップＡ８では、温度制御部４２は、定着処理が終了したか否かを判定する。主制御部から定着処理の終了が知らされていると、第１の温度制御処理を終了し、主制御部から定着処理の終了が知らされていないと、ステップＡ１に戻り、ステップＡ１〜Ａ７までの処理を繰り返す。
【０１９１】
図６に示したフローチャートでは、１つの加熱手段に対する第１の温度制御処理の処理手順を示したが、加熱手段が複数あるときは、同じ処理がそれぞれの加熱手段に対して、並列に行われる。加熱手段が複数ある場合については後述する。
【０１９２】
図９は、通電パターンの一例を示す図である。図９に示した通電パターンは、抵抗発熱層３２ａ１に対する通電パターンである。通電パターンは、位相制御またはデューティ制御において、ヒータ１を何％通電、ヒータ２を何％通電、および駆動ディレイを何％というように設定するパターンである。この通電パターンのこれらのパーセンテージ、つまり百分率に対応して、位相制御では、半波長単位の通電時間が設定され、デューティ制御では点灯周期単位の通電時間が設定される。ヒータ１は、たとえば抵抗発熱部３２ｇ１であり、ヒータ２は、たとえば抵抗発熱部３２ｇ２，３２ｇ３である。
【０１９３】
ヒータ１信号，ヒータ２信号は、電力制御部５６が駆動制御部４１を介して駆動手段４３に送る駆動制御信号であり、ヒータ１信号は、抵抗発熱部３２ｇ１への通電を制御する駆動制御信号であり、ヒータ２信号は、抵抗発熱部３２ｇ２，３２ｇ３への通電を制御する駆動制御信号である。図９（ａ）は、抵抗発熱部３２ｇ２，３２ｇ３に対する駆動ディレイが５０％の通電パターンであり、図９（ｂ）は、抵抗発熱部３２ｇ２，３２ｇ３に対する駆動ディレイが６５％の通電パターンである。
【０１９４】
図９（ａ）に示す通電パターンの場合、すなわち、抵抗発熱部３２ｇ１の点灯率が６３％、かつ抵抗発熱部３２ｇ２，３２ｇ３の点灯率が２２．５％であり、抵抗発熱部３２ｇ２，３２ｇ３に対する駆動ディレイＴｄ１が５０％の通電パターンの場合、抵抗発熱部３２ｇ２，３２ｇ３が導通を開始し始めた時から１３％の重なりが生じる。重なりは、ヒータ１信号がＯＮになっている期間Ｔｔｏｎ１と、ヒータ２信号がＯＮになっている期間Ｔｔｏｎ２とが重なっている期間Ｔｗであり、重なっている期間Ｔｗの点灯周期Ｔｔｓに対する割合で表わされる。図９（ａ）に示した例では、重なっている期間Ｔｗは、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間である。
【０１９５】
図９（ｂ）に示す通電パターンの場合、すなわち、抵抗発熱部３２ｇ１の点灯率が６３％、かつ抵抗発熱部３２ｇ２，３２ｇ３の点灯率が２２．５％であり、抵抗発熱部３２ｇ２，３２ｇ３に対する駆動ディレイＴｄ２が６５％の通電パターンの場合、ヒータ１信号がＯＮになっている期間Ｔｔｏｎ１と、ヒータ２信号がＯＮになっている期間Ｔｔｏｎ２との重なりは生じない。この場合、抵抗発熱部３２ｇ１の導通が終了した後、抵抗発熱部３２ｇ２，３２ｇ３が遅れて通電が開始され、点灯率２２．５％の通電が行なわれた後、１つの点灯周期Ｔｔｓが終了する。
【０１９６】
パターン記憶部５８には、図９（ａ）に示す通電パターンと図９（ｂ）に示す通電パターンとが記憶されており、パターン選択決定部５７は、これらの通電パターンのうち、通電期間の重なりがない通電パターン、通電期間の重なりがない通電パターンがないときは、通電期間の重なりが最も少ない通電パターンを選択する。パターン選択決定部５７が図９（ｂ）に示す通電パターンを選択することによって、図９（ａ）に示す通電パターンが選択されたときに発生する１３％分の重なりによる過剰電流が一時的に流れてしまうところを、通電期間の重なりをなくして、それぞれの加熱部材を駆動することができる。あるいは、通電期間の重なりがない通電パターンがないときは、パターン選択決定部５７が通電期間の重なりが最も少ない通電パターンを選択するので、通電期間の重なりをより少なくして、それぞれの加熱部材を駆動することができる。
【０１９７】
通電期間の重なりが小さい通電パターンとしては、たとえば、通電期間の重なり０％、３％、５％、８％および１０％の通電パターンがパターン記憶部５８に記憶される。通電期間の重なりは、重なっている期間を、通電の周期で除算して百分率で表している。このとき、それぞれ、ヒータ１とヒータ２との通電比率は異なる。通電比率は、デューティのことであり、画像形成装置１の動作状態で、必要とする電流量が異なるので、それぞれの動作状態によって、過剰電流の程度も異なり、それぞれの動作状態に合わせて最適な動作になるようにするために、通電期間の重なりが小さくなる複数の通電パターンを設けている。ここで、通電期間の重なりが小さいとは、当初の基本となる通電条件での通電期間の重なりに比べて小さいという意味で、必ずしも１つに限定されるものではない。
【０１９８】
パターン記憶部５８は、複数の通電パターンを記憶しておく際に、通電パターンを記憶する順序を、通電期間の重なりの小さい順に並べて記憶する。また、優先度の高い加熱手段の順に並べて記憶しておいてもよいし、さらに通電比率順に並べて記憶しておいてもよいし、通電期間の重なりが小さい順に並べておくとともに、点灯制御する際に、容易に選択することができる順序で記憶しておいてもよい。
【０１９９】
通電パターンは、図９に示すように、複数の加熱手段、たとえばヒータ１およびヒータ２への通電時間、通電比率、つまりデューティ、および駆動ディレイなどによって定義されるパターンである。すなわち、通電パターンに定義されているそれぞれのヒータへの通電比率によって、個々のヒータの発熱量が決まり、それによる電流量が決まる。通電パターンに定義されている駆動ディレイによって、基準とするヒータの駆動開始から遅れて、他のヒータが駆動させる。通電パターンに定義される通電時間、通電比率および駆動ディレイは、制御周期内での電流量を可能な限り平均化して、ヒータの駆動による過剰電流を抑制することができるように定義される。各ヒータへの通電時間、通電比率および駆動ディレイは、１組のセットとして扱い、動作モード、および時々刻々変化させるための通電量の設定に併せて、複数の通電パターンを予めパターン記憶部に記憶させておく。
【０２００】
通電パターンとしては、図９に示した通電パターンが１つの例である。図９に示した通電パターンは、各ヒータへの通電比率、つまりデューティ、および駆動ディレイを規定したものである。図９に示した通電パターンでは、各ヒータへの通電比率は同じで、駆動ディレイの異なる通電パターンを切り換えて用いる例である。
【０２０１】
パターン記憶部５８は、図４（ｂ）に示した抵抗発熱層３２ａ２のように、抵抗発熱層３２ａ２が分岐している場合は、分岐している分岐部ごとに通電パターンを記憶する。この場合、分岐している分岐部それぞれが加熱手段である。
【０２０２】
通電比率が異なるパターンとしては、たとえば、通電パターン１として、ヒータ１の通電比率が６０％で、ヒータ２の通電比率が５０％で、駆動ディレイが５０％で、点灯重なりが１０％の通電パターン、通電パターン２として、ヒータ１の通電比率が５５％で、ヒータ２の通電比率が４５％で、駆動ディレイが５０％で、点灯重なりが０％の通電パターン、通電パターン３として、ヒータ１の通電比率が６０％で、ヒータ２の通電比率が４５％で、駆動ディレイが５０％で、点灯重なりが５％の通電パターン、通電パターン４として、ヒータ１の通電比率が６０％で、ヒータ２の通電比率が４０％で、駆動ディレイが６０％で、点灯重なりが０％の通電パターン、通電パターン５として、ヒータ１の通電比率が６０％で、ヒータ２の通電比率が４５％で、駆動ディレイが６０％で、点灯重なりが５％の通電パターンなどがある。点灯重なりは、通電期間の重なりのことである。
【０２０３】
パターンの差は、僅かであるが、点灯重なりの大小、通電比率の大小、および各ヒータの定格値などを考慮して設定することによって、過剰電流抑制の効果が得られる。また、ヒータの点灯時の優先度を設けて、優先度を考慮して通電パターンを設定しておくことも可能である。
【０２０４】
また、パターン記憶部５８は、「デューティの点灯周期を変更して設定」された通電パターン、「位相制御における位相角を変更して設定」された通電パターン、「複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、それぞれのデューティの値を補正して設定」された通電パターン、「複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、スローアップおよびスローダウンを行うときの位相角を変更して設定」された通電パターン、「複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、半波長単位あるいは全波長単位で間引く時の間引きパターンを変更して設定」された通電パターン、「複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、複数の加熱手段に供給する電圧値の変更状態を設定」された通電パターン、および「複数組み合わせて設定」された通電パターンなどの通電パターンも記憶する。
【０２０５】
「デューティの点灯周期を変更して設定」された通電パターンは、たとえば、通常の点灯周期が１秒のところを、１．５秒として、各々の加熱手段の通電パターンを変更して設定された通電パターンである。
【０２０６】
「位相制御における位相角を変更して設定」された通電パターンは、通電期間の重なりが小さくなる通電パターンを選択して、実際に通電するときの制御方法が位相制御を用いる場合に、通電のデューティではなく、その位相角を変更して設定された通電パターンであり、重なりを小さくし、過剰電流を抑制することができる。この通電パターンの例としては、上述したデューティ制御の場合との通電パターンの例と同様である。
【０２０７】
「複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、それぞれのデューティの値を補正して設定」された通電パターンは、それぞれの加熱手段の通電パターンとして設定されたデューティに対して、デューティの値そのものを設定するのではなく、−○○％〜＋△△％というように、補正するデューティ値で、通電期間の重なりが小さくなる通電パターンを設定した通電パターンである。たとえば、通電パターンＡ’１については、ヒータ１は補正するデューティ値が０％で、ヒータ２は補正するデューティ値が−１０％で、駆動ディレイは５０％という通電パターンである。通電パターンＡ’２については、ヒータ１は補正するデューティ値が−５％で、ヒータ２は補正するデューティ値が−７％で、駆動ディレイ：５５％という通電パターンである。通電パターンＡ’３については、ヒータ１は補正するデューティ値が−３％で、ヒータ２は補正するデューティ値が−５％で、駆動ディレイ：６０％という通電パターンである。
【０２０８】
「複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、スローアップおよびスローダウンを行うときの位相角を変更して設定」された通電パターンは、後述する図１９に示すように、通電開始時のスローアップ、および通電終了時のスローダウン制御のときの通電パターンである。具体的には、一定の位相角になるまで位相角を少しずつ大きく、あるいは一定の位相角から少しずつ小さく位相制御する際、通電期間の重なりが小さくなるように、位相角の値および通電を開始するタイミングを変更した通電パターンである。非通電期間に、重なりのある通電期間分を割り振るようにすることによって、通電時の電流が平準化され、過剰電流が流れている時間を低減する、あるいは無くすことができる。
【０２０９】
「複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、半波長単位あるいは全波長単位で間引く時の間引きパターンを変更して設定」された通電パターンは、後述する図１９で説明するように、特定の半波長の通電を意図的に非導通として、他の加熱手段の通電に割り振り、電流の平準化を意図している通電パターンである。
【０２１０】
また、「複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、複数の加熱手段に供給する電圧値の変更状態を設定」された通電パターンは、通電時間およびその通電の開始のタイミングだけでなく、過剰電流が流れてしまうような状況で、加熱手段に印加する電圧値を、１００Ｖから、たとえば８０Ｖあるいは７０Ｖに変更して、電流の平準化を意図している通電パターンである。そして、それに加えてデューティの値を変更することも併用したり、上記のその他方法も併用したりして、過剰電流を抑制する。 パターン記憶部５８は、上述した通電パターンを複数組み合わせて設定された通電パターンを記憶することも可能である。
【０２１１】
また、パターン記憶部５８は、複数の加熱手段のうち２つの加熱手段、たとえば抵抗発熱部とハロゲンヒータとを選択し、選択した２つの加熱手段について、複数の通電パターンを記憶する。
【０２１２】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、パターン記憶部５８に記憶される駆動ディレイ増減幅、駆動ディレイの値および点灯周期の増減幅の例を示す図である。パターン記憶部５８には、基本となる通電パターンよりも通電期間の重なりが小さくなる通電パターンが記憶される。
図１０Ａ（ａ）は、基本となる通電パターンＡに対応する通電期間の重なりが小さくなる通電パターン９１ａ、および駆動ディレイの増減幅９１ａを示す図である。基本となる通電パターンＡに対応する通電期間の重なりが小さくなる通電パターン９１ａには、通電パターンＡ’１〜Ａ’５が記載され、それぞれ駆動ディレイが「５０％」、「４０％」、「５５％」、「６０％」および「６５％」である。また、抵抗発熱部３２ｇ１〜３２ｇ３に対する通電期間が、通電パターンごとに示されるが、図１０Ａでは、具体的な通電期間の記載は省略している。駆動ディレイの増減幅９２ａは、駆動ディレイとして増減可能な値を百分率表示で示している。具体的には、駆動ディレイとして増減可能な値は、「−１０％」、「−７．５％」、「−５％」、「−２．５％」、「０％」、「＋２．５％」、「＋５％」、「＋７．５％」および「＋１０％」のうちのいずれかである。
【０２１３】
駆動ディレイは、通電パターンごとに設定されている駆動ディレイの値を用いてもよいし、基本となる通電パターンの駆動ディレイに対して、駆動ディレイの増減幅９２ａに示される増減幅で増減してもよいし、通電パターンごとに設定されている駆動ディレイの値に対して、駆動ディレイの増減幅９２ａに示される増減幅で増減してもよい。通電期間の重なり程度に合わせて調整することは可能である。
【０２１４】
図１０Ａ（ｂ）は、基本となる通電パターンＢに対応する通電期間の重なりが小さくなる通電パターン９１ｂ、および駆動ディレイの増減幅９２ｂを示す図であり、図１０Ａ（ｃ）は、基本となる通電パターンＣに対応する通電期間の重なりが小さくなる通電パターン、９１ｃおよび駆動ディレイの増減幅９２ｃを示す図であり、図１０Ａ（ａ）と同様な値が示されている。
【０２１５】
図１０Ａ（ｄ）は、点灯周期の増減幅９３を示す図である。点灯周期の増減幅９３は、点灯周期として増減可能な値を百分率表示で示している。具体的には、点灯周期として増減可能な値は、「−１０％」、「−５％」、「０％」、「＋５％」、「＋１０％」、「＋１５％」、「＋２０％」および「＋２５％」のうちのいずれかである。
【０２１６】
図１０Ｂ（ｅ）は、抵抗発熱部３２ｇ１の駆動ディレイの増減値を定格電力と通電量との組み合わせについての通電パターン９４ａを示した図である。図１０Ｂ（ｆ）は、抵抗発熱部３２ｇ２の駆動ディレイの増減値を定格電力と通電量との組み合わせについての通電パターン９４ｂを示した図である。図１０Ｂ（ｇ）は、抵抗発熱部３２ｇ３の駆動ディレイの増減値を定格電力と通電量との組み合わせについての通電パターン９４ｃを示した図である。
【０２１７】
定格電力１は、たとえばＡ地域向けの定格電力であり、定格電力２は、たとえばＢ地域向けの定格電力であり、定格電力３は、たとえばＣ地域向けの定格電力である。通電量１〜５は、出力決定部５５によって決定された制御通電量に対応する通電量の例示である。
【０２１８】
図１０Ｂ（ｅ）に示した通電パターン９４ａでは、定格電力１〜３に対する駆動ディレイの増減値は、それぞれ通電量１のとき、「−１０％」、「−１２％」、「−１５％」であり、通電量２のとき、「−４％」、「−６％」、「−７％」であり、通電量３のとき、「＋２％」、「±０％」、「−２％」であり、通電量４のとき、「＋５％」、「＋１％」、「＋２％」であり、通電量５のとき、「＋８％」、「＋６％」、「＋８％」である。
【０２１９】
図１０Ｂ（ｆ）に示した通電パターン９４ｂでは、定格電力１〜３に対する駆動ディレイの増減値は、それぞれ通電量１のとき、「−１５％」、「−１７％」、「−２０％」であり、通電量２のとき、「−８％」、「−７％」、「−１０％」であり、通電量３のとき、「＋４％」、「±０％」、「−５％」であり、通電量４のとき、「＋４％」、「＋３％」、「±０％」であり、通電量５のとき、「＋６％」、「＋８％」、「＋５％」である。
【０２２０】
図１０Ｂ（ｇ）に示した通電パターン９４ｃでは、定格電力１〜３に対する駆動ディレイの増減値は、それぞれ通電量１のとき、「−８％」、「−１２％」、「−１５％」であり、通電量２のとき、「−７％」、「−６％」、「−１０％」であり、通電量３のとき、「−５％」、「−２％」、「−５％」であり、通電量４のとき、「−２％」、「＋２％」、「±０％」であり、通電量５のとき、「＋２％」、「＋４％」、「＋５％」である。
【０２２１】
駆動ディレイの変更だけでは通電期間の重なりを完全になくすことは困難な場合がある。たとえば、いずれの加熱部材の定格電力も大きいために、いずれの加熱部材も大きなデューティで駆動しなければならない場合、いずれの加熱部材への通電期間も、他の加熱部材への非通電期間期間よりも長いので、いくら駆動ディレイを大きくしても、重なりを完全になくすことは困難である。
【０２２２】
そこで、駆動ディレイの変更による通電期間の重なりの低減の他に、点灯周期の変更も併用して、通電期間の重なりをさらに低減するような通電パターンを設定する。
【０２２３】
パターン記憶部５８は、複数の加熱手段、たとえばヒータを点灯させる状態、あるいは２つのヒータのうち１つを点灯させ、他を消灯させる状態、および点灯させる場合の通電量に応じて、通電パターンを複数記憶している。状態が変化した場合は、変化後の状態について、通電期間の重なりが小さくなる通電パターンに切り換えて制御する。
【０２２４】
すなわち、変化前の基本となる通電パターン、たとえば通電パターンＡが一旦決定した後、通電パターンＡよりも通電期間の重なりが小さくなる通電パターン、たとえば通電パターンＡ’２を選択して制御する。次に、点灯状態などが変化して、基本となる通電パターンが、変化前の通電パターンＡから通電パターンＢに変化すると、通電パターンＢよりも通電期間の重なりが小さくなる通電パターン、たとえば通電パターンＢ’３を選択して制御する。ここで、変化後の通電期間の重なりが小さくなるパターンを選択するとき、制御が複雑にならないように、通電パターンＡ’２を元にするのではなく、通電パターンＢを元にして、その通電パターンＢでの通電期間の重なりが小さくなるパターンを選択する。
【０２２５】
具体的には、たとえば、通電パターン変化前の例としては、定着装置の通電量が当初１Ｗのとき、基本となる変化前の通電パターンは、通電パターンＡであり、ヒータ１の通電比率が６０％で、ヒータ２の通電比率が５０％で、駆動ディレイが５０％で、点灯重なりが０％である。通電パターンＡよりも通電期間の重なりが小さくなる通電パターンは、通電パターンＡ’２であり、ヒータ１の通電比率が５５％で、ヒータ２の通電比率が４５％で、駆動ディレイが５５％で、点灯重なりが０％である。そして、通電状態が変化して、通電量が２Ｗになったとき、通電パターン変化後の例としては、基本となる変化後の通電パターン（変化後の当初の通電パターン）は、通電パターンＢであり、ヒータ１の通電比率が７０％で、ヒータ２の通電比率が４０％で、駆動ディレイが５０％で、点灯重なりが２０％）である。通電パターンＢよりも通電期間の重なりが小さくなる通電パターンは、通電パターンＢ’３であり、ヒータ１の通電比率が６５％で、ヒータ２の通電比率が４０％で、駆動ディレイが６０％で、点灯重なりが５％）である。
【０２２６】
図１０Ａ（ａ）に示した通電パターンは、１つの通電パターン群を形成し、図１０Ａ（ｂ）に示した通電パターンは、１つの通電パターン群を形成し、図１０Ａ（ｃ）に示した通電パターンは、１つの通電パターン群を形成する。このように、通電に用いる複数の加熱手段の点灯条件の組み合わせ、定着装置の動作モード、画像形成装置１のオプションの利用状況、および画像形成装置１の動作モードなどに応じて、通電パターン群を複数記憶しておき、これらの状況に応じて、通電パターン群を切り換えて用いる。複数の通電パターン群を記憶しておくことによって、通電パターン群を１つしか記憶してない場合に比べて、柔軟な通電制御を行うことができ、優先度の低い加熱手段への影響を少なくすることができ、定着性能の低下を可能な限り小さくしつつ、過剰電流を抑制することができる。
【０２２７】
パターン記憶部５８は、これら複数の通電パターン群を記憶しておき、パターン選択決定部５７が、出力決定部５５からの情報を基にして、複数の通電パターン群の中から、対応する通電パターン群を選択し、更に選択した通電パターン群の中から、通電期間の重なりが小さくなる通電パターンを選択して、これを通電制御に用いる。
【０２２８】
パターン選択決定部５７は、異なる２つの加熱手段の組み合わせの中から、加熱手段の選択状態に対応して、複数の通電パターン群から１つの通電パターン群を選択する。異なる２つの加熱手段の組み合わせとは、複数の加熱手段、たとえばヒータ１、ヒータ２、ヒータ３およびヒータ４の４つの加熱手段がとある場合、４つの加熱手段の内の２つの加熱手段を駆動するとき、その２つの加熱手段を選択する組み合わせのことであり、その組み合わせは、複数ある。パターン記憶部５８は、そのそれぞれの組み合わせに対して、通電パターン群を対応させて記憶する。加熱手段の選択状態とは、どの過熱手段を通電に使用するか選択した状態のことである。複数の加熱手段が設けられていいても、常に全てに通電する訳ではなく、表面温度の到達状態および許容される通電量などに応じて、必要な加熱手段を適宜選択して通電する。
【０２２９】
図１１は、抵抗発熱部３２ｇ１〜３２ｇ３への通電パターンの他の例を示す図である。図９に示した例と同様に、ヒータ１信号，ヒータ２信号は、電力制御部５６が駆動制御部４１を介して駆動手段４３に送る駆動制御信号であり、ヒータ１信号は、抵抗発熱部３２ｇ１への通電を制御する駆動制御信号であり、ヒータ２信号は、抵抗発熱部３２ｇ２，３２ｇ３への通電を制御する駆動制御信号である。図１１に示す通電パターンは、点灯周期の変更も併用して、通電期間の重なりをさらに低減した通電パターンである。
【０２３０】
図１１（ａ）に示した例では、ヒータ１信号がＯＮになっている期間Ｔｔｏｎ１と、ヒータ２信号がＯＮになっている期間Ｔｔｏｎ２とは、期間Ｔｗで重なっている。このとき、点灯周期はＴｔｓ１であり、駆動ディレイはＴｄ１である。図１１（ｂ）に示した例では、点灯周期Ｔｔｓ２を図１１（ａ）に示した点灯周期Ｔｔｓ１に時間ΔＴｓを加算した値とするとともに、駆動ディレイＴｄ２を図１１（ａ）に示した駆動ディレイＴｄ１に時間ΔＴｓを加算した値とすることによって、ヒータ１信号がＯＮになっている期間Ｔｔｏｎ１と、ヒータ２信号がＯＮになっている期間Ｔｔｏｎ２とが重なっている期間Ｔｗを「０」としている。
【０２３１】
このように、点灯周期の変更も併用する場合、それぞれの加熱部材の通電期間と点灯時の電力との積、すなわち、電力量が、変更の前後で、略同等になるようにする。変更の前後で電力量を略同等にすることによって、加熱部材が発生する熱も、略同等にすることができ、温度の低下を引き起こさずに、通電期間の重なりによる過剰電流も低減することができるようになる。図１１示した通電パターンは、駆動ディレイおよび点灯周期の変更によって、通電期間の重なりを低減したが、前述した位相制御による電力制御を併用することもできる。
【０２３２】
図６に示した第１の温度制御処理では、加熱部材３２の抵抗発熱層３２ａについて説明したが、温度制御部４２は、ヒータランプ３６についても同様の方法で温度制御行う。たとえば、図２に示した加圧ローラ３４に内包するヒータランプ３６の場合は、センサデータ入力部５１は、サーミスタ３５ｃの検知信号を受け付けて第３検知温度を検出し、検出した第３検出温度を温度記憶部５２に記憶させる。温度偏差算出部５３は、温度記憶部５２から第３検知温度および第４検知温度を読み出し、これら各検知温度に基づいて第３温度偏差および第４温度偏差を算出する。出力決定部５５は、テーブル記憶部５４に記憶している第２出力設定テーブルから、第３温度偏差および第４温度偏差の組み合わせに対応する増減通電量を読み出し、読み出した増減通電量に基づいて制御通電量を決定する。パターン選択決定部５７は、決定された制御通電量と他の加熱部材の制御通電量とから、通電パターンを選択決定する。電力制御部５６は、選択設定された通電パターンに基づいて電源回路４４からヒータランプ３６および各加熱部材への通電量を制御する。
【０２３３】
図２示した定着ユニット３０の構成では、定着部材である定着ベルト３３を、定着ローラ３１と加熱部材３２とで懸架したベルト定着方式について説明したが、このベルト定着方式に限定されるものではなく、たとえば、図１２に示すような定着ユニット３０ａの構成にも適用することができる。
【０２３４】
図１２は、定着ユニットの他の例である定着ユニット３０ａの構成を示す断面図である。
【０２３５】
図２に示した定着ユニット３０では、定着ベルト３３を、定着ベルト３３を加熱する加熱部材３２と、加圧部材である加圧ローラ３４と、定着ベルト３３とニップ部を形成する定着ローラ３１とで懸架しているが、図１２に示す定着ユニット３０ａでは、定着ローラ３１を廃止し、定着ベルト３３を懸架する構成を用いずに、定着ベルト３３ａのニップ部の内面側に加熱部材３２１を配置した構成である。
【０２３６】
図１２に示した定着ユニット３０ａの加熱部材３２１は、面状発熱体３２１ａおよび給電端子３２１ｂを含んで構成される。面状発熱体３２１ａは、平板状、すなわち図４（ａ）〜（ｃ）に示した抵抗発熱層３２ａの平板状の形状そのものであり、加熱部材３２１は、耐熱樹脂ホルダで保持されて、定着ベルト３３ａを介して加圧ローラ３４に圧接され、定着ベルト３３ａと加圧ローラ３４との間のニップ部に記録材を挟持搬送する。
【０２３７】
図１２に示した定着ユニット３０ａも、上述した制御部４０が加熱部材３２１への通電を、定着ユニット３０の場合と同様に制御する構成であり、その作用および効果も定着ユニット３０の場合と同様である。
【０２３８】
図１３は、定着ユニットの他の例である定着ユニット３０ｂの構成を示す断面図である。説明の便宜上、図２に示した定着ユニット３０と同様の機能を有する部材については定着ユニット３０の部材と同じ参照符を付し、重複を避けるために、その説明を省略する。定着装置３０ｂは、図２に示した定着装置３０に代えて画像形成装置１に備えられるものである。
【０２３９】
定着装置３０ｂは、図２に示した定着装置３０における加熱部材３２に代えて、加熱部材である加熱ローラ１３２を備えており、加熱ローラ１３２の内部にハロゲンランプなどからなる中央加熱部材であるヒータランプ１３３ａおよび端部加熱部材であるヒータランプ１３３ｂを備えている。
【０２４０】
加熱ローラ１３２は、たとえば、外径２８ｍｍ、かつ肉厚０．５ｍｍのアルミニウムからなる中空円筒状のローラ部材である。加熱ローラ１３２の両端部は、耐熱樹脂製の断熱ブッシュおよびボールベアリングからなる支持部材によって、回転可能に保持されている。この支持部材は、定着ローラ３１から遠ざかる方向にバネなどの付勢部材によって付勢されたフレームに固定されている。付勢部材によって付勢されているので、定着ローラ３１および加熱ローラ１３２に張架される定着ベルト３３に所定の張力が付与されるようになっている。定着ベルト３３に所定の張力が付与されるようになっているので、定着ローラ３１が回転駆動されて定着ベルト３３が定着ローラ３１に従動回転すると、加熱ローラ１３２が定着ベルト３３に従動回転するようになっている。
【０２４１】
加熱ローラ１３２の内部には、ヒータランプ１３３ａ，１３３ｂが配置されている。ヒータランプ１３３ａは、加熱ローラ１３２の軸方向中央部の所定幅の領域に設けられており、ヒータランプ１３３ｂは、加熱ローラ１３２の軸方向両端部の所定幅の領域に設けられている。サーミスタ３５ａは、定着ベルト３３および加熱ローラ１３２を介してヒータランプ１３３ａに対向する位置に配置されており、サーミスタ３５ｂは、定着ベルト３３および加熱ローラ１３２を介してヒータランプ１３３ｂに対向する位置に配置されている。
【０２４２】
ヒータランプ１３３ａ，１３３ｂの動作は、温度制御部４２によって制御される。具体的には、温度制御部４２は、電源回路４４からヒータランプ１３３ａ，１３３ｂに供給、つまり通電する電力を制御する。ヒータランプ１３３ａ，１３３ｂは、電源回路４４から供給される電力に応じて発光し、ヒータランプ１３３ａ，１３３ｂから赤外線が放射される。ヒータランプ１３３ａ，１３３ｂから放射される赤外線によって、加熱ローラ１３２の内周面が赤外線を吸収して加熱され、加熱ローラ１３２全体が加熱される。ヒータランプ１３３ａ，１３３ｂが放射する赤外線を吸収しやすくするために、加熱ローラ１３２の内面に赤外線の波長域に良好な吸収特性を有する耐熱黒色塗料が塗布されてもよい。
【０２４３】
図１４は、定着ユニット３０ｂに備えられる温度制御部４２が実行する第２の温度制御処理の処理手順を示すフローチャートである。制御部４０は、たとえば、主制御部から定着処理の開始が知らされると、ステップＢ１に移る。ステップＢ１〜Ｂ４の処理は、図６に示したステップＡ１〜Ａ４の処理と同様であり、重複を避けるために、説明は省略する。図１４に示す第２の温度制御処理では、第２温度検知温度を１．５秒前の検知温度としている。
【０２４４】
ステップＢ５では、ステップＢ４で温度偏差算出部５３が第１温度偏差および第２温度偏差を算出した後、出力決定部５５は、テーブル記憶部５４に記憶させている出力設定テーブルである後述するレベル変更値テーブルから第１温度偏差および第２温度偏差の組み合わせに対応する後述するレベル変更値を読み出す。
【０２４５】
ステップＢ６では、出力決定部５５は、テーブル記憶部５４に記憶させている出力規定テーブルに示される現在の位置に対応するレベルに対して、ステップＢ５で読み出したレベル変更値だけ変更したレベルの位置に、現在の位置を変更するとともに、変更後の現在の位置に対応するレベルの出力値を、テーブル記憶部５４に記憶させている出力規定テーブルから読み出し、読み出した出力値を制御通電量として決定する。出力値は、電力量である。
【０２４６】
図１５は、出力規定テーブルおよびレベル変更値テーブルの例を示す図である。出力規定テーブルは、ヒータランプごとの複数の出力規定テーブルを含み、テーブル記憶部５４に記憶されている。
【０２４７】
図１５（ａ）は、ヒータランプ１３３ａについての出力規定テーブルである第１出力規定テーブル８２の一例を示す。図１５（ａ）に示した第１出力規定テーブル８２は、レベル、出力値および位置の３つの項目についてのテーブルである。レベルは、ヒータランプ１３３ａに対する通電量を定格電力に対する割合に応じて分割する１５段階のレベルを示す。出力値は、ヒータランプ１３３ａに対する通電量を、定格電力に対する割合に応じて分割した通電量の値をレベルに応じて示している。出力値は、定格電力に対する百分率で示されている。位置は、前回ヒータランプへの通電量がいずれのレベルに設定されたかを示し、白い丸印が、該当するレベルに対応する位置に示される。
【０２４８】
図１５（ａ）に示した第１出力規定テーブル８２では、レベルには、「１」〜「１５」のレベルが下降順にしめされている。出力値には、レベル「１５」が「１００」、レベル「１４」が「７５」、レベル「１３」が「７０」、ベル「１２」が「６０」、レベル「１１」が「５０」、レベル「１０」が「３５」、レベル「９」が「３０」、レベル「８」が「２８」、レベル「７」が「２５」、レベル「６」が「２１」、レベル「５」が「１０」、レベル「４」が「７」、レベル「３」が「５」、レベル「２」が「３」、レベル「１」が「０」である。位置は、レベル「１１」に対応する位置に白い丸印が示されている。すなわち、前回設定されたヒータランプ１３３ａへの通電量は、定格電力の５０％に相当するレベル１１である場合の例を示している。
【０２４９】
レベル変更値テーブルは、中央部用テーブルである第１レベル変更値テーブル、加圧部材用テーブルである第２レベル変更値テーブル、および端部用テーブルである第３レベル変更値テーブルを含み、テーブル記憶部５４に記憶されている。
【０２５０】
中央部用テーブルである第１レベル変更値テーブルは、目標温度と現在の第１検知温度との温度偏差である第１温度偏差と、所定時間前の第２検知温度と現在の検知温度との温度偏差である第２温度偏差との組み合わせごとに、対応する通電量のレベル変更値が設定されたレベル変更値テーブルである。加圧部材用テーブルである第２レベル変更値テーブルは、目標温度と現在の第３検知温度との温度偏差である第３温度偏差と、所定時間前の第４検知温度と現在の検知温度との温度偏差である第４温度偏差との組み合わせごとに、対応する通電量のレベル変更値が設定されたレベル変更値テーブルである。端部用テーブルである第３レベル変更値テーブルは、目標温度と現在の第５検知温度との温度偏差である第５温度偏差と、所定時間前の第６検知温度と現在の検知温度との温度偏差である第６温度偏差との組み合わせごとに、対応する通電量のレベル変更値が設定されたレベル変更値テーブルである。
【０２５１】
図１５（ｂ）は、第１温度偏差と第２温度偏差との組み合わせに応じたヒータランプ１３３ａに対する通電量のレベル変更値が設定された第１レベル変更値テーブル８３の一例を示す。たとえば、定着ベルト３３の目標温度が１６５℃に設定されており、サーミスタ３５ａの検知温度である第１検知温度が１６１℃であり、サーミスタ３５ａについて、第１検知温度のうち第２検知温度とすべき時間である所定時間、たとえば１．５秒前の検知温度である第２検知温度が１６５℃であり、現在のヒータランプ１３３ａへの通電量がレベル１１、つまり定格電力の５０％である場合、図１５（ｂ）に示すレベル変更値テーブルからレベル変更値は「２」なので、図１５（ａ）に示す出力規定テーブルに基づいてレベル１１をレベル１３に変更する。これにより、ヒータランプ１３３ａへの通電量はレベル１３に対応する定格電力の７０％に変更される。
【０２５２】
また、定着ベルト３３の目標温度が１７０℃に設定されており、サーミスタ３５ａの検知温度である第１検知温度が１７２℃であり、サーミスタ３５ａの前記所定時間前の検知温度である第２検知温度が１６５℃であり、現在のヒータランプ１３３ａへの通電量がレベル７、つまり定格電力の２５％である場合、図１５（ｂ）に示すレベル変更値テーブルからレベル変更値は「−１」なので、図１５（ａ）に示す出力規定テーブルに基づいてレベルをレベル６に変更する。これにより、ヒータランプ１３３ａへの通電量はレベル６に対応する定格電力の２１％に変更される。
【０２５３】
なお、現在のレベル数にレベル変更値テーブルから読み出したレベル変更値を加算するとレベルの値の最大値、たとえば図１５（ａ）に示した例の場合「１５」を上回る場合には変更後のレベルの値を最大値、つまり「１５」に設定し、レベルの値の最小値、たとえば図１５（ａ）に示した例の場合「１」を下回る場合には変更後のレベルの値を最小値、つまり「１」に設定する。
【０２５４】
ステップＢ７では、パターン選択決定部５７は、出力決定部５５が決定した制御通電量を基に、パターン記憶部に記憶した複数の通電期間の重なりが小さくなる通電パターンの中から、複数の加熱部材の通電量にあった通電パターンを選択する。ステップＢ８では、電力制御部５６は、パターン選択決定部５７によって選択された通電パターンに従って駆動制御部４１に駆動信号を出力する。ステップＢ９では、温度制御部４２は、が終了したか否かを判定する。主制御部から定着処理の終了が知らされていると、第２の温度制御処理を終了し、主制御部から定着処理の終了が知らされていないと、ステップＢ１に戻り、ステップＢ１〜Ｂ８までの処理を繰り返す。
【０２５５】
温度制御部４２は、ヒータランプ１３３ｂおよびヒータランプ３６に対する温度制御についても、ヒータランプ１３３ａに対する温度制御と同様の方法で行う。
【０２５６】
すなわち、図１３に示した定着ユニット３０ｂの構成では、センサデータ入力部５１は、サーミスタ３５ａ〜３５ｃの検知信号を受け付け、これら各検知信号に基づいて、サーミスタ３５ａの検知温度である第１検知温度、サーミスタ３５ｂの検知温度である第３検知温度、およびサーミスタ３５ｃの検知温度である第５検知温度をそれぞれ検出する。そして、検出した第１検知温度、第３検知温度および第５検知温度を温度記憶部５２に記憶させる。
【０２５７】
次に、温度偏差算出部５３は、温度記憶部５２から第１検知温度、および所定時間前、たとえば１．５秒前の第１検知温度である第２検知温度を読み出し、読み出した第１検知温度および第２検知温度に基づいて、第１温度偏差および第２温度偏差を算出し、算出した第１温度偏差および第２温度偏差を出力決定部５５に送る。同様に、温度偏差算出部５３は、温度記憶部５２から第３検知温度および所定時間前の第３検知温度である第４検知温度を読み出し、読み出した第３検知温度および第４検知温度に基づいて、第３温度偏差および第４温度偏差を算出し、算出した第３温度偏差および第４温度偏差を出力決定部５５に送る。また同様に、温度偏差算出部５３は、温度記憶部５２から第５検知温度および所定時間前の第５検知温度である第６検知温度を読み出し、読み出した第５検知温度および第６検知温度に基づいて、定着ベルト３３の目標温度と第５検知温度との偏差である第５温度偏差、および第５検知温度と第６検知温度との偏差である第６温度偏差を算出し、算出した第５温度偏差および第６温度偏差を出力決定部５５に送る。
【０２５８】
次に、出力決定部５５は、温度偏差算出部５３から受け取った第１温度偏差および第２温度偏差の組み合わせに基づいて、ヒータランプ１３３ａに供給する電力量を決定し、第３温度偏差および第４温度偏差の組み合わせに基づいて、ヒータランプ３６に供給する電力量を決定し、第５温度偏差および第６温度偏差の組み合わせに基づいて、ヒータランプ１３３ｂに供給する電力量を決定する。
【０２５９】
具体的には、出力決定部５５は、第１温度偏差と第２温度偏差との組み合わせに応じたレベル変更値を第１レベル変更値テーブル８３から読み出し、第１出力規定テーブルにおける現在のレベルを、このレベル変更値分だけ変更するとともに、ヒータランプ１３３ａに対する通電量を変更後のレベルに応じた通電量に変更して制御通電量とする。同様に、出力決定部５５は、第３温度偏差と第４温度偏差との組み合わせに応じたレベル変更値を第２レベル変更値テーブルから読み出し、ヒータランプ３６に対応する出力規定テーブルである第２出力規定テーブルにおける現在のレベルを、このレベル変更値分だけ変更するとともに、ヒータランプ３６に対する通電量を変更後のレベルに応じた通電量に変更して制御通電量とする。また同様に、出力決定部５５は、第５温度偏差と第６温度偏差との組み合わせに応じたレベル変更値を第３レベル変更値テーブルから読み出し、ヒータランプ１３３ｂに対応する出力規定テーブルである第３出力規定テーブルにおける現在のレベルを、このレベル変更値分だけ変更するとともに、ヒータランプ１３３ｂに対する通電量を変更後のレベルに応じた通電量に変更して制御通電量とする。
【０２６０】
次に、パターン選択決定部５７は、パターン選択決定部５７は、出力決定部５５が決定した制御通電量を基に、パターン記憶部５８に記憶した複数の通電パターンの中から、各加熱部材の通電量にあった通電パターンをそれぞれ選択する。そして、電力制御部５６は、パターン選択決定部５７によって選択された通電パターンに従って、ヒータランプ３６およびヒータランプ１３３ａ，１３３ｂに対する通電量を制御する。
【０２６１】
図６に示した第１の温度制御処理および図１４に示した第２の温度制御処理は、定着処理の実行中だけでなく、定着処理を迅速に行える温度状態を維持して待機する準備（以下「Ｒｅａｄｙ」という）待機状態においても、上述した制御方法に基づいて各部の温度制御を行うようになっている。
【０２６２】
図１３に示した定着ユニット３０ｂでは、定着ベルト３３の幅方向中央部に対応する位置に備えられるヒータランプ１３３ａと、定着ベルト３３の幅方向両端部に対応する位置に備えられるヒータランプ１３３ｂと、加圧ローラ３４の内部に備えられたヒータランプ３６とを備えている。そして、定着ベルト３３における幅方向中央部の現在の検知温度と定着ベルト３３の目標温度との偏差である第１温度偏差と、第１温度偏差と所定時間前の定着ベルト３３における幅方向中央部の検知温度との偏差である第２温度偏差との組み合わせに基づいて、ヒータランプ１３３ａへの通電量を制御する。また、加圧ローラ３４の現在の検知温度と加圧ローラ３４の目標温度との偏差である第３温度偏差と、第３温度偏差と所定時間前の加圧ローラ３４の検知温度との偏差である第４温度偏差との組み合わせに基づいて、ヒータランプ３６への通電量を制御する。また、定着ベルト３３における幅方向端部の現在の検知温度と定着ベルト３３の目標温度との偏差である第５温度偏差と、第５温度偏差と所定時間前の定着ベルト３３における幅方向端部の検知温度との偏差である第６温度偏差との組み合わせに基づいて、ヒータランプ１３３ｂへの通電量を制御する。
【０２６３】
したがって、各ヒータランプに対する過去の温度検知部の出力を、次の出力値の制御に反映されることができる。すなわち、過去の温度検知部の出力が各々の制御するタイミングにおいて、影響を及ぼし、その累積が、現在の制御に反映される。したがって、定着ベルト３３および加圧ローラ３４の温度リップルを簡単な構成で効果的に抑制し、その電力制御において、通電期間の重なりを低減して、過剰電流による過熱を抑制することができる。そして、過加熱あるいは熱量不足に起因する画質の低下および記録材の巻き付きなどの不具合を防止しつつ、余分なエネルギー消費が削減できるので、省エネルギー化を図ることができる。
【０２６４】
図１６は、位相制御法での位相角を変更することによって通電期間の重なりを小さくした通電パターンの一例を示す図である。ヒータ１信号は、ヒータランプ１３３ａを駆動する信号であり、ヒータ２信号は、ヒータランプ１３３ｂを駆動する信号である。
【０２６５】
加熱部材への通電制御は、通電期間の重なりが少なくなる通電パターンの構成として、位相制御法での位相角を変更する構成によって行ってもよい。位相角で通電期間の重なりを小さくする方法は、たとえば、図１６に示す通電パターンのように、出力決定部５５が決定した制御通電量になる位相角で、ヒータランプ１３３ａとヒータランプ１３３ｂを駆動するが、それぞれの通電期間の一部が重なる期間ｔｗが存在する。
【０２６６】
図１７は、駆動ディレイを設けても通電期間の重なりのある通電パターンの例を示す図である。図１７に示した通電パターンは、図１６に示した位相制御のみの通電パターンに、デューティ制御を加えた通電パターンである。
【０２６７】
ヒータ信号１は、通電期間Ｔｔｏｎ１に位相制御を行い、非通電期間Ｔｔｏｆｆ１は通電を停止する信号である。ヒータ信号２は、通電期間Ｔｔｏｎ２に位相制御を行い、非通電期間Ｔｔｏｆｆ２は通電を停止する信号である。ヒータ信号２は、ヒータ信号１に対して駆動ディレイＴｄで通電期間Ｔｔｏｎ２を開始する。駆動ディレイＴｄは、非通電期間Ｔｔｏｆｆ２に等しいので、通電期間Ｔｔｏｎ１と通電期間Ｔｔｏｎ２との重なりＴｗは、通電期間Ｔｔｏｎ１の開始から駆動ディレイＴｄの時間が経過した時点で始まり、通電期間Ｔｔｏｎ１の終了時点で終了する。通電期間Ｔｔｏｎ１と通電期間Ｔｔｏｎ２とが重なるＴｗの期間では、ヒータ１信号とヒータ２信号とは、位相制御による重なりｔｗが生じている。
【０２６８】
図１８は、位相制御法での位相角を変更することによって通電期間の重なりを小さくした通電パターンの他の例を示す図である。図１７に示す通電パターンのように、駆動ディレイを設けていても、ヒータ１信号とヒータ２信号とが重なる場合は、その重なる部分で過剰電流が流れることになる。
【０２６９】
図１６に示したでは、ゼロクロスポイントからの位相角で通電を開始して、次のゼロクロスポイントになる前でＯＦＦとなるようにしている。しかしながら、図１８に示した例では、通電期間の重なる期間ｔｗにおいて、ヒータ１信号でヒータランプ１３３ａを駆動し、ヒータ２信号でヒータランプ１３３ｂを駆動するとき、まず基準とするヒータランプ１３３ａを通電し、その後所定の駆動ディレイｔｄを設けて、駆動ディレイｔｄの経過後にヒータランプ１３３ｂを駆動する。最初にヒータランプ１３３ｂを駆動するときは、ヒータランプ１３３ａへの通電とヒータランプ１３３ｂへの通電とが重なるので、この期間での通電は、ヒータランプ１３３ａへの通電を開始する前のヒータランプ１３３ａの非通電期間中に、ヒータランプ１３３ｂを駆動する。
【０２７０】
その際、ヒータランプ１３３ｂの供給電力が不足する場合があるが、ヒータランプ１３３ａの通電が終了した後のヒータランプ１３３ｂを単独駆動する期間ｔｓに、通電の重なりを低減する際に少なくなった分を補填するように、出力決定部５５が当初設定していた通電量よりも大きい通電量に補正して、出力を行う。このように、通常位相制御を行う時の非通電期間中を、他の加熱部材の通電期間に割り当てて、不足した分を、その後の単独駆動時に賄うようにすれば、熱供給不足を起こさずに、かつ過剰電流も抑えることができる。
【０２７１】
図１９は、印加電圧を徐々に変化させる通電パターンの一例を示す図である。
交流電源の電圧が高い地域では、加熱部材への通電と非通電との切換での電圧変動が大きい。そこで、非通電から通電および通電から非通電へと切り換えるときには、加熱部材への印加電圧が徐々に大きくおよび徐々に小さくなるように、スローアップおよびスローダウンの制御を行うことがある。スローアップおよびスローダウンの制御は、印加電圧が徐々に変化するように、図１９に示すような通電パターンで、非通電から通電および通電から非通電に切り換えるときに、電圧を徐々に変化させるように実行される。
【０２７２】
各加熱部材への通電期間の重なりがある場合には、各加熱部材への通電量から、通常設定されているスローアップおよびスローダウンの通電パターンの中から、通電期間の重なりが小さくなる通電パターンを選択して、通電の開始および終了を行って、過剰電流を抑制する。
【０２７３】
すなわち、基準とする一つの加熱手段のスローダウン期間中の位相角を少し小さめにし、その代わり他の加熱手段の最終の通電量に到達するまでのスローアップ期間中も少し小さめにする。図１９（ａ）、（ｂ）に示した波形では共に、左から右に移るにつれて、半波長の期間での通電時間が大きくなっている。このとき、この１波長の期間中、たとえば周波数５０Ｈｚであれば２０ｍｓの期間中、あるいは周波数６０Ｈｚであれば１６．６７ｍｓの期間中の時間平均電圧は、前述の半波長中の通電時間に応じて大きくなる。簡単な例であると、実効電圧が１００Ｖで最大値が約１４１Ｖの交流電源において、周波数５０Ｈｚでは１０ｍｓ通電、すなわち、常にオンであれば、当然実効値１００Ｖの電圧になる。また、５ｍｓ通電であれば、実効値７０．７Ｖになる。通電時間と実効値電圧とは必ずしも比例する訳ではない。表１に、通電時間および実効値電圧の具体例を示す。
【表１】
【０２７４】
そして、この通電時間は、半波長間通電、たとえば周波数５０Ｈｚであれば１０ｍｓ間通電、あるいは周波数６０Ｈｚであれば８．３３３ｍｓ間通電で、位相角１８０°に対応する。上記のように、位相角、つまり通電時間を変えることによって、実効値が変化するので、図１９に示した斜線部の面積が多くなると、つまり位相角が大きくなると、印加電圧が大きくなる。したがって、通電開始初期は、低い印加電圧で行い、徐々に印加電圧を大きくしていくことによって、急激な電圧変動を抑えて、ノイズの発生、および電圧変動による誤動作を抑制することができる。
【０２７５】
また、全体の点灯周期を少し長くして、適用前の通電量に実質的に略同等となるようにする。こうすることで、通電期間の重なりによる電流量は小さくなり、過剰電流が流れなくなる。スローアップおよびスローダウンの制御では、他の機器へのノイズの影響が出ないように配慮して通電パターンが設定されている。
【０２７６】
電力制御方法は、上述した実施形態で用いた位相制御法に限定されるものではなく、たとえば通電期間中に、所定の通電量になるように、半波長単位あるいは全波長単位で、通電および非通電を繰り返してもよい。換言すると、半波長単位あるいは全波長単位で、通電を間引く電力制御を行ってもよい。この場合、一つの加熱部材の通電中でない間引き状態のときに、他の加熱部材を通電し、通電量が不足する場合は、単独駆動時、元々の通電量と実質的に同等の通電量になるようにし、あるいは、点灯周期を変更して、元々の通電量と実質的に同等の通電量になるようにする。
【０２７７】
半波長単位通電を間引く電力制御および全波長単位で通電を間引く電力制御について、図１６を用いて説明する。ヒータ１では、最初から、常に半波長単位の通電時間が少し短くなった通電、たとえば８０％の通電を行っている。ここで、半波長単位で通電を間引くとは、ヒータ１について、最初から２つの半波は通電し、第３番目は本来通電するが、これを非通電とする。第４番目および第５番目は通電し、第６番目は非通電とする。そして、第７番目以降も同様に通電および非通電を繰り返す。このように、半波波長単位で、通電を非通電にして、本来は通電するところを非通電ＯＦＦとして、結果的に時間平均の通電量を小さく、つまり電流が流れるのを抑制するようにし、その間に他のヒータ２に通電する。このように、半波長ごとに、通電の有無を設定して、部分的に歯抜けの通電を行うことを、制御では、一般的に間引くと称する。
【０２７８】
元々の通電量と実質的に同等の通電量になるようにするとは、単位時間当たりの通電量が実質的に同等になるようにすることであり、たとえば、通電を開始するタイミング、あるいは点灯周期などを変更して、時間平均した通電量が当初通電量と同じになるように調整する。また、図１８に示すように、元々は通電しない非通電期間中にも、足りない分を通電して、時間平均した通電量が同じになるようにする。
【０２７９】
また、点灯周期を変更するとは、たとえば、通常の点灯周期が１秒のとき、点灯周期を、０．７５秒、１．２５秒あるいは１．５秒のように変更することである。点灯周期の変更は、制御性能、加熱手段の定格電力などの諸特性を考慮し、かつ通電期間の重なりの低減効果も考慮して決定される。
【０２８０】
また、通電量の制御は、上述した電力制御方法に限定されるものではなく、たとえば、印加する交流電圧の印加電圧を変更する電圧変更手段を設けて、この電圧変更手段の電圧設置値を、パターン選択決定部５７が、パターン記憶部５８から選択決定して、加熱部材３２を駆動する。電圧変更手段は、通電期間の重なりでの交流電圧の印加電圧を、それぞれ低くして、実質的に流れる電流を小さく抑える。そして、通常の単独駆動期間中は、所定の印加電圧で駆動するように電圧変更手段が交流電圧を低くしているが、通電期間の重なりを小さくするために、通電量を抑制した分を補填するように、単独駆動する期間に、交流電圧の印加電圧を少し高めに変更する。
【０２８１】
さらにまた、これらの通電パターンを用いる電力制御方法と合わせて、それぞれの加熱手段に通電するデューティの値を補正して、通電期間の重なりを直接小さくする方法を併用してもよい。
【０２８２】
図２０は、定着ユニットの他の例である定着ユニット３０ｃの構成を示す断面図である。上述した各実施形態では、定着ローラ、定着ベルト、および加圧ローラを１組だけ備えた定着装置を用いる構成について説明したが、これらの構成に限定されるものではない。定着装置は、たとえば、図２０に示すように、図２に示した定着装置３０と、この定着装置３０に対して記録材搬送方向の下流側に備えられる第２の定着装置６０とを備えた定着装置３０ｃを用いてもよい。
【０２８３】
定着装置３０ｃは、内部にヒータランプ６５を備えた定着ローラ６１と、内部にヒータランプ６６を備えた加圧ローラ６２とを所定の荷重で当接させた構成である。定着ローラ６１および加圧ローラ６２は、互いに逆方向に回転駆動する。そして、回転駆動されている定着ローラ６１と加圧ローラ６２との間に記録材を通紙させることによって、定着装置３０によって記録材上に一次定着されたトナー像をより強固に記録材に定着させる。
【０２８４】
定着ローラ６１との対向部にはサーミスタ６３が配置され、加圧ローラ６２との対向部にはサーミスタ６４が配置されている。サーミスタ６３による定着ローラ６１の温度検知結果、およびサーミスタ６４による加圧ローラ６２の温度検知結果に基づいて、温度制御部４２は、ヒータランプ６５，６６への通電量を制御するようになっている。ヒータランプ６５，６６に対する温度制御方法は、たとえば加熱部材３２およびヒータランプ３６に対する温度制御方法と同様の方法を用いて行うことができる。
【０２８５】
定着ローラ６１および加圧ローラ６２は特に限定されるものではなく、熱ローラ定着方式の定着装置において従来から用いられているものを用いてもよい。定着装置３０ｃは、定着ローラ６１および加圧ローラ６２として、内側から順に芯金、弾性層、および離型層が形成された３層構造のものを用いる。芯金には、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウムもしくは銅などの金属あるいはそれらの金属の合金などが用いられる。弾性層には、シリコンゴムもしくはフッ素ゴムなどの耐熱性を有するゴム材料が適しており、離型層は、ＰＦＡもしくはＰＴＦＥなどのフッ素樹脂が適している。
【０２８６】
定着装置３０と定着装置６０との間には、搬送ガイド板または搬送ローラなどのガイド部材７０が設けられている。定着装置３０で一次定着処理された記録材Ｐは、ガイド部材７０に沿って搬送されて、定着装置６０で２次定着処理されて排出されるようになっている。
【０２８７】
記録材が薄い場合あるいは定着処理を素早く行いたい場合には、定着装置３０によって一次定着処理された記録材の搬送方向をガイド部材７０によって切り換えて、定着装置６０を介さずに排出するための迂回経路に搬送させ、この迂回経路に配設される複数の搬送ローラ７１ａ，７１ｂによって定着装置３０ｃの外部に排出するようにしてもよい。
【０２８８】
定着ローラ６１および加圧ローラ６２を加熱するための加熱手段は、ヒータランプに限定されるものではなく、たとえば誘導加熱を利用した誘導加熱方式の加熱手段を用いてもよく、あるいはヒータランプと誘導加熱方式の加熱手段とを適宜組み合わせて用いてもよい。
【０２８９】
図２１は、定着ユニットの他の例である定着ユニット３０ｄの構成を示す断面図である。図２１に示した定着ユニット３０ｄは、図２に示した定着装置３０を２組備えた構成である。すなわち、図２０に示した定着ユニット３０ｃに含まれる定着装置６０に代えて図２に示した定着装置３０を備えた構成である。
【０２９０】
定着ユニット３０ｃ，３０ｄなどの２段階定着方式の定着装置を用いる構成では、各定着装置の熱容量を小さくすることができるので、熱応答性を高めて定着処理を迅速に行うことができる。また、図２に示した定着装置３０の加熱部材３２およびヒータランプ３６に対する上述した温度制御方法を適用することによって、温度リップルを低減することができる。
【０２９１】
図２２は、定着ユニットの他の例である定着ユニット３０ｅの構成を示す断面図である。図２１に示した定着ユニット３０ｄでは、加圧部材として加圧ローラ３４を用いているが、これに限定されるものではなく、たとえば図２２に示すように、加圧部材として加圧ベルト３３ｂを用いたツインベルト定着方式（以下「ツインベルト方式」ともいう）の定着装置３０ｅを用いてもよい。
【０２９２】
定着装置３０ｅは、定着ローラ３１、加熱部材３２、定着パッド３８ａ、定着パッド３８ａに回転可能に懸架された定着ベルト３３、加圧ローラ３４、テンションローラである懸架ローラ３９、加圧パッド３８ｂ、および加圧パッド３８ｂに回転可能に懸架された加圧ベルト３３ｂを備えている。サーミスタ３５ａ，３５ｂは定着ベルト３３の表面温度を検知して温度制御部４２に伝達し、サーミスタ３５ｃは加圧ベルト３３ｂの表面温度を検知して温度制御部４２に伝達するようになっている。温度制御部４２は、定着装置３０と同様の方法で加熱部材３２およびヒータランプ３６への通電量を制御するようになっている。
【０２９３】
定着パッド３８ａおよび加圧パッド３８ｂは、定着ローラ３１と加圧ローラ３４とが定着ベルト３３および加圧ベルト３３ｂを介して圧接する位置に対して記録材搬送方向の上流側で定着ベルト３３および加圧ベルト３３ｂを介して所定の荷重で圧接するように配置される構成となっている。この構成としているので、定着パッド３８ａと加圧パッド３８ｂとの対向部から定着ローラ３１と加圧ローラ３４との対向部までの広い範囲に定着ニップ部が形成され、搬送される記録材Ｐを効率的に加熱できるようになっている。
【０２９４】
定着パッド３８ａと加圧パッド３８ｂとの圧接力は、定着ローラ３１と加圧ローラ３４との圧接力よりも小さく設定されている。したがって、この構成では、定着ニップ部の最下流部分である定着ローラ３１と加圧ローラ３４との対向部において、記録材搬送方向の圧力分布が最大になる。この圧力分布によって、定着ベルト３３と加圧ベルト３３ｂとが回転時にスリップすることを防止することができる。
【０２９５】
定着ローラ３１、加熱部材３２、定着ベルト３３、および加圧ローラ３４は、図２に示した定着ベルト３３と同様のものである。加圧ベルト３３ｂは、定着ベルト３３と同様のものである。定着パッド３８ａおよび加圧パッド３８ｂを構成する材料は、たとえばポリフェニレンサルファイド樹脂（略称：ＰＰＳ）などを用いることができる。
【０２９６】
懸架ローラ３９の構成は、特に限定されるものではないが、加圧ベルト３３ｂからの熱伝導性が低いものを用いることが好ましい。懸架ローラ３９は、外径３０ｍｍ、内径２６ｍｍの鉄合金製の芯金の周囲にシリコーンスポンジ層を設けたローラ部材によって構成されている。
【０２９７】
回転体ではない定着パッド３８ａと回転体ではない加圧パッド３８ｂとで定着ニップ部を形成すると、定着ベルト３３の内周面は、定着パッド３８ａに摺擦され、加圧ベルト３３ｂの内周面は、加圧パッド３８ｂに摺擦される。定着ベルト３３の内周面と定着パッド３８ａとの摩擦係数、および加圧ベルト３３ｂの内周面と加圧パッド３８ｂとの摩擦係数が大きいと、摺動抵抗が大きくなる。摺動抵抗が大きくなることに起因して、画像のずれ、ギア破損、駆動モータの消費電力アップなどの問題が発生し、特にツインベルト方式において、この問題が顕著である。そこで、摺動抵抗を減らすために、定着ベルト３３に接触する定着パッド３８ａの接触面、および加圧ベルト３３ｂに接触する加圧パッド３８ｂの接触面には、低摩擦シート層がそれぞれ設けられている。低摩擦シート層を設けることによって、定着ベルト３３との摺擦による定着パッド３８ａの摩耗、および加圧ベルト３３ｂとの摺擦による加圧パッド３８ｂ摩耗が低減されるとともに、摺動抵抗も低減することができるので、良好なベルト走行性およびベルト耐久性が得られる。
【０２９８】
図２２に示した定着装置３０ｅのようなツインベルト方式の定着装置においても、図２に示した定着装置３０の加熱部材３２およびヒータランプ３６に対する上述した温度制御方法を適用することにより、温度リップルを低減することができる。
【０２９９】
上述した各実施形態において、画像形成装置１の主制御部、および定着装置３０，３０ａ〜３０ｅの制御部４０を、コンピュータ、たとえばＣＰＵおよびＭＰＵなどのプロセッサを用いてソフトウェアによって実現してもよい。この場合、画像形成装置１、定着装置３０，３０ａ〜３０ｅは、たとえば各機能を実現するプログラムの命令を実行するＣＰＵ、ＣＰＵによって実行されるプログラムを格納するＲＯＭ（read only memory）、ＣＰＵによって実行されるプログラムを展開するためのＲＡＭ（random access memory）、ＣＰＵによって実行されるプログラムおよび各種データを格納するためのメモリなどの記憶装置、あるいは記録媒体などを備えている。そして、画像形成装置１、および定着装置３０，３０ａ〜３０ｅの上述した機能を実現するプログラムのプログラムコードをコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、画像形成装置１、および定着装置３０，３０ａ〜３０ｅに供給し、そのコンピュータが記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出して実行することによって、本発明の目的は達成される。プログラムコードは、実行形式プログラム、中間コードプログラムまたはソースプログラムである。
【０３００】
記録媒体としては、たとえば、磁気テープおよびカセットテープなどのテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスクなどの磁気ディスクおよびＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）／ＭＯ（Magneto Optical disk）／ＭＤ（Mini Disc）／ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）／ＣＤ−Ｒ（Compact Disk Recordable）などの光ディスクを含むディスク系、メモリカードを含むＩＣカード／光カードなどのカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）／ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）／フラッシュＲＯＭなどの半導体メモリ系などの記録媒体を用いることができる。
【０３０１】
また、画像形成装置１、および定着装置３０，３０ａ〜３０ｅを通信ネットワークと接続可能に構成し、通信ネットワークを介して上述したプログラムコードを供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されるものではなく、たとえば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＩＳＤＮ（Integrated Services Digital Network）、ＶＡＮ（Value Added Network）、ＣＡＴＶ（Community Antenna Television）通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、あるいは衛星通信網などが利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されるものではなく、たとえば、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）１３９４、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、あるいはＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）回線などの有線でも、ＩｒＤＡ（Infrared Data
Association）およびリモートコン図ローラのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ（High Data Rate）、携帯電話網、衛星回線、あるいは地上波デジタル網などの無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
【０３０２】
また、画像形成装置１の主制御部、および定着装置３０，３０ａ〜３０ｅの制御部４０は、プログラムを用いて実現されるものに限定されるものではなく、たとえばハードウェアロジックによって構成されるものであってもよく、処理の一部を行うハードウェアと当該ハードウェアの制御および残余の処理を行うプログラムを実行する演算手段とを組み合わせたものであってもよい。
【０３０３】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、各請求項に開示した範囲で、種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０３０４】
１ 画像形成装置
１０ 中間転写ベルトユニット
１１ 中間転写ベルト
１１ａ 中間転写ベルト駆動ローラ
１１ｂ 中間転写ベルト従道ローラ
１２ 中間転写ベルトクリーニングユニット
１３ａ〜１３ｄ 中間転写ローラ
１４ 二次転写ユニット
１５ 露光ユニット
１６ 内部給紙ユニット
１６ａ，１７ａ ピックアップローラ
１７ 手差し給紙ユニット
１８ 排紙トレイ
１９ 給紙ローラ
３０，３０ｂ〜３０ｅ，６０ 定着装置
３１，６１ 定着ローラ
３１ａ 芯金
３２，３２１ 加熱部材
３２ａ，３２ａ１〜３２ａ３ 抵抗発熱層
３２ｂ 絶縁層
３２ｃ 基材層
３２ｄ コート層
３２ｅ１〜３２ｅ３，３２ｆ１〜３２ｆ３ 給電部
３３，３３ａ 定着ベルト
３３ｂ 加圧ベルト
３４，６２ 加圧ローラ
３４ａ 芯金
３４ｂ 弾性層
３４ｃ 離型層
３５ａ〜３５ｃ，６３，６４ サーミスタ
３６，６５，６６，１３３ａ，１３３ｂ ヒータランプ
３８ａ 定着パッド
３８ｂ 加圧パッド
３９ 懸架ローラ
４０ 制御部
４１ 駆動制御部
４２ 温度制御部
４３ 駆動手段
４４ 電源回路
５１ センサデータ入力部
５２ 温度記憶部
５３ 温度偏差算出部
５４ テーブル記憶部
５５ 出力決定部
５６ 電力制御部
５７ パターン選択決定部
５８ パターン記憶部
７０ ガイド部材
７１ａ，７１ｂ 搬送ローラ
１００ａ〜１００ｄ可視画像形成ユニット
１０１ａ〜１０１ｄ 感光体
１０２ａ〜１０２ｄ 現像ユニット
１０３ａ〜１０３ｄ 帯電ユニット
１０４ａ〜１０４ｄ クリーニングユニット
１３２ 加熱ローラ
１５１ レーザ照射部
１５２ 反射部
３２１ａ 面状発熱体
３２１ｂ 給電端子
ｒ ローラ部材
Ｍ 未定着トナー
Ｎ 定着ニップ部
Ｐ 記録材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に設けられ、現像剤を定着する定着部材と、回転可能に設けられ、定着部材とともに記録材に加圧する加圧部材と、通電によって定着部材を加熱する複数の加熱手段と、複数の加熱手段への通電を制御する温度制御手段とを含み、定着部材と加圧部材との間を構成するニップ部に挿入される記録材を、定着部材と加圧部材とで挟持しながら搬送することによって、記録材上の未定着画像を定着させる定着装置であって、
温度制御手段は、
予め定める周期内で通電期間と非通電期間とを切り換えて複数の加熱手段への通電を制御するための複数の通電パターンを記憶するパターン記憶部と、
各加熱手段の通電電力設定に応じて、パターン記憶部に記憶される複数の通電パターンの中から、通電期間の重なりが小さくなる通電パターンを選択するパターン選択決定部と、
パターン選択決定部によって選択された通電パターンに基づいて複数の加熱手段への通電を制御する駆動部とを含むことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記複数の加熱手段は、該複数の加熱手段の定格電力値の合計が、印字動作するときに供給することができる許容電力よりも大きい電力であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記温度制御手段は、位相制御による通電を併用して、前記加熱手段に通電することを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記パターン記憶部は、前記複数の加熱手段のうち２つの加熱手段を選択し、選択した２つの加熱手段について、複数の通電パターンを記憶することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項５】
前記パターン記憶部は、複数の通電パターンを１つの通電パターン群として、複数の通電パターン群を記憶し、
前記パターン選択決定部は、異なる２つの加熱手段の組み合わせの中から、加熱手段の選択状態に対応して、前記通電パターン群から１つの通電パターン群を選択し、選択した通電パターン群から、通電しようとする加熱手段の選択状態に合った通電パターンを選択することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項６】
前記パターン記憶部は、基準となる１つの加熱手段への通電の開始時刻から遅れて通電を開始するまでの遅延時間である駆動ディレイが、予め定める標準となる遅延時間に設定された通電パターンと、予め定める標準となる遅延時間とは異なる遅延時間に設定された通電パターンとを、前記基準となる１つの加熱手段を除く残余の加熱手段ごとに記憶することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項７】
前記パターン記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、デューティの点灯周期を変更して設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項８】
前記パターン記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれの通電量から、位相制御における位相角を変更して設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項９】
前記パターン記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、それぞれのデューティの値を補正して設定し、
前記温度制御手段は、補正後のデューティの値で前記複数の加熱手段を駆動することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１０】
前記温度制御手段は、複数の加熱手段への通電を制御するとき、通電開始から徐々に位相角を大きくして通電するスローアップ制御と、通電終了までに徐々に位相角を小さくして通電するスローダウン制御とを行い、
前記記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、前記スローアップ及びスローダウンを行うときの位相角を変更して設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１１】
前記温度制御手段は、複数の加熱手段への通電を制御するとき、通電期間に交流電源周波数に同期して、半波長単位あるいは全波長単位で間引く制御を行い、
前記記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、前記半波長単位あるいは全波長単位で間引く時の間引きパターンを変更して設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１２】
前記記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、前記複数の加熱手段に供給する電圧値の変更状態を設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１３】
前記記憶部に予め設定する通電パターンは、請求項６〜請求項１２に記載の通電パターンの設定を複数組み合わせて設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１４】
前記複数の加熱手段のうち少なくとも１つは、抵抗発熱体であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１５】
前記抵抗発熱体は、複数の分岐部に分岐されており、
前記パターン記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、前記温度制御手段が前記複数に分岐した分岐部への通電状態を設定することを特徴とする請求項１４に記載の定着装置。
【請求項１６】
前記定着部材は、無端状のベルト部材であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか１つに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】
回転可能に設けられ、現像剤を定着する定着部材と、回転可能に設けられ、定着部材とともに記録材に加圧する加圧部材と、通電によって定着部材を加熱する複数の加熱手段と、予め定める周期内で通電期間と非通電期間とを切り換えて複数の加熱手段への通電を制御するための複数の通電パターンを記憶するパターン記憶部とを含み、定着部材と加圧部材との間を構成するニップ部に挿入される記録材を、定着部材と加圧部材とで挟持しながら搬送することによって、記録材上の未定着画像を定着させる定着装置が実行する定着装置の温度制御方法であって、
各加熱手段の通電電力設定に応じて、パターン記憶部に記憶される複数の通電パターンの中から、通電期間の重なりが小さくなる通電パターンを選択するパターン選択決定ステップと、
パターン選択決定ステップで選択された通電パターンに基づいて複数の加熱手段への通電を制御する通電制御ステップとを含むことを特徴とする定着装置の温度制御方法。
【請求項１９】
回転可能に設けられ、現像剤を定着する定着部材と、回転可能に設けられ、定着部材とともに記録材に加圧する加圧部材と、通電によって定着部材を加熱する複数の加熱手段と、予め定める周期内で通電期間と非通電期間とを切り換えて複数の加熱手段への通電を制御するための複数の通電パターンを記憶するパターン記憶部と、コンピュータとを含み、定着部材と加圧部材との間を構成するニップ部に挿入される記録材を、定着部材と加圧部材とで挟持しながら搬送することによって、記録材上の未定着画像を定着させる定着装置に含まれるコンピュータを、
各加熱手段の通電電力設定に応じて、パターン記憶部に記憶される複数の通電パターンの中から、通電期間の重なりが小さくなる通電パターンを選択するパターン選択決定部と、
パターン選択決定部によって選択された通電パターンに基づいて複数の加熱手段への通電を制御する駆動部とを含む温度制御手段として機能させるためのプログラム。
【請求項２０】
請求項１９に記載のプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項１】
回転可能に設けられ、現像剤を定着する定着部材と、回転可能に設けられ、定着部材とともに記録材に加圧する加圧部材と、通電によって定着部材を加熱する複数の加熱手段と、複数の加熱手段への通電を制御する温度制御手段とを含み、定着部材と加圧部材との間を構成するニップ部に挿入される記録材を、定着部材と加圧部材とで挟持しながら搬送することによって、記録材上の未定着画像を定着させる定着装置であって、
温度制御手段は、
予め定める周期内で通電期間と非通電期間とを切り換えて複数の加熱手段への通電を制御するための複数の通電パターンを記憶するパターン記憶部と、
各加熱手段の通電電力設定に応じて、パターン記憶部に記憶される複数の通電パターンの中から、通電期間の重なりが小さくなる通電パターンを選択するパターン選択決定部と、
パターン選択決定部によって選択された通電パターンに基づいて複数の加熱手段への通電を制御する駆動部とを含むことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記複数の加熱手段は、該複数の加熱手段の定格電力値の合計が、印字動作するときに供給することができる許容電力よりも大きい電力であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記温度制御手段は、位相制御による通電を併用して、前記加熱手段に通電することを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記パターン記憶部は、前記複数の加熱手段のうち２つの加熱手段を選択し、選択した２つの加熱手段について、複数の通電パターンを記憶することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項５】
前記パターン記憶部は、複数の通電パターンを１つの通電パターン群として、複数の通電パターン群を記憶し、
前記パターン選択決定部は、異なる２つの加熱手段の組み合わせの中から、加熱手段の選択状態に対応して、前記通電パターン群から１つの通電パターン群を選択し、選択した通電パターン群から、通電しようとする加熱手段の選択状態に合った通電パターンを選択することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項６】
前記パターン記憶部は、基準となる１つの加熱手段への通電の開始時刻から遅れて通電を開始するまでの遅延時間である駆動ディレイが、予め定める標準となる遅延時間に設定された通電パターンと、予め定める標準となる遅延時間とは異なる遅延時間に設定された通電パターンとを、前記基準となる１つの加熱手段を除く残余の加熱手段ごとに記憶することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項７】
前記パターン記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、デューティの点灯周期を変更して設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項８】
前記パターン記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれの通電量から、位相制御における位相角を変更して設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項９】
前記パターン記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、それぞれのデューティの値を補正して設定し、
前記温度制御手段は、補正後のデューティの値で前記複数の加熱手段を駆動することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１０】
前記温度制御手段は、複数の加熱手段への通電を制御するとき、通電開始から徐々に位相角を大きくして通電するスローアップ制御と、通電終了までに徐々に位相角を小さくして通電するスローダウン制御とを行い、
前記記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、前記スローアップ及びスローダウンを行うときの位相角を変更して設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１１】
前記温度制御手段は、複数の加熱手段への通電を制御するとき、通電期間に交流電源周波数に同期して、半波長単位あるいは全波長単位で間引く制御を行い、
前記記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、前記半波長単位あるいは全波長単位で間引く時の間引きパターンを変更して設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１２】
前記記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、前記複数の加熱手段に供給する電圧値の変更状態を設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１３】
前記記憶部に予め設定する通電パターンは、請求項６〜請求項１２に記載の通電パターンの設定を複数組み合わせて設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１４】
前記複数の加熱手段のうち少なくとも１つは、抵抗発熱体であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１５】
前記抵抗発熱体は、複数の分岐部に分岐されており、
前記パターン記憶部に予め設定する通電パターンは、前記複数の加熱手段それぞれのデューティの値から、前記温度制御手段が前記複数に分岐した分岐部への通電状態を設定することを特徴とする請求項１４に記載の定着装置。
【請求項１６】
前記定着部材は、無端状のベルト部材であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか１つに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】
回転可能に設けられ、現像剤を定着する定着部材と、回転可能に設けられ、定着部材とともに記録材に加圧する加圧部材と、通電によって定着部材を加熱する複数の加熱手段と、予め定める周期内で通電期間と非通電期間とを切り換えて複数の加熱手段への通電を制御するための複数の通電パターンを記憶するパターン記憶部とを含み、定着部材と加圧部材との間を構成するニップ部に挿入される記録材を、定着部材と加圧部材とで挟持しながら搬送することによって、記録材上の未定着画像を定着させる定着装置が実行する定着装置の温度制御方法であって、
各加熱手段の通電電力設定に応じて、パターン記憶部に記憶される複数の通電パターンの中から、通電期間の重なりが小さくなる通電パターンを選択するパターン選択決定ステップと、
パターン選択決定ステップで選択された通電パターンに基づいて複数の加熱手段への通電を制御する通電制御ステップとを含むことを特徴とする定着装置の温度制御方法。
【請求項１９】
回転可能に設けられ、現像剤を定着する定着部材と、回転可能に設けられ、定着部材とともに記録材に加圧する加圧部材と、通電によって定着部材を加熱する複数の加熱手段と、予め定める周期内で通電期間と非通電期間とを切り換えて複数の加熱手段への通電を制御するための複数の通電パターンを記憶するパターン記憶部と、コンピュータとを含み、定着部材と加圧部材との間を構成するニップ部に挿入される記録材を、定着部材と加圧部材とで挟持しながら搬送することによって、記録材上の未定着画像を定着させる定着装置に含まれるコンピュータを、
各加熱手段の通電電力設定に応じて、パターン記憶部に記憶される複数の通電パターンの中から、通電期間の重なりが小さくなる通電パターンを選択するパターン選択決定部と、
パターン選択決定部によって選択された通電パターンに基づいて複数の加熱手段への通電を制御する駆動部とを含む温度制御手段として機能させるためのプログラム。
【請求項２０】
請求項１９に記載のプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１１−２２１１０６（Ｐ２０１１−２２１１０６Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８７３９１（Ｐ２０１０−８７３９１）
【出願日】平成２２年４月５日（２０１０．４．５）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月５日（２０１０．４．５）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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