(57)【要約】【課題】  加熱手段への供給電力を最大供給可能電流値以下で制御している系において、通紙枚数や紙種の条件や外的条件が変動しても、温度制御の応答性が損なわないこと。【解決手段】  電力制御手段が温度検出手段からの温度情報を基に、発熱体を包含する加熱手段に供給する電力を制御しており、電力制御手段が温度検出手段から検出される温度と予め設定されている目標温度と比較し（Ｓ３）、ＰＩ制御論理式に基づき、比例制御に対応する操作量である電力量と積分制御に対応する電力量との和の電力量を演算し（Ｓ４〜Ｓ１４）、演算した電力量が電力制御手段において決定される最大供給可能電力量より大きい場合は（Ｓ１６）、積分制御に対応する電力量の演算の更新をおこなわない（Ｓ１７）。【選択図】  図５
2006011327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力の供給による発熱する発熱体を有する加熱手段と、該加熱手段に電力を供給する電力供給手段と、前記加熱手段の温度を検知する温度検出手段と、前記電力供給手段から前記加熱手段への電力の供給量を制御する電力制御手段とを備えた画像形成装置における画像形成方法において、
前記電力制御手段が、前記電力供給手段を商用電源電圧の半波又は全波を全点灯した場合の電力に対する割合である電力比により制御して、前記加熱手段の温度制御をおこなうものであって、
前記温度検出手段から検出される温度と予め設定されている目標温度と比較して、ＰＩ制御論理式に基づき、比例制御に対応する操作量である前記電力比と積分制御に対応する操作量である前記電力比との和の電力比を演算する電力比演算ステップと、
前記電力比演算ステップにおいて演算された電力比が、前記電力制御手段において決定される上限電力比より大きい場合、もしくは下限電力比より小さい場合は、前記積分制御に対応する電力比の演算の更新をおこなわない演算更新停止ステップと
を有することを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
前記加熱手段に供給している電流を検出する電流検出手段を有し、
前記電力制御手段において設定された第一の電力比で前記加熱手段に電力を供給するステップと、
前記電流検出手段により検出される電流値を検出するステップと、
前記電力制御手段に予め設定されている前記加熱手段に供給可能な最大供給可能電流値と、前記電流検出手段により検出される電流値とを比較するステップと、
前記供給可能な最大供給可能電流値と検出された電流値との比較に基づいて、前記加熱手段に電力を供給する場合の最大供給可能電力比を算出するステップと、
該最大供給可能電力比以下で、前記電力供給手段が前記加熱手段に供給する電力を制御する電力制御ステップと、
前記電力比演算ステップにより演算された電力比が、前記電力制御手段において決定される最大供給可能電力比より大きい場合は、前記積分制御に対応する電力比の演算の更新をおこなわない演算更新停止ステップと
を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項３】
前記積分制御に対応する電力比の演算が、所定期間連続して前記温度検出手段から検出される温度が前記目標温度よりも常に小さい場合は、所定量の電力比を足す更新をおこない、所定期間連続して前記温度検出手段から検出される温度が前記目標温度よりも常に大きい場合は、所定量の電力比を減ずる更新をおこない、
前記電力比演算ステップにより演算された電力比が、前記電力制御手段において決定される最大供給可能電力比より大きい場合は、前記積分制御に対応する電力比の演算において、前記電力比を減ずる更新のみをおこなうことを特徴とする請求項２に記載の画像形成方法。
【請求項４】
前記電力制御手段が、前記加熱手段に供給する電力比を算出して該電力比に相当する位相角を決定するステップと、供給する電力を位相制御で制御して前記加熱手段の温度制御をする温度制御ステップとを有することを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成方法。
【請求項５】
電力の供給により発熱する発熱体を有する加熱手段と、該加熱手段に電力を供給する電力供給手段と、前記加熱手段の温度を検知する温度検出手段と、前記電力供給手段から前記加熱手段への電力の供給量を制御する電力制御手段とを備えた画像形成装置において、
前記電力制御手段が、
前記電力供給手段を所定の電力に対する割合である電力比により制御するために、前記温度検出手段から検出される温度と予め設定されている目標温度と比較して、比例制御に対応する操作量である前記電力比と積分制御に対応する操作量である前記電力比との和の電力比を演算する電力比演算手段と、
前記電力比演算手段によって演算された電力比が、前記電力制御手段において決定される上限電力比より大きい場合、もしくは下限電力比より小さい場合は、前記積分制御に対応する電力比の演算の更新をおこなわない演算更新停止手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記所定の電力が、商用電源電圧の半波又は全波を全点灯した場合の電力であり、前記電力比演算手段が、ＰＩ制御論理式に基づいて電力比を演算するものであることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記加熱手段に供給している電流を検出する電流検出手段を有し、
前記電力制御手段が、
該電力制御手段において設定された第一の電力比で前記加熱手段に電力を供給し、前記電流検出手段から検出される電流値を検出して、前記電力制御手段に予め設定されている前記加熱手段に供給可能な最大供給可能電流値と比較して、前記加熱手段に電力を供給する場合の最大供給可能電力比を算出し、該最大供給可能電力比以下で、前記電力供給手段が前記加熱手段に供給する電力を制御するものであって、
前記電力比演算手段が演算した電力比が、前記電力制御手段において決定される最大供給可能電力比より大きい場合は、前記積分制御に対応する電力比の演算の更新をおこなわない演算更新停止手段を備えたことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記積分制御に対応する電力比の演算が、所定期間連続して前記温度検出手段から検出される温度が前記目標温度よりも常に小さい場合は所定量の電力比を足す更新をおこない、所定期間連続して前記温度検出手段から検出される温度が前記目標温度よりも常に大きい場合は所定量の電力比を減ずる更新をおこない、
前記電力比演算手段が演算した電力比が、前記電力制御手段において決定される最大供給可能電力比より大きい場合は、前記積分制御に対応する電力比の演算において、前記電力比を減ずる更新のみをおこなう更新手段を備えたことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記電力制御手段が、前記加熱手段に供給する電力比を算出して該電力比に相当する位相角を決定し、供給する電力を位相制御で制御して前記加熱手段の温度制御をすることを特徴とする請求項７又は８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記加熱手段が、絶縁基板と、該絶縁基板の片面もしくは両面上に形成されている１本以上の発熱体から構成され、
該加熱手段と摺動するフィルムと、
該フィルムを介して前記加熱手段とニップ部を形成するように圧接された回転自在な加圧体と、
未定着画像を担持した記録媒体を、前記ニップ部を通過せしめながら、前記発熱体の加熱により前記記録媒体に定着処理を施す定着装置と
を備えたことを特徴とする請求項５乃至９のいずれかに記載の画像形成装置。
【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方法及び画像形成装置に関し、より詳細には、被記録材上に形成担持させた未定着トナー画像を加熱定着処理するための加熱定着装置におけるヒータの温度制御手段を備えた画像形成方法及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子写真プロセスを用いた画像形成装置が知られており、この画像形成装置においては、電子写真プロセスなどの画像形成手段により転写紙上に形成された未定着画像（トナー像）が、熱定着装置により転写紙上に定着されるようになっている。熱定着装置としては、例えば、特許文献１〜１６に記載された、ハロゲンヒータを熱源とする熱ローラ式の熱定着装置や、セラミック面発ヒータを熱源とするフィルム加熱式の熱定着装置が知られている。一般的に、このようなヒータへは、トライアック等のスイッチング素子を介して、交流電源から電力が供給されるようになっている。
【０００３】
ハロゲンヒータを熱源とする定着装置においては、定着装置の温度が、サーミスタ感温素子のような温度検出素子により検出される。その検出された温度に基づいて、シーケンスコントローラによりスイッチング素子がオン／オフ制御され、すなわち、ハロゲンヒータへの電力供給がオン／オフ制御され、定着器の温度が目標の温度になるように温度制御される。
【０００４】
他方、セラミック面発ヒータを熱源とする定着装置においては、シーケンスコントローラにより、温度検出素子により検出された温度と、予め設定されている目標温度との温度差から、ＰＩ（比例積分）もしくはＰＩＤ（比例積分微分）制御演算式に基づき、操作量であるセラミック面発ヒータに供給する電力比が演算される。この演算された電力比から相当する位相角又は波数が決定され、その決定された位相又は波数で、スイッチング素子がオン／オフ制御され、定着装置の温度が温度制御される。
【０００５】
ＰＩ制御の場合、演算される電力比Ｄは、比例制御に対応する操作量である電力比をＤｐ、時間ｔにおける積分制御に対応する操作量である電力比をＤｉ（ｔ）、温度検出手段から検出される温度をＴｎ、目標温度をＴｔ、制御間隔をΔｔとすると、以下の式（１）のようになる。
Ｄ＝Ｄｐ＋Ｄｉ（ｔ）＝Ａｐ×（Ｔｔ−Ｔｎ）＋Ｄｉ（ｔ−Δｔ）＋ΔＤｉ（ｔ，Ｔｔ−Ｔｎ）
・・・（１）
【０００６】
ただし、Ａｐは比例制御における係数であり、ΔＤｉ（ｔ，Ｔｔ−Ｔｎ）は、時間ｔにおける積分制御に対応する電力比Ｄｉ（ｔ）の増分である。つまり、検出温度と目標温度の偏差から算出される電力比Ｄにより、スイッチング素子がオン／オフ制御され、定着装置の温度が温度制御される。
【０００７】
熱ローラ定着方式の加熱定着装置は、加熱用回転体としての加熱ローラ（定着ローラ）と、これに圧接させた加圧用回転体としての弾性加圧ローラを基本構成とする。熱ローラ定着方式の加熱定着装置は、この一対のローラを回転させて該両ローラ対の圧接ニップ部（定着ニップ部）に未定着画像（トナー画像）を形成担持させた被加熱材としての被記録材（転写材シート・静電記録紙・エレクトロファックス紙・印字用紙等）を導入して圧接ニップ部を挟持搬送通過させる。このようにして、熱ローラ定着方式の加熱定着装置は、加熱ローラからの熱と圧接ニップ部の加圧力にて未定着画像を被記録材（以下、転写材という）面に永久固着画像として熱圧定着させる。
【０００８】
また、フィルム加熱方式の加熱定着装置（オンデマンド定着装置）は、例えば、特許文献１７〜２０等に提案されている。これらのオンデマンド定着装置は、加熱体に加熱用回転体である耐熱性フィルム（定着フィルム）を加圧用回転体（弾性ローラ）で密着させて摺動搬送させる。次いで、オンデマンド定着装置は、該耐熱性定着フィルムを挟んで加熱体と加圧用回転体とで形成される圧接ニップ部に未定着画像を担持した転写材を導入して耐熱性フィルムと一緒に搬送させる。そして、オンデマンド定着装置は、耐熱性フィルムを介して付与される加熱体からの熱と圧接ニップ部の加圧力によって未定着画像を転写材上に永久画像として定着させる。
【０００９】
フィルム加熱方式の加熱装置は、加熱体として低熱容量線状加熱体を、フィルムとして薄膜の低熱容量のものを用いることが出来る。そのため、フィルム加熱方式の加熱装置は、省電力化・ウエイトタイム短縮化（クイックスタート性）が可能である。また、フィルム加熱方式の加熱装置はフィルム駆動方法としてフィルム内面に駆動ローラを設ける方法や、加圧用回転体を駆動ローラとして用い加圧用回転体との摩擦力でフィルムを駆動する方法が知られている。しかし、近年では部品点数が少なく低コストな構成である加圧用回転体駆動方式が多く用いられている。
【００１０】
【特許文献１】特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献２】特開平２−１５７８７８号公報
【特許文献３】特開平４−４４０７５号公報
【特許文献４】特開平４−４４０７６号公報
【特許文献５】特開平４−４４０７７号公報
【特許文献６】特開平４−４４０７８号公報
【特許文献７】特開平４−４４０７９号公報
【特許文献８】特開平４−４４０８０号公報
【特許文献９】特開平４−４４０８１号公報
【特許文献１０】特開平４−４４０８２号公報
【特許文献１１】特開平４−４４０８３号公報
【特許文献１２】特開平４−２０４９８０号公報
【特許文献１３】特開平４−２０４９８１号公報
【特許文献１４】特開平４−２０４９８２号公報
【特許文献１５】特開平４−２０４９８３号公報
【特許文献１６】特開平４−２０４９８４号公報
【特許文献１７】特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献１８】特開平２−１５７８７８号公報
【特許文献１９】特開平４−４４０７５号公報
【特許文献２０】特開平４−２０４９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
セラミック面発ヒータに電力供給するための交流電源は、電源電圧範囲が、例えば、８５Ｖ〜１４０Ｖ又は１８７Ｖ〜２６４Ｖと広い。このため、全点灯で通電されたセラミック面発ヒータに供給される電力は、８５Ｖ〜１４０Ｖの電源電圧範囲の最低電圧での電力に対する最高電圧での電力が約２．７倍となる。また、同様な供給される電力は、１８７Ｖ〜２６４Ｖの電源電圧範囲の最低電圧での電力に対する最高電圧での電力が約２倍となる。
【００１２】
また、シーケンスコントローラが所定の温度になるようにセラミック面発ヒータへの通電電流を制御している。このため、定着器に通紙される紙の紙厚が厚くなるほど、供給される電力、つまり電流が大きくなる。したがって、紙種によっては、必要以上の電力がセラミック面発ヒータに供給されていた。そのため、定着器のセラミック面発ヒータへの最大供給可能電流値以下でこのセラミック面発ヒータへの供給電力を制御する必要がある。
【００１３】
シーケンスコントローラは、最大供給可能電力比Ｄｌｉｍｉｔを決定し、目標温度と検出温度から演算される電力比Ｄが最大供給可能電力比Ｄｌｉｍｉｔよりも大きい場合は、供給する電力比をＤｌｉｍｉｔとして制御をおこなう。
【００１４】
Ｄ＜Ｄｌｉｍｉｔであれば、このまま時間が推移することにより検出温度Ｔが目標温度Ｔｔに近付く。しかし、Ｄ＞Ｄｌｉｍｉｔとなり制御している電力比が最大供給可能電力比Ｄｌｉｍｉｔに固定している場合、検出温度Ｔｎが目標温度Ｔｔに対して一向に大きくなっていかないという現象が起こることがある。その場合は、温度偏差が存在することから上式（１）における積分の増分ΔＤｉ（ｔ，Ｔｔ−Ｔｎ）が加算され続けることになる。
【００１５】
通常、積分制御の増分ΔＤｉ（ｔ，Ｔｔ−Ｔｎ）は、比例制御のＤｐに比して非常に小さく設定されているものの、上記の温度偏差が縮まらない状態が長時間続くと、積分制御の電力比Ｄｉ（ｔ）が徐々に増加し続けてしまう。
【００１６】
そのような状態で、通紙枚数や紙種の条件により目標温度が下がったり、外的条件により供給される交流電源の電源電圧が小さくなったりした場合、温度検出手段が検出する温度が目標温度以上に変化し、温度偏差量が逆転すると、供給する電力比を減じるよう制御しなければいけない。
【００１７】
しかしながら、比例制御の電力比Ｄｐは、即座に現実の温度偏差を反映した値となるものの、積分制御の電力比ΔＤｉ（ｔ，Ｔｔ−Ｔｎ）は増大したままの状態にあるため、たとえ比例制御の電力比Ｄｐが小さく（負の値）となっても、本来必要な電力比よりも大きい電力比を供給することになり、積分制御の電力比を吸収できるまで電力制御、つまり、温度制御に遅れが生じることになる。
【００１８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、上限電力比よりも大きい場合、もしくは下限電力比より小さい場合は、積分制御に対応する電力比の演算の更新をおこなわず、温度制御の応答性が損なわれないようにした画像形成方法及び画像形成装置を提供することにある。
【００１９】
また、加熱手段への供給電力を最大供給可能電流値以下で制御すると共に、温度制御の応答性が損なわれないようにした画像形成方法及び画像形成装置を提供することにある。
【００２０】
また、加熱手段への供給電力を最大供給可能電流値以下で制御し、通紙枚数や紙種の条件や外的条件が変動しても、温度制御の応答性が損なわれないようにした画像形成方法及び画像形成装置を提供することにある。
【００２１】
また、加熱手段への供給電力を最大供給可能電流値以下で制御している系において、通紙枚数や紙種の条件や外的条件が変動しても、温度制御の応答性が損なわれず、目標温度に対する追従性がよい安定した温度制御をおこなうようにした画像形成方法及び画像形成装置を提供することにある。
【００２２】
また、定着器のセラミック面発ヒータへの最大供給可能電流値以下でこのセラミック面発ヒータへの供給電力を制御し、通紙枚数や紙種の条件や外的条件が変動しても、温度制御の応答性が損なわれない電力制御をおこなうようにした画像形成方法及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、電力の供給による発熱する発熱体を有する加熱手段と、該加熱手段に電力を供給する電力供給手段と、前記加熱手段の温度を検知する温度検出手段と、前記電力供給手段から前記加熱手段への電力の供給量を制御する電力制御手段とを備えた画像形成装置における画像形成方法において、前記電力制御手段が、前記電力供給手段を商用電源電圧の半波又は全波を全点灯した場合の電力に対する割合である電力比により制御して、前記加熱手段の温度制御をおこなうものであって、前記温度検出手段から検出される温度と予め設定されている目標温度と比較して、ＰＩ制御論理式に基づき、比例制御に対応する操作量である前記電力比と積分制御に対応する操作量である前記電力比との和の電力比を演算する電力比演算ステップと、前記電力比演算ステップにおいて演算された電力比が、前記電力制御手段において決定される上限電力比より大きい場合、もしくは下限電力比より小さい場合は、前記積分制御に対応する電力比の演算の更新をおこなわない演算更新停止ステップとを有することを特徴とする。このような構成により、温度制御の応答性が損なわれない画像形成方法を提供することができる。
【００２４】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記加熱手段に供給している電流を検出する電流検出手段を有し、前記電力制御手段において設定された第一の電力比で前記加熱手段に電力を供給するステップと、前記電流検出手段により検出される電流値を検出するステップと、前記電力制御手段に予め設定されている前記加熱手段に供給可能な最大供給可能電流値と、前記電流検出手段により検出される電流値とを比較するステップと、前記供給可能な最大供給可能電流値と検出された電流値との比較に基づいて、前記加熱手段に電力を供給する場合の最大供給可能電力比を算出するステップと、該最大供給可能電力比以下で、前記電力供給手段が前記加熱手段に供給する電力を制御する電力制御ステップと、前記電力比演算ステップにより演算された電力比が、前記電力制御手段において決定される最大供給可能電力比より大きい場合は、前記積分制御に対応する電力比の演算の更新をおこなわない演算更新停止ステップとを有することを特徴とする。
【００２５】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記積分制御に対応する電力比の演算が、所定期間連続して前記温度検出手段から検出される温度が前記目標温度よりも常に小さい場合は、所定量の電力比を足す更新をおこない、所定期間連続して前記温度検出手段から検出される温度が前記目標温度よりも常に大きい場合は、所定量の電力比を減ずる更新をおこない、前記電力比演算ステップにより演算された電力比が、前記電力制御手段において決定される最大供給可能電力比より大きい場合は、前記積分制御に対応する電力比の演算において、前記電力比を減ずる更新のみをおこなうことを特徴とする。
【００２６】
また、請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、前記電力制御手段が、前記加熱手段に供給する電力比を算出して該電力比に相当する位相角を決定するステップと、供給する電力を位相制御で制御して前記加熱手段の温度制御をする温度制御ステップとを有することを特徴とする。
【００２７】
また、請求項５に記載の発明は、電力の供給により発熱する発熱体を有する加熱手段と、該加熱手段に電力を供給する電力供給手段と、前記加熱手段の温度を検知する温度検出手段と、前記電力供給手段から前記加熱手段への電力の供給量を制御する電力制御手段とを備えた画像形成装置において、前記電力制御手段が、前記電力供給手段を所定の電力に対する割合である電力比により制御するために、前記温度検出手段から検出される温度と予め設定されている目標温度と比較して、比例制御に対応する操作量である前記電力比と積分制御に対応する操作量である前記電力比との和の電力比を演算する電力比演算手段と、前記電力比演算手段によって演算された電力比が、前記電力制御手段において決定される上限電力比より大きい場合、もしくは下限電力比より小さい場合は、前記積分制御に対応する電力比の演算の更新をおこなわない演算更新停止手段とを備えたことを特徴とする。このような構成により、温度制御の応答性が損なわれない画像形成装置を提供することができる。
【００２８】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記所定の電力が、商用電源電圧の半波又は全波を全点灯した場合の電力であり、前記電力比演算手段が、ＰＩ制御論理式に基づいて電力比を演算するものであることを特徴とする。
【００２９】
また、請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記加熱手段に供給している電流を検出する電流検出手段を有し、前記電力制御手段が、該電力制御手段において設定された第一の電力比で前記加熱手段に電力を供給し、前記電流検出手段から検出される電流値を検出して、前記電力制御手段に予め設定されている前記加熱手段に供給可能な最大供給可能電流値と比較して、前記加熱手段に電力を供給する場合の最大供給可能電力比を算出し、該最大供給可能電力比以下で、前記電力供給手段が前記加熱手段に供給する電力を制御するものであって、前記電力比演算手段が演算した電力比が、前記電力制御手段において決定される最大供給可能電力比より大きい場合は、前記積分制御に対応する電力比の演算の更新をおこなわない演算更新停止手段を備えたことを特徴とする。このような構成により、加熱手段への供給電力を最大供給可能電流値以下で制御すると共に、温度制御の応答性が損なわれない画像形成装置を提供することができる。
【００３０】
また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記積分制御に対応する電力比の演算が、所定期間連続して前記温度検出手段から検出される温度が前記目標温度よりも常に小さい場合は所定量の電力比を足す更新をおこない、所定期間連続して前記温度検出手段から検出される温度が前記目標温度よりも常に大きい場合は所定量の電力比を減ずる更新をおこない、前記電力比演算手段が演算した電力比が、前記電力制御手段において決定される最大供給可能電力比より大きい場合は、前記積分制御に対応する電力比の演算において、前記電力比を減ずる更新のみをおこなう更新手段を備えたことを特徴とする。このような構成により、加熱手段への供給電力を最大供給可能電流値以下で制御し、通紙枚数や紙種の条件や外的条件が変動しても、温度制御の応答性が損なわれない画像形成装置を提供することができる。
【００３１】
また、請求項９に記載の発明は、請求項７又は８に記載の発明において、前記電力制御手段が、前記加熱手段に供給する電力比を算出して該電力比に相当する位相角を決定し、供給する電力を位相制御で制御して前記加熱手段の温度制御をすることを特徴とする。このような構成により、通紙枚数や紙種の条件や外的条件が変動しても、温度制御の応答性が損なわれず、目標温度に対する追従性がよい安定した温度制御をおこなう画像形成装置を提供することができる。
【００３２】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項５乃至９のいずれかに記載の発明において、前記加熱手段が、絶縁基板と、該絶縁基板の片面もしくは両面上に形成されている１本以上の発熱体から構成され、該加熱手段と摺動するフィルムと、該フィルムを介して前記加熱手段とニップ部を形成するように圧接された回転自在な加圧体と、未定着画像を担持した記録媒体を、前記ニップ部を通過せしめながら、前記発熱体の加熱により前記記録媒体に定着処理を施す定着装置とを備えたことを特徴とする。このような構成により、定着器のセラミック面発ヒータへの最大供給可能電流値以下でこのセラミック面発ヒータへの供給電力を制御し、通紙枚数や紙種の条件や外的条件が変動しても、温度制御の応答性が損なわれない電力制御をおこなう画像形成装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、電力の供給による発熱する発熱体を有する加熱手段と、加熱手段に電力を供給する電力供給手段と、加熱手段の温度を検知する温度検出手段と、電力供給手段から加熱手段への電力の供給量を制御する電力制御手段とを備えた画像形成装置における画像形成方法において、電力制御手段が、電力供給手段を商用電源電圧の半波又は全波を全点灯した場合の電力に対する割合である電力比により制御して、加熱手段の温度制御をおこなうものであって、温度検出手段から検出される温度と予め設定されている目標温度と比較して、ＰＩ制御論理式に基づき、比例制御に対応する操作量である電力比と積分制御に対応する操作量である電力比との和の電力比を演算する電力比演算ステップと、電力比演算ステップにおいて演算された電力比が、電力制御手段において決定される上限電力比より大きい場合、もしくは下限電力比より小さい場合は、積分制御に対応する電力比の演算の更新をおこなわない演算更新停止ステップとを有するので、温度制御の応答性が損なわれない画像形成方法を提供することができる。
【００３４】
また、電力の供給により発熱する発熱体を有する加熱手段と、加熱手段に電力を供給する電力供給手段と、加熱手段の温度を検知する温度検出手段と、電力供給手段から加熱手段への電力の供給量を制御する電力制御手段とを備え、電力制御手段が、電力供給手段を所定の電力に対する割合である電力比により制御するために、温度検出手段から検出される温度と予め設定されている目標温度と比較して、比例制御に対応する操作量である電力比と積分制御に対応する操作量である電力比との和の電力比を演算する電力比演算手段と、電力比演算手段によって演算された電力比が、電力制御手段において決定される上限電力比より大きい場合、もしくは下限電力比より小さい場合は、積分制御に対応する電力比の演算の更新をおこなわない演算更新停止手段とを備えたので、温度制御の応答性が損なわれない画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。  
【実施例１】
【００３６】
図１は、本発明に係る電子写真プロセスを用いた画像形成装置の概略構成図で、例えば、レ−ザプリンタの場合を示している。レーザビームプリンタ本体１０１は、記録紙Ｓを収納するカセット１０２を有し、カセット１０２の記録紙Ｓの有無を検出するカセット有無センサ１０３、カセット１０２の記録紙Ｓのサイズを検出するカセットサイズセンサ１０４（複数個のマイクロスイッチで構成される）、カセット１０２から記録紙Ｓを繰り出す給紙ローラ１０５等が設けられている。
【００３７】
給紙ローラ１０５の下流には、記録紙Ｓを同期搬送するレジストローラ対１０６が設けられている。レジストローラ対１０６の下流には、レーザスキャナ部１０７からのレーザ光に基づいて記録紙Ｓ上にトナー像を形成する画像形成部１０８が設けられている。画像形成部１０８の下流には、記録紙Ｓ上に形成されたトナー像を熱定着する定着器１０９が設けられている。
【００３８】
定着器１０９の下流には、排紙部の搬送状態を検出する排紙センサ１１０、記録紙Ｓを排紙する排紙ローラ１１１、記録の完了した記録紙Ｓを積載する積載トレイ１１２が設けられている。この記録紙Ｓの搬送基準は、記録紙Ｓの画像形成装置の搬送方向に直交する方向の長さ、つまり記録紙Ｓの幅に対して中央になるように設定されている。
【００３９】
レーザスキャナ１０７は、後述する外部装置１３１から送出される画像信号（画像信号ＶＤＯ）に基づいて変調されたレーザ光を出射するレーザユニット１１３、このレーザユニット１１３からのレーザ光を後述する感光ドラム１１７上に走査するためのポリゴンモータ１１４、結像レンズ１１５、折り返しミラー１１６等により構成されている。
【００４０】
画像形成部１０８は、公知の電子写真プロセスに必要な、感光ドラム１１７、１次帯電ローラ１１９、現像器１２０、転写帯電ローラ１２１、クリーナ１２２等から構成されている。定着器１０９は定着フィルム１０９ａ、弾性加圧ローラ１０９ｂ、定着フィルム内部に設けたセラミック面発ヒータ１０９ｃ、セラミック面発ヒータ１０９ｃの表面温度を検出するサーミスタ１０９ｄから構成されている。
【００４１】
メインモータ１２３は、給紙ローラ１０５に対しては給紙ローラクラッチ１２４を介して、レジストローラ対１０６に対してはレジストローラ１２５を介して駆動力を与えている。メインモータ１２３は、さらに感光ドラム１１７を含む画像形成部１０８の各ユニット、定着器１０９、排紙ローラ１１１にも駆動力を与えている。
【００４２】
エンジンコントローラ１２６は、レーザスキャナ部１０７、画像形成部１０８、定着器１０９による電子写真プロセスの制御、レーザビームプリンタ本体１０１内の記録紙の搬送制御を行なっている。
【００４３】
ビデオコントローラ１２７は、パーソナルコンピュータ等の外部装置１３１と汎用のインタフェース（セントロニクス、ＲＳ２３２Ｃ等）１３０で接続されている。ビデオコントローラ１２７は、この汎用インタフェースから送られてくる画像情報をビットデータに展開し、そのビットデータをＶＤＯ信号として、エンジンコントローラ１２６へ送出している。
【００４４】
つまり、本発明の画像形成装置は、電力の供給により発熱する発熱体を有するセラミック面発ヒータ（加熱手段）１０９ｃと、このセラミック面発ヒータ１０９ｃに電力を供給するトライアック４，１３（電力供給手段；図２において後述する）と、セラミック面発ヒータ１０９ｃの温度を検知するサーミスタ１０９ｄ（温度検出手段）と、トライアック４，１３からセラミック面発ヒータ１０９ｃへの電力の供給量を制御するエンジンコントローラ１２６（電力制御手段；図２における１１を含む）とを備えている。
【００４５】
エンジンコントローラ１２６は、電力比演算部２８と演算更新停止部２９とからなり、電力比演算部２８は、トライアック４，１３を所定の電力に対する割合である電力比により制御するために、サーミスタ１０９ｄから検出される温度と予め設定されている目標温度と比較して、比例制御に対応する操作量である電力比と積分制御に対応する操作量である電力比との和の電力比を演算するものである。
【００４６】
また、演算更新停止部２９は、電力比演算部２８によって演算された電力比が、エンジンコントローラ１２６において決定される上限電力比より大きい場合、もしくは下限電力比より小さい場合は、積分制御に対応する電力比の演算の更新をおこなわないようにするものである。このような構成により、温度制御の応答性が損なわれない画像形成装置を提供することができる。
【００４７】
図２は、本発明におけるセラミックヒ−タの駆動回路及び制御回路である。図中符号１はレーザビームプリンタの交流電源で、この交流電源１は、ＡＣフィルタ２を介して、セラミック面発ヒータ１０９ｃ（２４）を構成する発熱体３及び発熱体２０に接続してある。発熱体３への電力供給は、トライアック４の通電、遮断により行われる。発熱体２０への電力の供給は、トライアック１３の通電、遮断により行われる。
【００４８】
符号５，６は、トライアック４のためのバイアス抵抗であり、７は一次、二次間の沿面距離を確保するためのフォトトライアックカプラである。フォトトライアックカプラ７の発光ダイオードに通電することによりトライアック４がオンされる。８はフォトトライアックカプラ７の電流を制限するための抵抗である。９はトランジスタで、フォトトライアックカプラ７をオン／オフ制御する。トランジスタ９は抵抗１０を介してエンジンコントローラ１２６（１１）からのＯＮ１信号に従って動作する。
【００４９】
符号１４，１５は、トライアック１３のためのバイアス抵抗である。１６は一次、二次間の沿面距離を確保するためのフォトトライアックカプラである。フォトトライアックカプラ１６の発光ダイオードに通電することにより、トライアック１３をオンする。１７はフォトトライアックカプラ１６の電流を制限するための抵抗である。１８はトランジスタで、フォトトライアックカプラ１６をオン／オフ制御する。トランジスタ１８は抵抗１９を介してエンジンコントローラ１２６（１１）からのＯＮ２信号に従って動作する。
【００５０】
符号１２は、ＡＣフィルタ２を介して交流電源１に接続したゼロクロス検出回路である。ゼロクロス検出回路１２は、商用電源電圧がある閾値以下の電圧になっていることを、エンジンコントローラ１２６に対してパルス信号（以下、ＺＥＲＯＸ信号という。）として報知する。エンジンコントローラ１２６はＺＥＲＯＸ信号のパルスのエッジを検出し、位相制御又は波数制御によりトライアック４又は１３をオン／オフ制御する。
【００５１】
トライアック４及び１３により制御されて発熱体３及び２０に通電されるヒータ電流は、カレントトランス２５によって電圧に変換され、ブリューダ抵抗２６を介して電流検出回路２７に入力される。電流検出回路２７では、電圧変換されたヒータ電流波形を平均値又は実効値に変換し、ＨＣＲＲＴ信号としてエンジンコントローラ１２６にＡ／Ｄ入力される。
【００５２】
符号１０９ｄは、発熱体３、２０で形成されているセラミック面発ヒータ１０９ｃの温度を検出するためのサーミスタである。このサーミスタ１０９ｄ（２１）は、セラミック面発ヒータ１０９ｃ上に発熱体３、２０に対して絶縁距離を確保できるように絶縁耐圧を有する絶縁物を介して配置されている。サーミスタ１０９ｄによって検出される温度は、抵抗２２とサーミスタ１０９ｄとの分圧として検出され、エンジンコントローラ１２６にＴＨ信号としてＡ／Ｄ入力される。
【００５３】
セラミック面発ヒータ１０９ｃの温度は、ＴＨ信号としてエンジンコントローラ１２６において監視される。セラミック面発ヒータ１０９ｃの温度は、エンジンコントローラ１２６の内部で設定されているセラミック面発ヒータ１０９ｃの設定温度と比較される。このことによって、エンジンコントローラ１２６は、セラミック面発ヒータ１０９ｃを構成する発熱体３，２０に供給するべき電力比を算出し、その供給する電力比を、位相角（位相制御）又は波数（波数制御）に換算する。その制御条件によりエンジンコントローラ１２６は、トランジスタ９にＯＮ１信号、あるいはトランジスタ１８にＯＮ２信号を送出する。
【００５４】
エンジンコントローラ１２６は、発熱体３，２０に供給する電力比を算出する際に、電流検出回路から報知されるＨＣＲＲＴ信号を基に上限の電力比を算出して、その上限の電力比以下の電力が通電されるように制御する。例えば、位相制御の場合、下記の表１のような制御表をエンジンコントローラ１２６内に有しており、エンジンコントローラ１２６は、この制御表に基づき制御を行う。
【００５５】
【表１】
2006011327.tif 000003
【００５６】
さらに、発熱体３，２０に電力を供給しており、電力供給制御手段（エンジンコントローラ１２６）が故障し、発熱体３，２０が熱暴走に至った場合に過昇温を防止するためのサーモスタット２３がセラミック面発ヒータ１０９ｃ上に配されている。この電力供給制御手段の故障により、発熱体３，２０が熱暴走に至りサーモスタット２３が所定の温度以上になると、サーモスタット２３がオープンになり、発熱体３及び２０への通電が遮断される。
【００５７】
図３（ａ），（ｂ）は、図１のセラミック面発ヒータの構造図で、図３（ａ）はセラミック面発ヒータの横断面、図３（ｂ）はニップ側面図を示している。なお、図中符号ｂは発熱体３２（３），３３（２０）が形成されている面を示しており、符号ｃは符号ｂの示している面と相対する面を示している。
【００５８】
セラミック面発ヒータ１０９ｃは、ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３等のセラミックス系の絶縁基板３１と、絶縁基板３１面上にペースト印刷等で形成されている発熱体３，２０と、２本の発熱体を保護しているガラス等の保護層３４とから構成されている。保護層３４上に、セラミック面発ヒータ１０９ｃの温度を検出するサーミスタ１０９ｄとサーモスタット２３が、記録紙の搬送基準ａ１（発熱部３２ａ，３３ａの長さ方向の中心線）に対して左右対称な位置であり、かつ通紙可能な最小の記録紙幅よりも内側の位置に配設されている。
【００５９】
発熱体３は、電力が供給されると発熱する部分３２ａと、電極部３２ｃ，３２ｄと発熱体とを接続する導電部３２ｂと、コネクタを介して電力が供給される電極部３２ｃ，３２ｄとから構成されている。発熱体２０は、電力が供給されると発熱する部分３３ａと、電極部３２ｃ，３３ｄと接続される導電部３３ｂと、コネクタを介して電力が供給される電極部３２ｃ，３３ｄから構成されている。電極部３２ｃは、発熱体３と２０の２本の発熱体に接続されており、発熱体３、２０の共通の電極となっている。なお、発熱体３，２０が印刷されている絶縁基板３１との対向面側に摺動性を向上させるためにガラス層が形成される場合もある。
【００６０】
共通電極３２ｃには、交流電源１のＨＯＴ側端子がサーモスタット２３を介して接続されている。電極部３２ｄは発熱体３を制御するトライアック４に接続され、交流電源１のＮｅｕｔｒａｌ端子に接続される。電極部３３ｄは発熱体２０を制御するトライアック１３に電気的に接続され、交流電源１のＮｅｕｔｒａｌ端子に接続される。
【００６１】
セラミック面発ヒータ１０９ｃ（２４）は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、フィルムガイド６２によって支持されている。１０９ａ（６１）は円筒状の耐熱材製の定着フィルムであり、セラミック面発ヒータ１０９ｃを下面側に支持させたフィルムガイド６２に外嵌させてある。フィルムガイド６２の下面のセラミック面発ヒータ１０９ｃと、加圧部材としての弾性加圧ローラ１０９ｂ（６３）とを、定着フィルム１０９ａを挟ませて、弾性加圧ローラ１０９ｂの弾性に抗して所定の加圧力をもって圧接させて、加熱部としての所定幅の定着ニップ部を形成させてある。
【００６２】
サーモスタット２３がセラミック面発ヒータ１０９ｃの絶縁基板３１面上又は保護層３４面上に当接させてある。サーモスタット２３はフィルムガイド６２に位置を矯正され、サーモスタット２３の感熱面がセラミック面発ヒータ１０９ｃの面上に当接されている。図示はしていないが、サーミスタ１０９ｄも同様にセラミック面発ヒータ１０９ｃの面上に当接させてある。セラミック面発ヒータ１０９ｃは、図４（ａ），（ｂ）に示すように、発熱体３、２０がニップ部と反対側にあっても、発熱体がニップ部側にあってもかまわない。定着フィルム１０９ａの摺動性を上げるために、定着フィルム１０９ａとセラミック面発ヒータ１０９ｃとの界面に摺動性のグリースを塗布してもかまわない。
【００６３】
図５は、実施例１におけるエンジンコントローラによる定着器の制御シーケンスを説明するためのフローチャートを示す図である。  
エンジンコントローラ１２６にて、セラミック面発ヒータ１０９ｃへの電力供給開始の要求が発生すると（Ｓ１）、積分制御の積分周期カウンタｔｉｓｅｔを０にする（Ｓ２）。エンジンコントローラ１２６に設定されている所定の温度になるように、ＴＨ信号からの情報を基にＰＩ制御により、発熱体３，２０に供給する電力が制御される。目標の所定温度ＴｔとＴＨ信号からの検出温度Ｔｎとを比較し（Ｓ３）、その差分に基づいて比例制御値の設定を行ない（Ｓ４）、供給するデューティが演算される（Ｓ５〜Ｓ１４）。比例制御に対応する操作量である電力比をＤｐ、時間ｔにおける積分制御に対応する操作量である電力比をＤｉ（ｔ）、温度検出手段から検出される温度をＴｎ、目標温度をＴｔ、制御間隔をΔｔとすると、例えば、以下の式（２）によって決定される。
Ｄ＝Ｄｐ＋Ｄｉ（ｔ）＝Ａｐ×（Ｔｔ−Ｔｎ）＋Ｄｉ（ｔ−Δｔ）＋ΔＤｉ（ｔ，Ｔｔ−Ｔｎ）
Ｄｐ＝２．５％×（Ｔｔ−Ｔｎ）
ΔＤｉ（ｔ，Ｔｔ−Ｔｎ）＝＋２．５％（所定時間ｔｉの間連続して、Ｔｔ＞Ｔｎの場合）
＝−２．５％（所定時間ｔｉの間連続して、Ｔｔ≦Ｔｎの場合）
・・・（２）
【００６４】
ただし、Ａｐは比例制御における係数であり、ΔＤｉ（ｔ，Ｔｔ−Ｔｎ）は、時間ｔにおける積分制御に対応する電力比Ｄｉ（ｔ）の増分である。
【００６５】
つまり、エンジンコントローラ１２６は、設定されている目標温度ＴｔとＴＨ信号からの検出温度Ｔｎを比較し（Ｓ３）、比例制御に対応する電力比Ｄｐの演算（Ｓ４）と積分制御に対応するＤｉ（ｔ）の演算（Ｓ５〜Ｓ１３）をおこなう。目標温度Ｔｔが検出温度Ｔｎを比較して、目標温度Ｔｔが検出温度Ｔｎより大きい場合（Ｓ５）は、制御間隔Δｔ時間前も同一状態であったか判断する（Ｓ６）。同一状態であれば積分周期カウンタｔｉｓｅｔをインクリメントする。異なる状態、目標温度Ｔｔが検出温度Ｔｎ以下の状態であったならば、状態設定を目標温度Ｔｔが検出温度Ｔｎより大きい状態（ｉｐ＝１）に変更し（Ｓ７）、積分周期カウンタｔｉｓｅｔをリセットする（Ｓ１０）。
【００６６】
目標温度Ｔｔが検出温度Ｔｎ以下の場合（Ｓ５）も同様に、制御間隔Δｔ時間前も同一状態であったか判断する（Ｓ８）。異なる状態、目標温度Ｔｔが検出温度Ｔｎより大きい状態であったならば、状態設定を目標温度Ｔｔが検出温度Ｔｎ以下の状態（ｉｐ＝０）に変更し（Ｓ９）、積分周期カウンタｔｉｓｅｔをリセットする（Ｓ１０）。
【００６７】
積分周期カウンタｔｉｓｅｔが所定の積分周期時間ｔｉに達している（Ｓ１２）と、ｉｐ＝１であれば（連続してＴｔ＞Ｔｎ）、Ｄｉ（ｔ）に２．５％を足し、ｉｐ＝０であれば（連続してＴｔ≦Ｔｎ）、Ｄｉ（ｔ）に２．５％を減ずる（Ｓ１３）。積分周期カウンタｔｉｓｅｔが所定の積分周期時間ｔｉに達してなければ（Ｓ１２）、Ｄｉ（ｔ）の更新はしない。
【００６８】
上述した演算により算出された比例制御に対応する電力比Ｄｐと積分制御に対応する電力比Ｄｉ（ｔ）の和が、ＰＩ制御式に基づく電力比（デューティ）Ｄとなる（Ｓ１４）。必要に応じて、高調波対策の補正をおこない、電力比（デューティ）Ｄを変更する（Ｓ１５）。
【００６９】
次に、エンジンコントローラ１２６において算出され設定されている上限デューティＤｌｉｍｉｔと比較し（Ｓ１６）、デューティＤが上限デューティＤｌｉｍｉｔ以上の場合は、投入デューティＤを上限デューティＤｌｉｍｉｔとする（Ｓ１７）。この時、目標温度Ｔｔが検出温度Ｔｎより大きい状態，ｉｐ＝１，であれば（Ｓ１８）、積分周期カウンタｔｉｓｅｔをリセットする（Ｓ１９）。目標温度Ｔｔが検出温度Ｔｎ以下の状態，ｉｐ＝０，であれば（Ｓ１８）、そのままとする。
【００７０】
エンジンコントローラ１２６は、表１に基づき決定された投入デューティＤに対応した位相角αでＺＥＲＯＸ信号をトリガにしてＯＮ１，ＯＮ２信号を送出し、セラミック面発ヒータ１０９ｃに電力が供給され、温度制御をおこなう（Ｓ２０）。
【００７１】
上述した投入デューティＤで通電しているときに、電流検知回路２７から報知されるＨＣＲＲＴ信号にいる電流値Ｉを検知する。エンジンコントローラ１２６において、検知された電流値Ｉと投入したヂューティＤと予め設定されている通電可能な電流値Ｉｌｉｍｉｔから、通電可能な上限の電力デューティＤｌｉｍｉｔを算出する（Ｓ２１）。電流検知回路２７がエンジンコントローラ１２６に報知する電流値が実効値の場合、Ｄｌｉｍｉｔは以下の式によって算出される。
Ｄｌｉｍｉｔ＝（Ｉｌｉｍｉｔ／Ｉ１）２×Ｄ１
【００７２】
電流値Ｉｌｉｍｉｔは、接続される商用電源の定格電流に対して、ヒータ以外の部分に供給される電流を差し引いたヒータに供給可能な許容電流値を設定している。
【００７３】
次に、ヒータの温度制御終了の要求があれば（Ｓ２２）、温度制御を終了し、要求がなければ引き続き、ＰＩ制御式に基づく温度制御をおこなう。
【００７４】
図６は、図５に示した実施例１の温度制御波形の概略図である。従来例の波形を添字（＿Ｂ）で示した。ＰＩ制御式に基づき演算された投入デューティをＤｐｉ，Ｄｐｉ＿Ｂ，積分制御に対応する投入デューティをＤｉ，Ｄｉ＿Ｂで示している。従来は、ＰＩ制御式に基づき算出された投入デューティＤｐｉが上限デューティＤｌｉｍｉｔ以上となり、実際の温度Ｔｎが目標温度に達していない状態になると、積分制御に対応する投入デューティＤｉ＿Ｂが積分周期毎に徐々に増加していく。
【００７５】
この状態で目標温度が低くなった場合、投入デューティＤを下げることができずに、目標温度Ｔｔより高い温度Ｔｎ＿Ｂで制御されてしまう。
【００７６】
上述したように、本実施例１では、ＰＩ制御式に基づき算出された投入デューティＤｐｉが上限デューティＤｌｉｍｉｔ以上となっている場合は、目標温度Ｔｔに対して実際の検出温度Ｔｎが定常的に小さくても、積分制御に対応する投入デューティＤｉを大きくする更新制御をおこなわない。この制御により、目標温度が低くなっても、その変化に追従し投入デューティＤを下げることが可能となる。この実施例１の制御により目標温度Ｔｔに実際の温度Ｔｎを制御することが可能となる。なお、発熱体が１本の場合であっても、同様の制御が可能である。
【実施例２】
【００７７】
本発明の実施例２における、画像形成装置の概略構成図、セラミックヒ−タの駆動回路及び制御回路、セラミック面発ヒータの構造図、定着装置の概略構成図は、実施例１における図１〜図４と同様である。
【００７８】
図７は、実施例２におけるエンジンコントローラによる定着器の制御シーケンスを説明するためのフローチャートを示す図である。  
エンジンコントローラ１２６にて、セラミック面発ヒータ１０９ｃへの電力供給開始の要求が発生すると（Ｓ１）、積分制御の積分周期カウンタｔｉｓｅｔを０にする（Ｓ２）。エンジンコントローラ１２６に設定されている所定の温度になるように、ＴＨ信号からの情報を基にＰＩ制御により、発熱体３，２０に供給する電力が制御される。目標の所定温度ＴｔとＴＨ信号からの検出温度Ｔｎとを比較し（Ｓ３）、その差分に基づいて比例制御値の設定を行ない（Ｓ４）、供給するデューティが演算される（Ｓ５〜Ｓ１３）。比例制御に対応する操作量である電力比をＤｐ、時間ｔにおける積分制御に対応する操作量である電力比をＤｉ（ｔ）、温度検出手段から検出される温度をＴｎ、目標温度をＴｔ、制御間隔をΔｔとすると、例えば、以下の式（３）によって決定される。
Ｄ＝Ｄｐ＋Ｄｉ（ｔ）＝Ａｐ×（Ｔｔ−Ｔｎ）＋Ｄｉ（ｔ−Δｔ）＋ΔＤｉ（ｔ，Ｔｔ−Ｔｎ）
Ｄｐ＝２．５％×（Ｔｔ−Ｔｎ）
ΔＤｉ（ｔ，Ｔｔ−Ｔｎ）＝＋２．５％（所定時間ｔｉの間連続して、Ｔｔ＞Ｔｎの場合）
＝−２．５％（所定時間ｔｉの間連続して、Ｔｔ≦Ｔｎの場合）
・・・（３）
【００７９】
ただし、Ａｐは比例制御における係数であり、ΔＤｉ（ｔ，Ｔｔ−Ｔｎ）は、時間ｔにおける積分制御に対応する電力比Ｄｉ（ｔ）の増分である。
【００８０】
つまり、エンジンコントローラ１２６は、設定されている目標温度ＴｔとＴＨ信号からの検出温度Ｔｎを比較し（Ｓ３）、比例制御に対応する電力比Ｄｐの演算（Ｓ４）と積分制御に対応するＤｉ（ｔ）の演算（Ｓ５〜Ｓ１３）をおこなう。目標温度Ｔｔが検出温度Ｔｎを比較して、目標温度Ｔｔが検出温度Ｔｎより大きい場合（Ｓ５）は、制御間隔Δｔ時間前も同一状態であったか判断する（Ｓ６）。同一状態であれば積分周期カウンタｔｉｓｅｔをインクリメントする（Ｓ１１）。異なる状態、目標温度Ｔｔが検出温度Ｔｎ以下の状態であったならば、状態設定を目標温度Ｔｔが検出温度Ｔｎより大きい状態（ｉｐ＝１）に変更し（Ｓ７）、積分周期カウンタｔｉｓｅｔをリセットする（Ｓ１０）。
【００８１】
目標温度Ｔｔが検出温度Ｔｎ以下の場合（Ｓ５）も同様に、制御間隔Δｔ時間前も同一状態であったか判断する（Ｓ８）。異なる状態、目標温度Ｔｔが検出温度Ｔｎより大きい状態であったならば、状態設定を目標温度Ｔｔが検出温度Ｔｎ以下の状態（ｉｐ＝０）に変更し（Ｓ９）、積分周期カウンタｔｉｓｅｔをリセットする（Ｓ１０）。
【００８２】
積分周期カウンタｔｉｓｅｔが所定の積分周期時間ｔｉに達している（Ｓ１２）と、ｉｐ＝１であれば（連続してＴｔ＞Ｔｎ）、Ｄｉ（ｔ）に２．５％を足し、ｉｐ＝０であれば（連続してＴｔ≦Ｔｎ）、Ｄｉ（ｔ）に２．５％を減ずる（Ｓ１３）。積分周期カウンタｔｉｓｅｔが所定の積分周期時間ｔｉに達してなければ（Ｓ１２）、Ｄｉ（ｔ）の更新はしない。
【００８３】
積分制御に対応するＤｉ（ｔ）がＤｌｉｍｉｔ−Ｄｃと比較し（Ｓ２３）、Ｄｌｉｍｉｔ−Ｄｃよりも大きければ、Ｄｉ（ｔ）＝Ｄｌｉｍｉｔ−Ｄｃとする（Ｓ２４）。ただし、Ｄｃは適切な補正係数である。
【００８４】
上述した演算により算出された比例制御に対応する電力比Ｄｐと積分制御に対応する電力比Ｄｉ（ｔ）の和が、ＰＩ制御式に基づく電力比（デューティ）Ｄとなる（Ｓ１４）。必要に応じて、高調波対策の補正をおこない、電力比（デューティ）Ｄを変更する（Ｓ１５）。
【００８５】
次に、エンジンコントローラ１２６において算出され設定されている上限デューティＤｌｉｍｉｔと比較し（Ｓ１６）、デューティＤが上限デューティＤｌｉｍｉｔ以上の場合は、投入デューティＤを上限デューティＤｌｉｍｉｔとする（Ｓ１７）。
【００８６】
エンジンコントローラ１２６は、表１に基づき決定された投入デューティＤに対応した位相角αでＺＥＲＯＸ信号をトリガにしてＯＮ１，ＯＮ２信号を送出し、セラミック面発ヒータ１０９ｃに電力が供給され、温度制御をおこなう（Ｓ２０）。
【００８７】
上述した投入デューティＤで通電しているときに、電流検知回路２７から報知されるＨＣＲＲＴ信号にいる電流値Ｉを検知する。エンジンコントローラ１２６において、検知された電流値Ｉと投入したヂューティＤと予め設定されている通電可能な電流値Ｉｌｉｍｉｔから、通電可能な上限の電力デューティＤｌｉｍｉｔを算出する（Ｓ２１）。電流検知回路２７がエンジンコントローラ１２６に報知する電流値が実効値の場合、Ｄｌｉｍｉｔは以下の式によって算出される。
Ｄｌｉｍｉｔ＝（Ｉｌｉｍｉｔ／Ｉ１）２×Ｄ１
【００８８】
電流値Ｉｌｉｍｉｔは、接続される商用電源の定格電流に対して、ヒータ以外の部分に供給される電流を差し引いたヒータに供給可能な許容電流値を設定している。
【００８９】
次に、ヒータの温度制御終了の要求があれば（Ｓ２２）、温度制御を終了し、要求がなければ引き続き、ＰＩ制御式に基づく温度制御をおこなう。
【００９０】
図８は、図７に示した実施例２の温度制御波形の概略図である。従来例の波形を添字（＿Ｂ）で示した。ＰＩ制御式に基づき演算された投入デューティをＤｐｉ，Ｄｐｉ＿Ｂ，積分制御に対応する投入デューティをＤｉ，Ｄｉ＿Ｂで示している。従来は、ＰＩ制御式に基づき算出された投入デューティＤｐｉが上限デューティＤｌｉｍｉｔ以上となり、実際の温度Ｔｎが目標温度に達していない状態になると、積分制御に対応する投入デューティＤｉ＿Ｂが積分周期毎に徐々に増加していく。
【００９１】
この状態で目標温度が低くなった場合、投入デューティＤを下げることができずに、目標温度Ｔｔより高い温度Ｔｎ＿Ｂで制御されてしまう。
【００９２】
上述したように、本実施例２では積分に対応するデューティＤｉが上限デューティＤｌｉｍｉｔ−Ｄｃ以上となっている場合は、目標温度Ｔｔに対して実際の検出温度Ｔｎが定常的に小さくても、積分制御に対応する投入デューティＤｉを大きくする更新制御をおこなわない。この制御により、目標温度が低くなっても、その変化に追従し投入デューティＤを下げることが可能となる。この実施例２の制御により目標温度Ｔｔに実際の温度Ｔｎを制御することが可能となる。また、上限デューティＤｌｉｍｉｔで電力供給している場合でも、極端に積分制御に対応するデューティＤｉが小さい場合は、所定量まで大きくすることが可能となり、応答性の向上を図ることが可能となる。なお、発熱体が１本の場合であっても、同様の制御が可能である。
【実施例３】
【００９３】
本発明の実施例３における画像形成装置の概略構成図、セラミックヒ−タの駆動回路及び制御回路、セラミック面発ヒータの構造図、定着装置の概略構成図は、実施例１における図１〜図４と同様である。
【００９４】
図９は、実施例３におけるエンジンコントローラによる定着器の制御シーケンスを説明するためのフローチャートを示す図である。  
エンジンコントローラ１２６にて、セラミック面発ヒータ１０９ｃへの電力供給開始の要求が発生すると（Ｓ１）、エンジンコントローラ１２６に設定されている所定の温度になるように、ＴＨ信号からの情報を基にＰＩ制御により、発熱体３、２０に供給する電力が制御される。目標の所定温度ＴｔとＴＨ信号からの検出温度Ｔｎと比較し（Ｓ３）、その差分に基づいて比例制御値の設定を行なう（Ｓ４）とともに、積分制御値の設定を行ない（Ｓ２５）、供給するデューティが演算される。比例制御に対応する操作量である電力比をＤｐ、時間ｔにおける積分制御に対応する操作量である電力比をＤｉ（ｔ）、温度検出手段から検出される温度をＴｎ、目標温度をＴｔとすると、例えば、以下の式（４）によって決定される。
Ｄ＝Ｄｐ＋Ｄｉ（ｔ）＝Ａｐ×（Ｔｔ−Ｔｎ）＋  Ａｉ／ｔｉ×Σｔ−ｔｉｔ  （Ｔｔ−Ｔｎ）
・・・（４）
【００９５】
ただし、Ａｐは比例制御における係数、Ａｉは積分制御における係数、ｔｉは積分周期である。
【００９６】
上述した式（４）により算出された比例制御に対応する電力比Ｄｐと積分制御に対応する電力比Ｄｉ（ｔ）の和が、ＰＩ制御式に基づく電力比（デューティ）Ｄとなる（Ｓ１４）。必要に応じて、高調波対策の補正をおこない、電力比（デューティ）Ｄを変更する（Ｓ１５）。
【００９７】
次に、エンジンコントローラ１２６において算出され設定されている上限デューティＤｌｉｍｉｔと比較し（Ｓ１６）、デューティＤが上限デューティＤｌｉｍｉｔ以上の場合は、投入デューティＤを上限デューティＤｌｉｍｉｔとする（Ｓ１７）。この時、目標温度Ｔｔが検出温度Ｔｎより大きい状態であれば（Ｓ２６）、積分制御に対応するデューティの増分  Ａｉ／ｔｉ×（Ｔｔ−Ｔｎ）  を減じる（Ｓ２７）。
【００９８】
エンジンコントローラ１２６は、表１に基づき決定された投入デューティＤに対応した位相角αでＺＥＲＯＸ信号をトリガにしてＯＮ１，ＯＮ２信号を送出し、セラミック面発ヒータ１０９ｃに電力が供給され、温度制御をおこなう（Ｓ２０）。
【００９９】
上述した投入デューティＤで通電しているときに、電流検知回路２７から報知されるＨＣＲＲＴ信号にいる電流値Ｉを検知する。エンジンコントローラ１２６において、検知された電流値Ｉと投入したデューティＤと予め設定されている通電可能な電流値Ｉｌｉｍｉｔから、通電可能な上限の電力デューティＤｌｉｍｉｔを算出する（Ｓ２１）。電流検知回路２７がエンジンコントローラ１２６に報知する電流値が実効値の場合、Ｄｌｉｍｉｔは以下の式によって算出される。
Ｄｌｉｍｉｔ＝（Ｉｌｉｍｉｔ／Ｉ１）２×Ｄ１
【０１００】
電流値Ｉｌｉｍｉｔは、接続される商用電源の定格電流に対して、ヒータ以外の部分に供給される電流を差し引いたヒータに供給可能な許容電流値を設定している。
【０１０１】
次に、ヒータの温度制御終了の要求があれば（Ｓ２２）、温度制御を終了し、要求がなければ引き続き、ＰＩ制御式に基づく温度制御をおこなう。
【０１０２】
上述したように、本実施例３では、ＰＩ制御式に基づき算出された投入デューティＤｐｉが上限デューティＤｌｉｍｉｔ以上となっている場合は、目標温度Ｔｔに対して実際の検出温度Ｔｎが小さくても、積分制御に対応する投入デューティＤｉを大きくする更新制御をおこなわない。この制御により、目標温度が低くなっても、その変化に追従し投入デューティＤを下げることが可能となる。この実施例３の制御により目標温度Ｔｔに実際の温度Ｔｎを制御することが可能となる。また、この制御により詳細な積分制御が可能となり、応答性の向上を図ることが可能となる。
【０１０３】
また、実施例２のように、積分に対応するデューティＤｉが上限デューティＤｌｉｍｉｔ−Ｄｃ以上となっている場合は、目標温度Ｔｔに対して実際の検出温度Ｔｎが小さくても、積分制御に対応する投入デューティＤｉを大きくする更新制御をおこなわいようにしても同等の効果が得られる。なお、発熱体が１本の場合であっても、同様の制御が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明に係る電子写真プロセスを用いた画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明における定着器の駆動回路及び制御回路を示した図である。
【図３】本発明における加熱手段であるセラミックヒータの概略図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、本発明における定着装置の概略構成図である。
【図５】実施例１におけるエンジンコントローラによる定着器の制御シーケンスを説明するためのフローチャートを示す図である。
【図６】図５に示した実施例１における定着器の定着制御の温度制御波形の概略図である。
【図７】実施例２におけるエンジンコントローラによる定着器の制御シーケンスを説明するためのフローチャートを示す図である。
【図８】図７に示した実施例２における定着器の定着制御の温度制御波形の概略図である。
【図９】実施例３におけるエンジンコントローラによる定着器の制御シーケンスを説明するためのフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
【０１０５】
２４，１０９ｃ  セラミックヒータ
１１，１２６  エンジンコントローラ
２１，１０９ｄ  温調制御用の温度検出素子
２７  電流検知回路
２８  電力比演算部
２９  演算更新停止部
６２，１０９ｂ  定着フィルム
６３，１０９ｃ  加圧ローラ
１０１  画像形成装置
１０９  熱定着器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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