(57)【要約】【課題】発熱領域毎に温度検知素子を配置することなく、各発熱領域の温度を良好に検知することができる技術を提供する。【解決手段】第１発熱体３０２ａ−３、３０２ｂ−３が設けられたヒータ３００の第１発熱領域３０２−３の温度を検知する温度検知部と、第１発熱体３０２ａ−３、３０２ｂ−３及び第２発熱体３０２ａ−２、３０２ｂ−２、３０２ａ−４、３０２ｂ−４に流れる電流値を検知する電流検知部と、温度検知部が検知した第１発熱領域３０２−３の温度と、電流検知部が検知した電流値に基づいて取得される第１発熱領域３０２−３と第２発熱体３０２ａ−２、３０２ｂ−２、３０２ａ−４、３０２ｂ−４が設けられたヒータ３００の第２発熱領域３０２−２、３０２−４との間の温度差と、に基づいて、第２発熱領域３０２−２、３０２−４の温度を取得する温度取得部と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に設けられた第１発熱体と、前記基板の長手方向において前記第１発熱体とは異なる位置に設けられており、前記第１発熱体とは独立して制御される第２発熱体と、を有するヒータを有し、前記ヒータの熱を利用して記録材に形成された画像を記録材に加熱定着する定着部と、
前記第１発熱体及び前記第２発熱体への通電を制御する通電制御部と、
を有する画像形成装置において、
前記第１発熱体が設けられた前記ヒータの第１発熱領域の温度を検知する温度検知部と、
前記第１発熱体及び前記第２発熱体に流れる電流値を検知する電流検知部と、
前記温度検知部が検知した前記第１発熱領域の温度と、前記電流検知部が検知した電流値に基づいて取得される前記第１発熱領域と前記第２発熱体が設けられた前記ヒータの第２発熱領域との間の温度差と、に基づいて、前記第２発熱領域の温度を取得する温度取得部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記温度取得部は、電流の変化に対する前記ヒータの発熱領域の温度の変化を定める抵抗温度係数と、前記長手方向における前記第１発熱領域の単位長さ当たりの電流値と、前記長手方向における前記第２発熱領域の単位長さ当たりの電流値と、に基づいて前記温度差を取得することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記温度取得部は、電流の変化に対する前記第１発熱領域の温度の変化を定める抵抗温度係数と、電流の変化に対する前記第２発熱領域の温度の変化を定める抵抗温度係数と、前記長手方向における前記第１発熱領域の単位長さ当たりの電流値と、前記長手方向における前記第２発熱領域の単位長さ当たりの電流値と、に基づいて前記温度差を取得することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記温度取得部は、前記電流検知部が検知した電流値を補正して取得される前記単位長さ当たりの電流値に基づいて、前記温度差を取得することを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第１発熱領域の抵抗値及び前記抵抗温度係数、前記第２発熱領域の抵抗値及び前記抵抗温度係数を記憶する記憶部をさらに備え、
前記温度取得部は、前記記憶部に記憶された前記抵抗値及び前記抵抗温度係数を用いて、前記温度差を取得することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記温度取得部は、前記第１発熱体及び前記第２発熱体に供給される電力が交流電圧波形において電力の投入後に最初にピーク値となるタイミングで、前記電流検知部が検知した前記第１発熱体及び前記第２発熱体に流れる電流値に基づいて、前記温度差を取得することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記通電制御部は、
前記温度検知部が検知した温度に基づいて前記第１発熱体への通電を制御し、
前記温度取得部が取得した温度に基づいて前記第２発熱体への通電を制御する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記第２発熱体は、前記長手方向において、前記第１発熱体の両隣に設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記第１発熱体及び前記第２発熱体は共に、前記基板の短手方向において互いに異なる位置に配置された導電体対を介して通電されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記定着部は更に、筒状のフィルムを有し、前記ヒータは前記フィルムの内面に接触していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項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、電子写真方式を用いる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置には、記録材に形成されたトナー画像を記録材に加熱定着する定着装置が搭載されている。ところで、画像形成装置で小サイズ紙を連続プリントすると、定着装置の記録材が通過しない領域の温度が徐々に上昇する現象（非通紙部昇温）が発生する。非通紙部の温度が高くなり過ぎると、装置内の各パーツへダメージを与えることもあるので、非通紙部の温度が高くなり過ぎないような対策が必要となる。特許文献１には、ヒータの発熱領域をヒータ長手方向に複数に分割して、各発熱領域（発熱ブロック）を独立に通電制御可能な構成とすることが記載されている。この構成により、非通紙部の昇温を抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−５９５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の構成は、発熱領域毎にサーミスタ等の温度検知素子を配置し、各発熱領域の温度をそれぞれ個別に検出して、各発熱領域の通電制御をそれぞれ独立に行うものとなっている。したがって、分割する発熱領域の数が増えると、温度検知素子の数も増えることになり、それに伴う定着装置のサイズアップ、コストアップが懸念される。
【０００５】
本発明の目的は、発熱領域毎に温度検知素子を配置することなく、各発熱領域の温度を良好に検知することができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
基板と、前記基板上に設けられた第１発熱体と、前記基板の長手方向において前記第１発熱体とは異なる位置に設けられており、前記第１発熱体とは独立して制御される第２発熱体と、を有するヒータを有し、前記ヒータの熱を利用して記録材に形成された画像を記録材に加熱定着する定着部と、
前記第１発熱体及び前記第２発熱体への通電を制御する通電制御部と、
を有する画像形成装置において、
前記第１発熱体が設けられた前記ヒータの第１発熱領域の温度を検知する温度検知部と、
前記第１発熱体及び前記第２発熱体に流れる電流値を検知する電流検知部と、
前記温度検知部が検知した前記第１発熱領域の温度と、前記電流検知部が検知した電流値に基づいて取得される前記第１発熱領域と前記第２発熱体が設けられた前記ヒータの第２発熱領域との間の温度差と、に基づいて、前記第２発熱領域の温度を取得する温度取得部と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、発熱領域毎に温度検知素子を配置することなく、各発熱領域の温度を良好に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の画像形成装置の断面図
【図２】実施例１の定着装置の断面図
【図３】実施例１のヒータ構成図
【図４】実施例１のヒータ制御回路図
【図５】実施例１における電流と温度の関係図
【図６】実施例１における電流の検知タイミング図
【図７】実施例１における制御フローチャート
【図８】実施例２のヒータ制御回路図
【図９】実施例２における電流と温度の関係図
【図１０】実施例２における制御フローチャート
【図１１】実施例１における基本温調パターン図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【００１０】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例に係る電子写真方式の画像形成装置の概略断面図である。本発明が適用可能な画像形成装置としては、電子写真方式や静電記録方式を利用した複写機、プリンタなどが挙げられ、ここではレーザプリンタに適用した場合について説明する。また、画像形成装置に搭載される像加熱装置としては、記録材上に転写された未定着のトナー像（現像剤像）を記録材に定着させる定着器や、記録材上の定着済みトナー像を再度加熱することによりトナー像の光沢度を向上させる光沢付与装置などが挙げられる。
【００１１】
プリント信号が発生すると、画像情報に応じて変調されたレーザ光をスキャナユニット２１が出射し、帯電ローラ１６によって所定の極性に帯電された感光体１９を走査する。これにより感光体１９には静電潜像が形成される。この静電潜像に対して現像ローラ１７からトナーが供給され、感光体１９上に画像情報に応じたトナー画像（トナー像）が形成される。一方、給紙カセット１１に積載された記録材としての記録紙Ｐは、ピックアップローラ１２によって一枚ずつ給紙され、搬送ローラ対１３によってレジストローラ対１４に向けて搬送される。さらに記録紙Ｐは、感光体１９上のトナー画像が感光体１９と転写ローラ２０で形成される転写位置に到達するタイミングに合わせて、レジストローラ１４から転写位置へ搬送される。記録紙Ｐが転写位置を通過する過程で感光体１９上のトナー画像は記録紙Ｐに転写される。その後、記録紙Ｐは像加熱装置としての定着装置２００（定着部）で加熱され、トナー画像が記録紙Ｐに加熱定着される。定着済みのトナー画像を担持する記録紙Ｐは、搬送ローラ対２６、２７によって画像形成装置１００上部のトレイに排出される。
【００１２】
なお、１８は、感光体１９を清掃するクリーナ、２８は、記録紙Ｐのサイズに応じて幅調整可能な一対の記録紙規制板を有する給紙トレイ（手差しトレイ）である。給紙トレイ２８は、定型サイズ以外のサイズの記録紙Ｐにも対応するために設けられている。２９は、給紙トレイ２８から記録紙Ｐを給紙するピックアップローラ、３０は、定着装置２００等を駆動するモータである。商用の交流電源４０１に接続された通電制御部としての制御回路４００から、定着装置２００へ電力供給している。上述した、感光体１９、帯電ローラ１６、スキャナユニット２１、現像器１７、転写ローラ２０が、記録紙Ｐに未定着画像
を形成する画像形成部を構成している。また、本実施例では、感光体１９及びクリーナ１８を含むクリーニングユニット、帯電ローラ１６及び現像ローラ１７を含む現像ユニットが、プロセスカートリッジ１５として画像形成装置１００の装置本体に対して着脱可能に構成されている。
【００１３】
本実施例の画像形成装置１００は、複数の記録紙サイズに対応している。給紙カセット１１には、Ｌｅｔｔｅｒ紙（約２１６ｍｍ×２７９ｍｍ）、Ｌｅｇａｌ紙（約２１６ｍｍ×３５６ｍｍ）、Ａ４紙（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）、Ｅｘｅｃｕｔｉｖｅ紙（約１８４ｍｍ×２６７ｍｍ）をセットできる。更に、ＪＩＳ  Ｂ５紙（１８２ｍｍ×２５７ｍｍ）、Ａ５紙（１４８ｍｍ×２１０ｍｍ）をセットできる。
【００１４】
また、給紙トレイ２８から、ＤＬ封筒（１１０ｍｍ×２２０ｍｍ）、ＣＯＭ１０封筒（約１０５ｍｍ×２４１ｍｍ）を含む、不定型紙を給紙し、プリントできる。本実施例の画像形成装置１００は、基本的に紙を縦送りする（長辺が搬送方向と平行になるように搬送する）レーザプリンタである。そして、装置が対応している定型の記録紙Ｐの幅（カタログ上の記録紙の幅）のうち最も大きな（幅が大きな）幅を有する記録紙Ｐは、Ｌｅｔｔｅｒ紙及びＬｅｇａｌ紙であり、これらの幅は約２１６ｍｍである。画像形成装置１００が対応する最大サイズよりも小さな紙幅の記録紙Ｐを、本実施例では小サイズ紙と定義する。
【００１５】
図２を参照して、本実施例における定着装置２００について説明する。図２は、定着装置２００の模式的断面図である。定着装置２００は、筒状のフィルム２０２（エンドレスフィルム）と、フィルム２０２の内面に接触するヒータ３００と、フィルム２０２を介してヒータ３００と共に定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラ（ニップ部形成部材）２０８と、を有する。
【００１６】
フィルム２０２のベース層の材質は、ポリイミド等の耐熱樹脂、またはステンレス等の金属である。また、フィルム２０２の表層には耐熱ゴム等の弾性層を設けても良い。加圧ローラ２０８は、鉄やアルミニウム等の材質の芯金２０９と、シリコーンゴム等の材質の弾性層２１０を有する。ヒータ３００は耐熱樹脂製の保持部材２０１に保持されている。保持部材２０１はフィルム２０２の回転を案内するガイド機能も有している。２０４は保持部材２０１に不図示のバネの圧力を加えるための金属製のステーである。加圧ローラ２０８はモータ３０から動力を受けて矢印方向に回転する。加圧ローラ２０８が回転することによって、フィルム２０２が従動して回転する。未定着トナー画像を担持する記録紙Ｐは、定着ニップ部Ｎで挟持搬送されつつ加熱されて定着処理される。
【００１７】
ヒータ３００は、後述するセラミック製の基板３０５と、該基板上に設けられ、通電により発熱する発熱抵抗体である発熱体３０２ａ、３０２ｂと、を備える。基板３０５の発熱体が設けられる面側における画像形成装置１００の通紙領域に対応する領域（通紙方向と直交する方向に見て通紙領域と重なる領域）には、温度検知手段の一例としてのサーミスタＴＨ（温度検知部）が当接している。同様に、ヒータ３００の異常発熱により作動してヒータ３００に供給する電力を遮断するサーモスイッチや温度ヒューズ等の安全保護素子２１２も当接している。
【００１８】
図３（Ａ）は、ヒータ３００を短手方向（長手方向と直交する方向）に切断して示した模式的断面図である。ヒータ３００は、セラミックス製の基板３０５と、基板３０５上に設けられた裏面層１と、裏面層１を覆う裏面層２と、基板３０５上の裏面層１とは反対側の面（フィルム２０２と接触する面）に設けられた摺動面層と、より構成される。
【００１９】
ヒータ３００は、裏面層１において、基板３０５上に種々の導電体３０３−１〜３０３
−５、３０１ａ、３０１ｂが設けられている。導電体３０３−１〜３０３−５（以下、まとめて導電体３０３と記述する）は、基板３０５上にヒータ３００の長手方向に沿って設けられている。導電体３０１ａ、３０１ｂは、基板３０５上に導電体３０３とヒータ３００の短手方向で異なる位置でヒータ３００の長手方向に沿って設けられている。導電体３０１ａは、記録紙Ｐの搬送方向の上流側に配置され、導電体３０１ｂは、下流側に配置されている。以下、導電体３０１ａと導電体３０１ｂの両方を指す場合は、まとめて導電体３０１と記述する。
【００２０】
ヒータ３００は、裏面層１において、基板３０５上の導電体３０１と導電体３０３の間に設けられ、且つ、導電体３０１と導電体３０３を介して供給される電力により発熱する発熱体３０２ａ−１〜３０２ａ−５、３０２ｂ−１〜３０２ｂ−５が設けられている。発熱体３０２ａ−１〜３０２ａ−５は、記録紙Ｐの搬送方向の上流側に配置され、発熱体３０２ｂ−１〜３０２ｂ−５は、下流側に配置されている。以下、発熱体３０２ａ−１〜３０２ａ−５をまとめて３０２ａ、発熱体３０２ｂ−１〜３０２ｂ−５をまとめて３０２ｂと記述する。更には、発熱体３０２ａと発熱体３０２ｂの両方を指す場合は、発熱体３０２と記述する。本実施例では、基板３０５の長手方向中央（記録材搬送領域中央）に配された発熱体３０２ａ−３、３０２ｂ−３が第１発熱体に対応し、ヒータ３００の発熱領域のうち発熱体３０２ａ−３、３０２ｂ−３が配置された発熱領域が第１発熱領域に対応する。発熱体３０２ａ−３、３０２ｂ−３の両隣に配置された発熱体３０２ａ−２、３０２ｂ−２、３０２ａ−４、３０２ｂ−４、さらのその外側に配置された発熱体３０２ａ−１、３０２ｂ−１、３０２ａ−５、３０２ｂ−５が第２発熱体に対応する。これらの発熱体が配置された発熱領域が第２発熱領域に対応する。各発熱体は、いずれも、基板３０５の短手方向において互いに異なる位置に配置された上記導電体対を介して個別に独立して通電制御される。
【００２１】
ヒータ３００の短手方向（記録紙Ｐの搬送方向）の発熱分布が非対称になると、ヒータ３００が発熱した際に基板３０５に生じる応力が大きくなる。そして、基板３０５に生じる応力が大きくなると、基板３０５に割れが生じる場合がある。そのため、発熱体３０２を搬送方向の上流側に配置された発熱体３０２ａと、下流側に配置された発熱体３０２ｂに分離し、ヒータ３００の短手方向の発熱分布が対称になるようにしている。但し、発熱体の配置構成としては、このような対称構成に限定されるものではなく、発熱体３０２を上流と下流に分けない構成であっても良い。
【００２２】
ヒータ３００は、裏面層２において、発熱体３０２、導電体３０１、導電体３０３を覆う絶縁性（本実施例ではガラス）の表面保護層３０７が設けられている。また、ヒータ３００は、摺動面層において、摺動性のあるガラスやポリイミドのコーティングによる表面保護層３０８を有する。
【００２３】
図３（Ｂ）は、ヒータ３００の各層の平面図を示す模式図である。ヒータ３００裏面層１には、導電体３０１と導電体３０３と発熱体３０２の組からなる発熱ブロックがヒータ３００の長手方向に複数設けられている。本実施例のヒータ３００は、ヒータ３００の長手方向の中央部と両端部に、合計５つの発熱ブロックを有する。
【００２４】
５つの発熱ブロックは、ヒータ３００の短手方向に対称に形成された、発熱体３０２ａ−１〜３０２ａ−５及び発熱体３０２ｂ−１〜３０２ｂ−５によってそれぞれ構成されている。以下、発熱体３０２ａ−１と３０２ｂ−１の両方を指す場合は、発熱ブロック３０２−１と呼び、発熱ブロック３０２−２〜３０２−５も同様である。また、導電体３０３も、導電体３０３−１〜３０３−５の５本に分割されている。
【００２５】
分割位置は、記録紙Ｐの搬送位置によって設定している。本実施例では、記録紙Ｐは、
搬送基準位置Ｘを中心として、ヒータ３００の短手方向に搬送される。本実施例における搬送基準は中央基準となっており、記録材Ｐはその搬送方向に直交する方向における中心線が搬送基準位置Ｘを沿うように搬送される。そのため、分割位置は搬送基準位置Ｘを中心軸として、紙サイズに応じた位置で対称に分割されている。本実施例では、ＤＬ封筒、ＣＯＭ１０封筒用の発熱ブロックとして第１発熱領域である発熱ブロック３０２−３を使って定着する。Ａ５紙用の発熱ブロックとして、発熱ブロック３０２−３に第２発熱領域である発熱ブロック３０２−２、３０２−４を加えた３ブロックを使って定着する。Ｌｅｔｔｅｒ紙、Ｌｅｇａｌ紙、Ａ４紙用の発熱ブロックとして、第２発熱領域である３０２−１、３０２−５を加えた全ての発熱ブロック（５ブロック）を使って定着を行う。尚、分割数や分割位置は、本実施例のように５本に限定されるものではない。
【００２６】
電極Ｅ１〜Ｅ５は、それぞれ、導電体３０３−１〜３０３−５を介して、発熱ブロック３０２−１〜３０２−５に電力供給するために用いる電極である。電極Ｅ８−１、Ｅ８−２は、導電体３０１ａ、導電体３０１ｂを介して、５つの発熱ブロック３０２−１〜３０２−５に電力給電するために用いる共通の電気接点と接続するために用いる電極である。また、ヒータ３００の裏面層２の表面保護層３０７は、電極Ｅ１〜Ｅ５、Ｅ８−１、Ｅ８−２が設けられた領域を除いた領域に形成されており、ヒータ３００の裏面側から、各電極に電気接点を接続可能な構成となっている。
【００２７】
図３（Ｃ）は、ヒータ３００への電気接点Ｃの接続方法を説明する図である。図３（Ｃ）に示すように、ヒータ３００の保持部材２０１には、サーミスタ（温度検知素子）ＴＨ、安全保護素子２１２、電極Ｅ１〜Ｅ５、Ｅ８−１、Ｅ８−２の電気接点のために孔が設けられている。ステー２０４と保持部材２０１の間には、サーミスタＴＨ、安全保護素子２１２、電極Ｅ１〜Ｅ５、Ｅ８−１、Ｅ８−２に接触する電気接点が設置されている。本実施例ではサーミスタＴＨは、第１発熱領域である発熱ブロック３０２−３の温度を検出する位置に配置されている。また、電極Ｅ１〜Ｅ５、Ｅ８−１、Ｅ８−２に接触する電気接点は、バネによる付勢や溶接等の手法によって、それぞれヒータの電極部と電気的に接続されている。各電気接点は、ステー２０４と保持部材２０１の間に設けられたケーブルや薄い金属板等の導電材料を介して、後述するヒータ３００の制御回路４００と接続されている。
【００２８】
図４は、実施例１のヒータ３００の制御回路４００の回路図である。４０１は、画像形成装置１００に接続される商用の交流電源である。交流電源４０１は、安全保護素子２１２を介して、ヒータ３００の電極Ｅ８−１、Ｅ８−２に接続される。電極Ｅ１〜Ｅ５は、駆動回路部であるトライアック４１６、４２６、４３６、４４６、４５６に接続され、それぞれのトライアックの通電／遮断により、発熱体３０２の各発熱ブロックが制御される。トライアック４１６、４２６、４３６、４４６、４５６は、それぞれ、ＣＰＵ４２０からのＦＵＳＥＲ１〜ＦＵＳＥＲ５信号に従って動作する。本実施例では、ＣＰＵ４２０が、後述する演算処理により第２発熱領域の温度を取得する温度取得部に対応する。
【００２９】
ここで、トライアック４１６の動作について説明する。抵抗４１３、４１７は、トライアック４１６を駆動するためのバイアス抵抗で、フォトトライアックカプラ４１５は、一次、二次間の沿面距離を確保するためのデバイスである。フォトトライアックカプラ４１５の発光ダイオードに通電することによりトライアック４１６をオンさせる。抵抗４１８は、電源電圧Ｖｃｃからフォトトライアックカプラ４１５の発光ダイオードに流れる電流を制限するための抵抗である。そして、トランジスタ４１９によりフォトトライアックカプラ４１５をオン／オフする。トランジスタ４１９は、ＣＰＵ４２０からのＦＵＳＥＲ１信号に従って動作する。トライアック４２６、４３６、４４６、４５６についても、同様の構成であるので、説明は省略する。
【００３０】
次に電流検知部５０１〜５０５の構成を説明する。Ｉ１〜Ｉ５は、各発熱ブロック３０２−１〜３０２−５に流れる電流であり、電流検知部５０１〜５０５にそれぞれ入力される。抵抗５１２は、Ｉ１を電圧に変換する電流検出抵抗（Ｒｓ１）である。抵抗Ｒｓ１で発生した電圧は、オペアンプ５１０、抵抗５１３、５１７で構成された増幅回路によって増幅される。オペアンプ５１０のマイナスの電源Ｖ−は商用電源のマイナス側と同じ電位とし、プラスの電源Ｖ＋はＶ−を基準に非図示のツェナーダイオードと平滑回路等で構成した定電圧生成回路によって生成した定電圧を印加している。尚、定電圧生成回路は補助巻き線から生成する構成でもよい。ダイオード５１４は、オペアンプ５１０の正入力端子にマイナスの入力電圧が掛かり、オペアンプ５１０が破壊することを防いでいる。即ち、商用電源の極性によって電流が矢印Ｉ１と逆方向に流れる場合は、ダイオード５１４に電流が流れ、オペアンプ５１０の正入力端子にマイナスの大きな電圧が掛からない構成となっている。フォトカプラ５１５は、画像形成装置の電源回路構成における１次、２次間の絶縁を確保しつつ、オペアンプ５１０の入力を伝達係数のβ倍して２次側に伝達する。抵抗５１９は、フォトカプラ５１５内部のダイオードに流れる電流を調整する抵抗（ＲＴ１）である。抵抗５１８は、フォトカプラ５１２の受動側トランジスタの電流を電圧に変換する為の抵抗（ＲＬ１）である。
【００３１】
このような構成で、電流検知部５０１は、発熱ブロック３０２−１に流れる電流を電圧に変換し、電流検知信号Ｖｃ１を出力する。電流検知信号Ｖｃ１は、２次側のＣＰＵ４２０に入力されＡ／Ｄ変換される。ここで、Ｖｃｃは、１次側とは絶縁されている２次側の電源であり、ＧＮＤ１は、ＶｃｃのＧＮＤである。なお、ＶｃｃとＧＮＤ１は、ＣＰＵ４２０と共通の電源及びＧＮＤとなっている。電流検知部５０２〜５０５についても、発熱ブロック３０２−２〜３０２−５に流れる電流Ｉ２〜Ｉ５を電流検知信号Ｖｃ２〜Ｖｃ５に変換する回路であり、同様の素子で構成される為、説明は省略する。
【００３２】
電流検知信号Ｖｃ１〜Ｖｃ５は、以下のように示すことができる。
Ｖｃｘ＝Ｖｃｃ−ＲＬＸ・β（ＡＶ・ＩＸ・ＲＳＸ−ＶＦｍ）／ＲＴＸ…（式１）
ここで、ＶＦｍはフォトカプラ５１５内のダイオードの降下電圧であり、Ｘ＝１〜５である。ＣＰＵ４２０は、Ｖｃｃ、ＲＳＸ、ＲＬＸ、β、Ａｖ、ＶＦｍ、ＲＴＸの値を予め固定値として記録しておき、式１を用いて、ＶＣＸからＩＸを計算することができる。尚、電圧変換に用いる素子は、電流検出抵抗に限定されるものではなく、カレントトランス等の素子を使用しても良い。
【００３３】
次にヒータ３００の温調制御方法について説明する。ヒータ３００の発熱ブロック３０２−１〜３０２−５は、それぞれの発熱ブロックごとに検知した温度に基づき、制御する。ＣＰＵ（制御部）４２０の内部処理では、発熱ブロックの温度の検知結果と設定温度に基づき、例えばＰＩ制御により、供給するべき電力を算出する。更に供給する電力に対応した位相角（位相制御）、波数（波数制御）の制御レベルに換算し、その制御条件によりトライアック４１６〜４５６を制御する。本実施例では、１制御サイクルを１０全波とし、１０全波で形成した温調パターンを変えることで電力の割合（Ｄｕｔｙ比）を調整する制御を基本としている。
【００３４】
図１１は、基本の１制御サイクルである温調パターンの例を示している。図は、Ｄｕｔｙ比が５０％、７０％のときのそれぞれのパターンを示している。例えば、Ｄｕｔｙ比が５０％の場合は、１０全波に関して図のようなパターンで電力を投入し、１サイクルの１０全波の平均電力が５０％で投入されるように制御する。
【００３５】
ここで、サーミスタＴＨを配置している発熱ブロック３０２−３の温度の検知は、当接しているサーミスタＴＨによって行っており、サーミスタＴＨ信号としてＣＰＵ４２０に入力される。一方、サーミスタを配置していない発熱ブロック３０２−１、３０２−２、
３０２−４、３０２−５の温度の検知は、サーミスタＴＨを配置した発熱ブロックの温度３０２−３を基準にして計算する。具体的には、サーミスタＴＨにより取得される温度情報と、電流検知によって取得される基準の発熱ブロックとの温度差情報とを用いて、温度を検知する。
【００３６】
発熱ブロック３０２−１を例にとると、発熱ブロック３０２−１の温度Ｔ１は式２のようになる。
Ｔ１＝ΔＴ１３＋Ｔ３…（式２）
Ｔ３は、サーミスタＴＨによって検出した基準とする発熱ブロック３０２−３の温度であり、ΔＴ１３は基準の発熱ブロックとの温度差である。これらの加算により、Ｔ１を計算する。
【００３７】
次に、温度差ΔＴ１３の演算方法（取得方法）について説明する。温度差ΔＴ１３は、式３のように発熱ブロックに流れる電流で表わされる。
ΔＴ１３＝Ｔ１−Ｔ３
＝（１／Ｉｍ１−１／Ｉｍ０）／α／（１／Ｉｍ０）−（１／Ｉｍ３―１／Ｉｍ０）／α／（１／Ｉｍ０）
＝（１／Ｉｍ１−１／Ｉｍ３）／α／（１／Ｉｍ０）…（式３）
αは、発熱ブロック３０２の基準温度Ｔ０における抵抗温度係数である。Ｉｍ１、Ｉｍ３は発熱ブロック３０２−１、３０２−３のそれぞれに流れる単位長さ当たりの電流であり、発熱ブロックの幅Ｗ１、Ｗ３を使って、以下のように表わせる。
Ｉｍ１＝Ｉ１／Ｗ１
Ｉｍ３＝Ｉ３／Ｗ３
また、Ｉｍ０は、基準の発熱ブロック３０２−３の電流より式４のように計算する。
Ｉｍ０＝Ｉｍ３（１＋α（Ｔ３−Ｔ０））…（式４）
【００３８】
以上、式２〜４より、サーミスタを配置していない発熱ブロック３０２−１の温度Ｔ１は、検知した電流値Ｉｍ１、Ｉｍ２とサーミスタＴＨで検知した温度Ｔ３を使って、計算により検知（取得）することができる。尚、発熱ブロック３０２−２、３０２−４、３０２−５の温度についても、式２〜４と同様の式によって温度を計算することができる。
【００３９】
以下に、式３で発熱ブロックの温度の算出ができる理由を説明する。発熱体３０２−１は、温度上昇に対して正の温度依存性を持つＰＴＣ特性を有しており、発熱体３０２−１の温度と抵抗値は式５に示す関係を持っている。
（Ｒｍ１−Ｒｍ０）／Ｒｍ０＝α（Ｔ１−Ｔ０）…（式５）
Ｒｍ１は発熱ブロック３０２−１の単位長さ当たりの抵抗、Ｔ１は発熱体３０２−１の温度である。式５に示すように、単位長さ当たりの抵抗の変化率と温度には一定の関係がある。同様に、単位長さ当たりの抵抗に流す電流の変化率と温度にも一定の関係がある。その関係を図５に示す。
【００４０】
図５は、ある入力電圧Ｖｉｎがヒータ３００に印加されたときの、発熱ブロックに流れる単位長さ当たりの電流（横軸）と発熱ブロックの温度（縦軸）を示している。各発熱ブロックは、同じペースト材料が使用されるため、抵抗温度係数αが等しく、各発熱ブロックで基準温度Ｔｏのときの抵抗値は等しい。したがって、電流Ｉｍ０は、発熱ブロック３０２−１と発熱ブロック３０２−３で同じになる。更には、電流の変化に対する温度の変化は抵抗温度係数αで決まるので、図５に示すように温度Ｔ１、Ｔ３は推移する。よって、Ｔ１とＴ３はそれぞれ電流Ｉｍ１と電流Ｉｍ３を用いて、式６、７のように表すことができる。
（Ｖｉｎ／Ｉｍ１−Ｖｉｎ／Ｉｍ０）／（Ｖｉｎ／Ｉｍ０）＝α（Ｔ１−Ｔ０）…（式６）
（Ｖｉｎ／Ｉｍ３−Ｖｉｎ／Ｉｍ０）／（Ｖｉｎ／Ｉｍ０）＝α（Ｔ３−Ｔ０）…（式７）
【００４１】
したがって、温度差ΔＴ１３は、式６と式７との差をとることで、式８のようにＩｍ１とＩｍ３から成る式となる。
ΔＴ１３＝Ｔ１−Ｔ３
＝（Ｖｉｎ／Ｉｍ１−Ｖｉｎ／Ｉｍ３）／α／（Ｖｉｎ／Ｉｍ０）…（式８）
【００４２】
図６（Ａ）を用いて発熱ブロックの電流の検出タイミングを説明する。図６（Ａ）は、発熱ブロック３０２−１、３０２−３の入力電圧波形と電流波形を表わしており、横軸に時間、縦軸に電圧、電流を示している。入力電圧が同じタイミングｔａ、ｔｂで電流検知を行うと式８は、入力電圧Ｖｉｎに依らず、式９のよう表される。
ΔＴ１３＝（１／Ｉｍ１−１／Ｉｍ３）／α／（１／Ｉｍ０）…（式９）
【００４３】
尚、検知するタイミングは、点ｂの時点（時間ｔｂ）よりも点ａの時点（時間ｔａ）のタイミング、すなわち、供給電力が交流電圧波形において電力投入後最初にピーク値となるタイミングで検知する方が望ましい。なぜならば、点ｂの時点（時間ｔｂ）よりも点ａの時点（時間ｔａ）の方が電流の振幅が大きいので、精度の良い電流検知、即ち精度良い温度の検知ができるからである。
【００４４】
次に、本実施例における温度の検知結果の一例を説明する。本実施例では、基準温度Ｔ０における抵抗温度係数αが１３５０ｐｐｍであるヒータ３００を用いた。このヒータ３００の発熱ブロック３０２−３が温度Ｔ３＝２００℃をサーミスタで検知したときに流れる電流Ｉｍ３が０．０５７９Ａであり、同時に発熱ブロック３０２−１に流れる電流Ｉｍ１が０．０６９３Ａであった。そのときに上記演算によって、温度差ΔＴ１３は２０℃と計算でき、発熱ブロック３０２−１の温度Ｔ１＝２２０℃と検知することができる。
【００４５】
次に、発熱ブロック３０２−１を例にとって一連の温調制御の方法を説明する。
図７は、ＣＰＵ４２０による発熱ブロック３０２−１の温調制御のフローチャートを示す。Ｓ１００は、温調制御の開始シーケンスである。Ｓ１０１で、プリントＪＯＢ要求が発生する。Ｓ１０２では、リレー４５０をＯＮし、ヒータ３００に電力を供給できる状態にする。Ｓ１０３では、ＣＰＵ４２０に予め記憶されている発熱ブロック３０２−１の目標温度Ｔａを設定する。Ｓ１０４では、固定温調パターン（Ｐａ）を設定し、トライアックのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。これは、発熱ブロック３０２−１、３０２−３の温度の検知に関係なく特定の電力を投入し、発熱ブロック３０２−１の温度の検知をするためである。本実施例では、図１１に示すように１制御サイクルを１０全波とし、最大通電電力１００％に対して電力７０％の固定温調パターン（Ｐａ）を設定する。Ｓ１０５では、前述の説明の方法で、Ｖｃ１、Ｖｃ３、Ｔ３を検知する。Ｓ１０６では、Ｓ１０５の検知結果を用いてＩｍ０、Ｉｍ１、Ｉｍ３を演算し、発熱ブロック３０２−１の温度Ｔ１を演算する。Ｓ１０７では、Ｓ１０６で検知したＴ１と目標温度Ｔａの大小関係から発熱ブロック３０２−１に必要な温調パターン（以下、基本温調パターン（Ｐｂ）と呼ぶ）を設定する。
【００４６】
図６（Ｂ）に示すように、基本温調パターン（Ｐｂ）は、１制御サイクル１０全波で構成している。Ｓ１０８では、電流の検知を行うか否かの判定をしている。例えば、温度の検知結果に応じて電力を抑えて制御する場合、図６（Ｂ）に示すように電流値が小さい通電パターンとなり、電流検知を行うと検知誤差が大きくなってしまう。この通電パターンが選択された場合はＳ１１５に進む。Ｓ１１５では、図６（Ｂ）のような１全波だけ通電するパターンと１０全波で構成される基本温調パターン（Ｐｂ）を組みわせたパターン（以下、電流検出用パターン（Ｐｃ）と呼ぶ）を設定する。このような制御により、図６（
Ｂ）の点ｃの時点（時間ｔｃ）のタイミングで電流を捉えることができ、精度の良い電流検知が可能となる。尚、電流検出用パターン（Ｐｃ）は、前述のパターンを組み合わせているため、１制御サイクルは１１全波での構成となる。
【００４７】
Ｓ１０８で、電流検知が可能な場合は、Ｓ１０９で、基本温調パターン（Ｐｂ）に基づいて、トライアックのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。Ｓ１１０では、Ｓ１０５と同様、Ｖｃ１、Ｖｃ３、サーミスタＴＨにより発熱ブロック３０２−３の温度Ｔ３を検知する。Ｓ１１１では、Ｓ１１０の検知結果からＩｍ０、Ｉｍ１、Ｉｍ３を演算し、演算結果からの電流値を用いて発熱ブロック３０２−１の温度Ｔ１を検出する。Ｓ１１２では、プリント終了の判断を行い、終了していなければ、再びＳ１１１で検知した温度Ｔ１に基づいて基本温調パターン（Ｐｂ）を決める工程に戻る。プリント終了であれば、Ｓ１１３で、リレー４５０のＯＦＦを行い、発熱ブロック３０２−１への電力を遮断して終了する。Ｓ１１４は、温調制御の終了シーケンスである。尚、発熱ブロック３０２−２、３０２−４、３０２−５の一連の制御方法は同様であり、フローチャートも上記と同様であるので説明を省略する。
【００４８】
以上のように、サーミスタを配置していない発熱ブロックは、各発熱ブロックに流れる電流から算出した各発熱ブロックの温度差とサーミスタの温度の加算によって温度を算出することができる。
【００４９】
（実施例２）
図８は、本発明の実施例２に係る画像形成装置における定着装置７２０の制御回路７００の回路図である。図４で説明した構成については、同様なので説明を省略する。その他、実施例２においてここで説明しない事項は、実施例１と同様である。本実施例では、定着装置７２０内に記憶部としての記憶装置７１０を有し、ＣＰＵ４２０に接続されている。記憶装置７１０には、像加熱装置７２０の製造工程等において予め測定した各発熱ブロックの抵抗値、抵抗温度係数が記憶できる。記憶装置７１０の具体的な態様としては特に限定されるものではないが、例えば、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリを用いてよい。ＣＰＵ４２０は、起動後に記憶装置７１０に記憶されている各発熱ブロックの抵抗値、抵抗温度係数を呼び出すことが可能である。
【００５０】
ヒータ３００は発熱ブロックの製造ばらつきによって、各発熱ブロックの抵抗値、抵抗温度係数にばらつきが生じている。その各発熱ブロックの抵抗値、抵抗温度係数のばらつきは、本実施例１で説明した発熱ブロックの温度の検知結果に影響を及ぼす。以下に、抵抗値、抵抗温度係数のばらつきに対する補正方法について説明する。
【００５１】
先ず、抵抗値のばらつきに関しては、式１０に示すように電流検知部５１０で検出した電流Ｉ１に補正係数を乗算することで補正する。
Ｉ１’＝（（Ｒ０３／Ｗ３）／（Ｒ０１／Ｗ１））・Ｉ１…（式１０）
Ｒ０３、Ｒ０１は、記憶装置７１０から読み出した発熱ブロック３０２−３、３０２−１の抵抗値であり、Ｉ１’は、補正後の発熱ブロック３０２−１の電流である。式１０により、発熱ブロック３０２−３を基準にした電流に補正される。補正したＩ１’は、実施例１と同様に単位長さ当たりの電流Ｉｍ１’に変換した後、実施例１の式３の計算によって、補正した温度差を算出する。
【００５２】
一方、抵抗温度係数のばらつきに関しては、発熱ブロック３０２−１と３０２−３の温度差ΔＴ１３’を検出する。式１１、１２は式３、４、式１１は温度ΔＴ１３’、式１２はＩｍ０’の計算を行う。
ΔＴ１３’＝Ｔ１−Ｔ３
＝（１／Ｉｍ１’−１／Ｉｍ０’）／α１（１／Ｉｍ０’）−（１／Ｉｍ３’
−１／Ｉｍ０’）／α３（１／Ｉｍ０’）…（式１１）
Ｉｍ０’＝Ｉｍ３（１＋α３（Ｔ３−Ｔ０））…（式１２）
α１、α３は、発熱ブロック３０２−１、３０２−３の抵抗温度係数を示している。このように、式１１、１２により温度差ΔＴ１３を抵抗温度係数のばらつきに応じて計算することができる。
【００５３】
また、抵抗値、抵抗温度係数の両方がばらついた場合でも、電流の補正を式１０、抵抗温度係数ばらつきの補正を式１１，１２で同時に補正を行えばよい。尚、発熱ブロック３０２−２、３０２−４、３０２−５についても、式８〜１０と同様の式で補正することができる。
【００５４】
各発熱ブロックの抵抗値と抵抗温度係数がばらついた場合の発熱ブロックの温度の検知のばらつきについて説明する。
図９は、発熱ブロックの抵抗値や抵抗温度係数がばらついた場合の発熱ブロックの単位長さ当たりの電流（横軸）と発熱ブロックの温度（縦軸）を示している。ここでも、代表して発熱ブロック３０２−１の温度の検知について説明する。発熱ブロックの抵抗値にばらつきがなければ、発熱ブロックに流れる電流はＩｍ１’を検知し、実施例１で説明した図５のような特性から温度の検知が可能である。ところが、発熱体３０２の製造時のばらつき等によって、発熱ブロック３０２−１と発熱ブロック３０２−３との単位長さ当たりの抵抗値が異なる場合がある。その場合は、電流も同様にばらつくので精度の良い温度の検知ができない。例えば、発熱ブロック３０２−１の抵抗値がマイナス側にばらついたとき、電流はプラス側にばらつくので電流検知部で検知する電流はＩｍ１である。この場合に温度の検知を行うと、図中のΔＴ１３を算出してしまい、本来算出すべきΔＴ１３’よりも低い温度差を検知してしまう。
【００５５】
一方、抵抗温度係数についても同様に温度の検知に影響する。発熱ブロックの抵抗温度係数がばらついたときにも、ばらつきを含んだ電流を検出してしまう。したがって、上記と同様に、本来算出すべきΔＴ１３’よりも低い温度差を検知してしまう。以上より、各発熱ブロックの抵抗値、抵抗温度係数のばらつきを補正しない場合は、発熱ブロックの精度の良い温度の検知ができない。
【００５６】
次に、本実施例の補正計算を行った温度の検知結果の一例を説明する。本実施例では、基準温度Ｔ０における発熱ブロック３０２−１の抵抗値Ｒ０１＝５４．７Ω、抵抗温度係数α１＝１４００ｐｐｍ、発熱ブロック３０２−３の抵抗値Ｒ０３＝１５Ω、抵抗温度係数α３＝１３５０ｐｐｍであるヒータ３００を用いた。このヒータ３００の発熱ブロック３０２−３が温度Ｔ３＝２００℃をサーミスタで検知したときに流れる電流Ｉｍ３’が０．０５７９Ａであり、同時に発熱ブロック３０２−１に流れる電流Ｉｍ１’が０．０５６３Ａであった。そのときに上記演算によって、温度差ΔＴ１３は２０℃と計算でき、発熱ブロック３０２−１の温度Ｔ１＝２２０℃と検知することができる。
【００５７】
図１０を参照して、発熱ブロック３０２−１を例にとって抵抗値と抵抗温度係数がばらついた場合の一連の温調制御の方法を説明する。図１０は、ＣＰＵ４２０による発熱ブロックの３０２−１の温調制御のフローチャートである。尚、図７と符号の等しいものは、同様のシーケンスなので説明を省略する。Ｓ２０１は、記憶装置７１０に記憶された発熱ブロック３０２−１、３０２−３の抵抗値、抵抗温度係数の値を読み出す工程である。Ｓ２０２、Ｓ２０３では、前述の説明の方法で、Ｉｍ０、Ｉｍ１、Ｉｍ３、Ｔ１を補正計算する。尚、発熱ブロック３０２−２、３０２−４、３０２−５のフローチャートについては、上記と同様であるので説明を省略する。
【００５８】
以上のように、予め各発熱ブロックの抵抗値、抵抗温度係数を記憶装置に記憶し、温度
の検知の際に読み出すことで、各発熱ブロックの抵抗値、抵抗温度係数のばらつきを補正し、発熱ブロックの精度の良い温度の検知ができる。
【符号の説明】
【００５９】
２００…定着装置、２０２…筒状のフィルム、３００…ヒータ、３０２…発熱体、３０２−１〜３０２−５…発熱ブロック、３０５…基板、４００…制御回路、４２０…ＣＰＵ５０１〜５０５…電流検知部、７１０…記憶装置、ＴＨ…温度検出素子（サーミスタ）
【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】
2018072374.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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