(57)【要約】【課題】画像形成装置の定着部材に用いられるハロゲンランプヒーターの手前配光ヒーター及び奥配光ヒーターの寿命の低下を抑制する。【解決手段】装置の背面側に、装置内の空気を外部に排出する排気ファン３１、３２を備え、定着ローラー１８１を加熱する手前配光ヒーターである第１ヒーター１８４及び奥配光ヒーターである第２ヒーター１８５にＨＣＤ制御を行う画像形成装置において、第１ヒーター１８４に封入されているハロゲンガス濃度は、第２ヒーター１８５に封入されているハロゲンガス濃度より高い。【選択図】図５
2019039966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー画像が形成された記録媒体に前記トナー画像を定着するための定着部材と、
前記定着部材を加熱する複数のハロゲンランプヒーターと、
前記定着部材の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部による検出結果に基づいて前記複数のハロゲンランプヒーターのそれぞれについてデューティー比を決定し、決定したデューティー比に基づいて、交流電源の半波周期を単位として予め定められた制御周期内における前記ハロゲンランプヒーターのオン区間とオフ区間の切換えを行って前記ハロゲンランプヒーターの点灯制御を行う制御部と、
を備える画像形成装置であって、
前記画像形成装置の背面側に、前記画像形成装置内の空気を外部に排出する排気ファンを備え、
前記複数のハロゲンランプヒーターは、前記画像形成装置の前面側から背面側に延在し、前記画像形成装置の前面側に配光を持たせた第１のヒーターと、前記画像形成装置の背面側に配光を持たせた第２のヒーターを含み、
前記第１のヒーターに封入されている第１のハロゲンガス濃度は、前記第２のヒーターに封入されている第２のハロゲンガス濃度より高いことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１のヒーターについては予め定められた第１の基準値以下のデューティー比による点灯は行わないように制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第２のヒーターについては予め定められた第２の基準値以上のデューティー比による点灯は行わないように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１のヒーターを予め定められた第１の基準値以下のデューティー比で点灯した時間を積算し、積算した時間が予め定められた閾値を超えるまでは、前記第１の基準値以下のデューティー比での前記第１のヒーターの点灯を許可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５】
前記第１のヒーターについて前記第１の基準値以下のデューティー比で点灯した時間が前記閾値を超えた場合は、警告を表示する表示部を備えることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第１のヒーターについて前記第１の基準値以下のデューティー比で点灯した時間が前記閾値を超えた場合に、画質を優先するか寿命を優先するかをユーザーが選択するための操作部を備え、
前記制御部は、前記操作部により画質の優先が選択された場合は、前記第１のヒーターについて決定されたデューティー比が前記第１の基準値以下となった際に、前記第１のヒーターを前記決定されたデューティー比で点灯させ、前記操作部により寿命の優先が選択された場合は、前記第１のヒーターについて決定されたデューティー比が前記第１の基準値以下となった際に、前記第１のヒーターの点灯は行わないように制御することを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記第２のヒーターを予め定められた第２の基準値以上のデューティー比で点灯した時間を積算し、積算した時間が予め定められた閾値を超えるまでは、前記第２の基準値以上のデューティー比での前記第２のヒーターの点灯を許可することを特徴とする請求項１、４〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記第２のヒーターについて第２の基準値以上のデューティー比で点灯した時間が前記閾値を超えた場合に、警告を表示する表示部を備える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】
前記第２のヒーターについて前記第２の基準値以上のデューティー比で点灯した時間が前記閾値を超えた場合に、画質を優先するか寿命を優先するかをユーザーが選択するための操作部を備え、
前記制御部は、前記操作部により画質の優先が選択された場合は、前記第２のヒーターについて決定されたデューティー比が前記第２の基準値以上となった際に、前記第２のヒーターを前記決定されたデューティー比で点灯させ、前記操作部により寿命の優先が選択された場合は、前記第２のヒーターについて決定されたデューティー比が前記第２の基準値以上となった際に、前記第２のヒーターを前記第２の基準値より低いデューティー比で点灯させるか又は補助ヒーターを点灯させ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】
前記制御部は、フリッカー規制値を満たす配列パターンで前記複数のハロゲンランプヒーターのオン区間とオフ区間の切換えを行うことを特徴とする請求項１〜９の何れか一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、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、用紙にトナーを付着させて画像を形成する画像形成部と、トナーが付着した用紙を加熱及び加圧してトナーを用紙に定着させる定着装置とを備えた画像形成装置が知られている。定着装置としては、ヒーターを内蔵した定着部材（定着ローラー）を含むローラー対のニップ部で用紙を加熱及び加圧するものや、上記定着ローラーに定着ベルトを張架し当該定着ベルトを介して用紙を加熱及び加圧するものがある。
【０００３】
定着ローラーのヒーターとしては、通常、ハロゲンランプヒーター等が使用される。ハロゲンランプヒーターの制御としては、オンオフ制御が主流であるが、より細分化した通電を行うには、交流電源の半波周期を単位としたデューティー制御（ＨＣＤ（Half Cycle Duty）制御）が用いられている。
【０００４】
ハロゲンランプヒーターでは、「ハロゲンガス濃度＞タングステン蒸発量」であるとケミカルアタックが生じ、「ハロゲンガス濃度＜タングステン蒸発量」の場合は、黒化現象が発生する。
【０００５】
ここで、ハロゲンランプヒーターの内部においては、温度上昇によりタングステンフィラメントから気化したタングステンが、ハロゲンランプヒーター内に封入されたハロゲンガスと結合してタングステンハライドを生成し、当該タングステンハライドがフィラメントによって熱分解してフィラメント上にタングステンが沈着するというハロゲンサイクルが起きている。上記したケミカルアタックとは、低温のフィラメントからタングステンが気化しない状態において、ハロゲンガスがフィラメントのタングステンと直接反応し、タングステンハライドを形成して気化していくとともに、フィラメント温度が低いことでタングステンハライドを熱分解できず、タングステンがフィラメントに沈着することなくフィラメントが徐々に痩せ細る現象をいう。
【０００６】
従来のオンオフ制御の場合、オン時間が３秒以上あればフィラメント温度は十分上昇するためタングステン蒸発量はある程度確保できるが、ＨＣＤ制御において低デューティーではフィラメント温度はある温度以上にならず、タングステン蒸発量が確保できない状態となる。そこで、例えば、特許文献１に記載には、「オンオフ制御のハロゲンランプヒーターのハロゲンガス濃度＞ＨＣＤ制御のハロゲンランプヒーターのハロゲンガス濃度」とすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１７−０６８１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、画像形成装置においては、装置の背面側（奥側）から排気を行うため、定着ローラーの画像形成装置前面（手前）から背面（奥）に向かう軸方向において、手前側と奥側で温度差（傾き）が発生する。これを解消するため、画像形成領域の端部側に配光を有する端部配光ヒーターを手前配光に重みづけしたヒーター（手前配光ヒーター）と奥配光に重みづけしたヒーター（奥配光ヒーター）に分けて、それぞれ電力制御することが行われている。画像形成装置内の空気の流れは、手前側→奥側となるため、温度低下は手前側が大きく、奥側が小さい。そのため、手前配光ヒーターは高デューティーで制御している時間が長い。奥配光ヒーターは、低デューティーで制御している時間が長い。
【０００９】
上述の黒化現象は予測可能であるがケミカルアタックは予測困難であるため、従来のＨＣＤ制御を行うヒーターは、中央配光、端部配光、フラット配光のいずれのヒーターも低デューティーでの使用によるケミカルアタックを防止する目的でハロゲンガス濃度がやや低めに設定されている。そのため、手前配光ヒーターのように、同じヒーターが高デューティーで使用し続けられた場合、ハロゲンガス濃度＜タングステン蒸発量の関係になり、黒化現象が発生しやすくなり、ヒーターの寿命が低下してしまう。
【００１０】
また、ＨＣＤ制御において、低デューティーで使用し続けると、フィラメント温度がある温度以上にならないため、タングステン蒸発量が確保できない状態が持続することになる。そのため、奥配光ヒーターではケミカルアタックに不利となり、ヒーターの寿命が低下してしまう。
【００１１】
本発明の課題は、画像形成装置の定着部材に用いられるハロゲンランプヒーターの手前配光ヒーター及び奥配光ヒーターの寿命の低下を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
トナー画像が形成された記録媒体に前記トナー画像を定着するための定着部材と、
前記定着部材を加熱する複数のハロゲンランプヒーターと、
前記定着部材の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部による検出結果に基づいて前記複数のハロゲンランプヒーターのそれぞれについてデューティー比を決定し、決定したデューティー比に基づいて、交流電源の半波周期を単位として予め定められた制御周期内における前記ハロゲンランプヒーターのオン区間とオフ区間の切換えを行って前記ハロゲンランプヒーターの点灯制御を行う制御部と、
を備える画像形成装置であって、
前記画像形成装置の背面側に、前記画像形成装置内の空気を外部に排出する排気ファンを備え、
前記複数のハロゲンランプヒーターは、前記画像形成装置の前面側から背面側に延在し、前記画像形成装置の前面側に配光を持たせた第１のヒーターと、前記画像形成装置の背面側に配光を持たせた第２のヒーターを含み、
前記第１のヒーターに封入されている第１のハロゲンガス濃度は、前記第２のヒーターに封入されている第２のハロゲンガス濃度より高いことを特徴とする。
【００１３】
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、
前記制御部は、前記第１のヒーターについては予め定められた第１の基準値以下のデューティー比による点灯は行わないように制御することを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、
前記制御部は、前記第２のヒーターについては予め定められた第２の基準値以上のデューティー比による点灯は行わないように制御することを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記制御部は、前記第１のヒーターを予め定められた第１の基準値以下のデューティー比で点灯した時間を積算し、積算した時間が予め定められた閾値を超えるまでは、前記第１の基準値以下のデューティー比での前記第１のヒーターの点灯を許可することを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、
前記第１のヒーターについて前記第１の基準値以下のデューティー比で点灯した時間が前記閾値を超えた場合は、警告を表示する表示部を備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の発明において、
前記第１のヒーターについて前記第１の基準値以下のデューティー比で点灯した時間が前記閾値を超えた場合に、画質を優先するか寿命を優先するかをユーザーが選択するための操作部を備え、
前記制御部は、前記操作部により画質の優先が選択された場合は、前記第１のヒーターについて決定されたデューティー比が前記第１の基準値以下となった際に、前記第１のヒーターを前記決定されたデューティー比で点灯させ、前記操作部により寿命の優先が選択された場合は、前記第１のヒーターについて決定されたデューティー比が前記第１の基準値以下となった際に、前記第１のヒーターの点灯は行わないように制御することを特徴とする。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項１、４〜６のいずれか一項に記載の発明において、
前記制御部は、前記第２のヒーターを予め定められた第２の基準値以上のデューティー比で点灯した時間を積算し、積算した時間が予め定められた閾値を超えるまでは、前記第２の基準値以上のデューティー比での前記第２のヒーターの点灯を許可することを特徴とする。
【００１９】
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、
前記第２のヒーターについて第２の基準値以上のデューティー比で点灯した時間が前記閾値を超えた場合に、警告を表示する表示部を備えることを特徴とする。
【００２０】
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、
前記第２のヒーターについて前記第２の基準値以上のデューティー比で点灯した時間が前記閾値を超えた場合に、画質を優先するか寿命を優先するかをユーザーが選択するための操作部を備え、
前記制御部は、前記操作部により画質の優先が選択された場合は、前記第２のヒーターについて決定されたデューティー比が前記第２の基準値以上となった際に、前記第２のヒーターを前記決定されたデューティー比で点灯させ、前記操作部により寿命の優先が選択された場合は、前記第２のヒーターについて決定されたデューティー比が前記第２の基準値以上となった際に、前記第２のヒーターを前記第２の基準値より低いデューティー比で点灯させるか又は補助ヒーターを点灯させることを特徴とする。
【００２１】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれか一項に記載の発明において、
前記制御部は、フリッカー規制値を満たす配列パターンで前記複数のハロゲンランプヒーターのオン区間とオフ区間の切換えを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、画像形成装置の定着部材に用いられるハロゲンランプヒーターの手前配光ヒーター及び奥配光ヒーターの寿命の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】画像形成装置の主要な機能構成を示すブロック図である。
【図３】画像定着部の構成を示す模式図である。
【図４】定着ローラーの内部構成を示す模式図である。
【図５】（ａ）は、第１ヒーターに封入されているハロゲンガス濃度を示す図、（ｂ）は、第２ヒーターに封入されているハロゲンガス濃度を示す図、（ｃ）は、第３ヒーターに封入されているハロゲンガス濃度を示す図である。
【図６】（ａ）は、第１ヒーターの軸方向における電力配分を示す図、（ｂ）は、第２ヒーターの軸方向における電力配分を示す図である。
【図７】第１ヒーター〜第４ヒーターの制御ブロック図である。
【図８】温度制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】図８のステップＳ２の処理を示すフローチャートである。
【図１０】画像形成装置の内部を簡易的に示した側面図である。
【図１１】第２の実施形態における第１ヒーターに係る図８のステップＳ２〜Ｓ３の処理を示すフローチャートである。
【図１２】第２の実施形態における第２ヒーターに係る図８のステップＳ２〜Ｓ３の処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。
【００２５】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置１の概略構成を示す図である。図２は、画像形成装置１の主要な機能構成を示すブロック図である。
【００２６】
画像形成装置１は、ＣＰＵ１０１（Central Processing Unit）、ＲＡＭ１０２（Random Access Memory）及びＲＯＭ１０３（Read Only Memory）を有する制御部１０、記憶部１１、操作部１２、表示部１３、インターフェース１４、スキャナー１５、画像処理部１６、画像形成部１７、画像定着部１８及び搬送部１９等を備える。制御部１０は、バス２１を介して記憶部１１、操作部１２、表示部１３、インターフェース１４、スキャナー１５、画像処理部１６、画像形成部１７、画像定着部１８及び搬送部１９と接続されている。
【００２７】
ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０３又は記憶部１１に記憶されている制御用プログラムを読み出して実行し、各種演算処理を行う。
【００２８】
ＲＡＭ１０２は、ＣＰＵ１０１に作業用のメモリー空間を提供し、一時データを記憶する。
【００２９】
ＲＯＭ１０３は、ＣＰＵ１０１により実行される各種制御用のプログラムや設定データ等を格納する。なお、ＲＯＭ１０３に代えてＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）やフラッシュメモリー等の書き換え可能な不揮発性メモリーが用いられても良い。
【００３０】
これらのＣＰＵ１０１、ＲＡＭ１０２及びＲＯＭ１０３を備える制御部１０は、上述の各種制御用プログラムに従って画像形成装置１の各部を統括制御する。例えば、制御部１０は、ジョブの実行指令に基づいて、ジョブを実行する。すなわち、制御部１０は、画像処理部１６に画像データに対する所定の画像処理を行わせて記憶部１１に記憶させる。また、制御部１０は、搬送部１９に用紙を搬送させ、記憶部１１に記憶された画像データに基づいて画像形成部１７により用紙に画像を形成させ、画像定着部１８により用紙に画像を定着させる。また、制御部１０は、ジョブ実行中、後述する温度制御処理を実行し、画像定着部１８におけるハロゲンランプヒーターの温度制御を行う。
【００３１】
記憶部１１は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等で構成され、スキャナー１５により取得された画像データや、インターフェース１４を介して外部から入力された画像データ等が記憶される。なお、これらの画像データ等はＲＡＭ１０２に記憶されても良い。
【００３２】
操作部１２は、操作キーや表示部１３の画面に重ねられて配置されたタッチパネル等の入力デバイスを備え、これらの入力デバイスに対する入力操作を操作信号に変換して制御部１０に出力する。
【００３３】
表示部１３は、ＬＣＤ（Liquid crystal display）等の表示装置を備え、画像形成装置１の状態や、タッチパネルへの入力操作の内容を示す操作画面等を表示する。
【００３４】
インターフェース１４は、外部のコンピューター、他の画像形成装置などとの間でデータの送受信を行う手段であり、例えば各種シリアルインターフェースのいずれかにより構成される。
【００３５】
スキャナー１５は、用紙に形成された画像を読み取り、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の色成分ごとの単色画像データを含む画像データを生成して記憶部１１に記憶させる。
【００３６】
画像処理部１６は、例えばラスタライズ処理部、色変換部、階調補正部、ハーフトーン処理部を備え、記憶部１１に記憶された画像データに各種画像処理を施して記憶部１１に記憶させる。
【００３７】
画像形成部１７は、記憶部１１に記憶された画像データに基づき、用紙に画像を形成する。画像形成部１７は、Ｃ（シアン）、Ｍ（マジェンタ）、Ｙ（イエロー）及びＫ（黒）の色成分に各々対応する４組の露光部１７１、感光体１７２及び現像部１７３を備えている。また、画像形成部１７は、転写体１７４及び２次転写ローラー１７５を備えている。
【００３８】
露光部１７１は、発光素子としてのＬＤ（Laser Diode）を備えている。露光部１７１
は、画像データに基づいてＬＤを駆動し、帯電する感光体１７２上にレーザー光を照射、露光して感光体１７２上に静電潜像を形成する。現像部１７３は、露光された感光体１７２上に帯電する現像ローラーにより所定の色（Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＫのいずれか）のトナー（色材）を供給して、感光体１７２上に形成された静電潜像を現像する。
Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＫに対応する４つの感光体１７２上に各々Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＫのトナーで形成された画像（単色画像）は、各感光体１７２から転写体１７４上に順次重ねられて転写される。これにより、転写体１７４上にＣ、Ｍ、Ｙ及びＫを色成分とするカラー画像が形成される。転写体１７４は、複数の転写体搬送ローラーに巻き回された無端ベルトであり、各転写体搬送ローラーの回転に従って回転する。
２次転写ローラー１７５は、転写体１７４上のカラー画像を、給紙トレイ２２又は外部に設けられる給紙装置から給紙された用紙上に転写する。詳しくは、用紙及び転写体１７４を挟持する２次転写ローラー１７５に所定の転写電圧が印加されることにより、転写体１７４上においてカラー画像を形成しているトナーが用紙側に引き寄せられて用紙に転写される。
【００３９】
画像定着部１８は、トナーが転写された用紙を加熱及び加圧してトナーを用紙に定着させる定着処理を行う。
【００４０】
搬送部１９は、用紙を挟持した状態で回転することで用紙を搬送する用紙搬送ローラーを複数備え、所定の搬送経路で用紙を搬送する。搬送部１９は、画像定着部１８により定着処理が行われた用紙の表裏を反転させて２次転写ローラー１７５へ搬送する反転機構１９１を備えている。画像形成装置１では、用紙の両面に画像を形成する場合に反転機構１９１による用紙の表裏の反転が行われて両面に画像が形成された後に用紙が排紙トレイ２３に排出される。用紙の片面にのみ画像を形成する場合には、反転機構１９１による用紙の表裏の反転が行われることなく片面に画像が形成された用紙が排紙トレイ２３に排出される。
【００４１】
以下、画像定着部１８について詳細に説明する。
図３は、画像定着部１８の構成を示す模式図である。画像定着部１８は、定着ローラー（定着部材）１８１、加圧ローラー（加圧部材）１８２及び温度検出部１８３等を備える。
【００４２】
定着ローラー１８１は、制御部１０による制御下で図示しないモーター等の回転駆動手段により駆動されて回転する。
加圧ローラー１８２は、弾性部材（図示略）により定着ローラー１８１に近づく方向に付勢されて定着ローラー１８１に圧着され、定着ローラー１８１との間に定着ニップを形成しながら定着ローラー１８１の回転に伴って回転する。
なお、加圧ローラー１８２は、制御部１０による制御下で図示しないモーター等の回転駆動手段により駆動されて回転する。
【００４３】
定着ローラー１８１及び加圧ローラー１８２は、用紙を定着ニップで挟持して図３の矢印により示される搬送方向Ｒに搬送しながら用紙（図３においてＰで示す）を加熱及び加圧する。これにより、定着ローラー１８１及び加圧ローラー１８２は、用紙上のトナーを溶融させて定着させる。用紙と接触する際の定着ローラー１８１の目標温度は、例えば１８０℃以上２００℃以下の範囲とされる。定着ローラー１８１は、内部にハロゲンランプヒーター（第１ヒーター１８４、第２ヒーター１８５、第３ヒーター１８６、第４ヒーター１８７）を備え、ハロゲンランプヒーターにより定着ローラー１８１が目標温度となるように定着ローラー１８１が加熱される。
【００４４】
図４は、定着ローラー１８１の内部構成を示す模式図である。
定着ローラー１８１は、その回転軸方向に延在する４つのハロゲンランプヒーター（第１ヒーター１８４、第２ヒーター１８５、第３ヒーター１８６、第４ヒーター１８７）を備える。各ヒーターは、制御部１０による制御下で通電することにより発熱し、定着ローラー１８１を加熱する。第１ヒーター１８４〜第４ヒーター１８７は、それぞれ筒部１８４ａ〜１８７ａ内にタングステン製のフィラメント１８４ｂ〜１８７ｂを備えて構成され、筒部１８４ａ〜１８７ａ内にはそれぞれ所定の濃度のハロゲンガスが封入されている。
【００４５】
図５（ａ）は、第１ヒーター１８４に封入されているハロゲンガス濃度を示す図、図５（ｂ）は、第２ヒーター１８５に封入されているハロゲンガス濃度を示す図、図５（ｃ）は、第３ヒーター１８６に封入されているハロゲンガス濃度を示す図である。図５に示すように、「第１ヒーター１８４のハロゲンガス濃度＞第３ヒーター１８６のハロゲンガス濃度＞第２ヒーター１８５のハロゲンガス濃度」である。第３ヒーター１８６のハロゲンガス濃度は、従来のハロゲンランプヒーターにおいて一般的に封入されているハロゲンガス濃度と同等であり、第１ヒーター１８４のハロゲンガス濃度はそれよりも高く、第２ヒーター１８５のハロゲンガス濃度はそれよりも低い。
【００４６】
第１ヒーター１８４は、端部配光ヒーターであり、画像形成装置１の前面側（手前側）に電力配分が大きい手前配光ヒーターである。例えば、図６（ａ）に示すように、第１ヒーター１８４において、手前側の電力配分を１００％とすると、中央部の電力配分は５％、奥側の電力配分は８２％である。第２ヒーター１８５は、端部配光ヒーターであり、画像形成装置１の背面側（奥側）に電力配分が大きい奥配光ヒーターである。例えば、図６（ｂ）に示すように、第２ヒーター１８５において、手前側の電力配分を１００％とすると、中央部の電力配分は５％、奥側の電力配分は１１１％である。第３ヒーター１８６は、中央配光ヒーターであり、画像形成装置１の中央部に電力配分が大きい。第４ヒーター１８７は、補助ヒーターであり、例えば、フラット配光である。
第１ヒーター１８４及び第２ヒーター１８５を通電することで、定着ローラー１８１の端部を加熱することができる。第３ヒーター１８６を通電することで、定着ローラー１８１の中央部を加熱することができる。第１ヒーター１８４〜第３ヒーター１８６を通電することで、定着ローラー１８１の全域を加熱することができる。いずれのヒーターを通電するかは、用紙のサイズ等に応じて制御部１０により決定される。
【００４７】
第１ヒーター１８４〜第４ヒーター１８７は、図７に示すように、それぞれスイッチ１８８ａ〜１８８ｄに接続されており、制御部１０による制御に基づいて、スイッチ１８８ａ〜１８８ｄによりオン／オフが切換えられる。スイッチ１８８ａ〜１８８ｄは、例えばトライアック等のスイッチング素子を用いることができる。
【００４８】
定着ローラー１８１には、定着ローラー１８１の温度を検出する温度検出部１８３が設けられている。温度検出部１８３としては、例えば、サーミスタ等を用いることができる。本実施形態において、温度検出部１８３は、定着ローラー１８１の手前側、中央部、奥側にそれぞれ設けられ、それぞれの温度を検出することとするが、一つまたは二つの温度検出部１８３の検知結果により、手前側、中央部、奥側のそれぞれの温度を予測することとしてもよい。
【００４９】
制御部１０は、温度検出部１８３による検知結果に基づいて、第１ヒーター１８４〜第４ヒーター１８７の通電を制御することにより、定着ローラー１８１の温度を制御する。以下、第１ヒーター１８４〜第４ヒーター１８７の温度制御について説明する。第１ヒーター１８４〜第３ヒーター１８６はＨＣＤ制御、第４ヒーター１８７は、オン／オフ制御が可能なヒーターである。本実施形態では、第４ヒーター１８７は使用しない。
【００５０】
ジョブ実行指令が入力されると、制御部１０は、ジョブに使用する用紙サイズ等に基づいて、第１ヒーター１８４〜第３ヒーター１８６の中から使用するヒーターを選択し、図８に示す温度制御処理を実行する。以下、図８を参照して温度制御処理について説明する。
【００５１】
図８に示すように、まず、制御部１０は、温度検出部１８３の検出結果に基づいて、第１ヒーター１８４〜第３ヒーター１８６のそれぞれの配光に応じた定着ローラー１８１上の温度を取得する（ステップＳ１）。
すなわち、第１ヒーター１８４に応じた温度として、定着ローラー１８１の手前側の温度を取得する。第２ヒーター１８５に応じた温度として、定着ローラー１８１の奥側の温度を取得する。第３ヒーター１８６に応じた温度として、定着ローラー１８１の中央部の温度を取得する。
【００５２】
次いで、制御部１０は、ステップＳ１における取得温度と目標温度に基づいて、使用する各ヒーター毎にデューティー比を決定する（ステップＳ２）。
【００５３】
図９は、ステップＳ２における各ヒーターにおけるデューティー比決定の一例を示すフローチャートである。
まず、制御部１０は、α＝目標温度−取得温度を算出する（ステップＳ１０１）。
【００５４】
α＜−２０℃である場合（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）、制御部１０は、デューティー比を１００％に決定する（ステップＳ１０３）。
−２０℃≦α＜−７℃である場合（ステップＳ１０４；ＹＥＳ）、制御部１０は、デューティー比を８０％に決定する（ステップＳ１０５）。
−７℃≦α＜−２℃である場合（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）、制御部１０は、デューティー比を６６．７％に決定する（ステップＳ１０７）。
−２℃≦α＜０℃である場合（ステップＳ１０８；ＹＥＳ）、制御部１０は、デューティー比を４０％に決定する（ステップＳ１０９）。
０℃≦α＜２℃である場合（ステップＳ１１０；ＹＥＳ）、制御部１０は、デューティー比を２０％に決定する（ステップＳ１１１）。
２℃≦αである場合（ステップＳ１１０；ＮＯ）、制御部１０は、デューティー比を０％に決定する（ステップＳ１１２）。
【００５５】
なお、ステップＳ２においては、αの算出結果とデューティー比を対応付けたテーブルによりデューティー比を決定してもよいし、αの算出結果に基づいて計算によりデューティー比を算出してもよい。
【００５６】
デューティー比を決定すると、制御部１０は、決定したデューティー比に基づいて、使用する各ヒーターを点灯制御する（ステップＳ３）。
【００５７】
ステップＳ３において、制御部１０は、第１ヒーター１８４〜第３ヒーター１８６については、それぞれＡＣ（交流）電源の半波周期を１単位として、スイッチ１８８ａ〜１８８ｃの切換え制御を行う（ＨＣＤ制御を行う）ことで、各ヒーターを点灯制御する。例えば、ＡＣ電源が５０Ｈｚであれば半波周期は１０（ｍｓｅｃ）となり、制御部１０は、１０（ｍｓｅｃ）毎に、該当するスイッチのオン／オフの切換えを行う。制御部１０は、予め定められた複数の半波（例えば、１５半波）からなる区間を１制御周期として、デューティー比に応じて１制御周期の複数の半波のうちスイッチをオンする半波（オン区間）とスイッチをオフする半波（オフ区間）を決定してスイッチのオン／オフを切換える。例えば、デューティー比１００％の場合は、１５の半波すべてをオンし、デューティー比６６．７％の場合は、１５の半波のうち、いずれか１０の半波をオンにする。
【００５８】
ここで、制御部１０は、フリッカー規制値を満たす配列パターンで各ヒーターのオン区間とオフ区間の切換え制御を行う。フリッカー規制値を満たすとは、フリッカー規格（例えば、ＩＥＣ６１０００−３−１１）に即した測定法で測定したフリッカー値がフリッカー規格で定められた値（例えば、フリッカー値１．０）以下であることをいう。配列パターンは、１制御周期における半波周期を単位としたオン区間とオフ区間の配列を表すものである。例えば、ＲＯＭ１０３には、使用するヒーター及びデューティー比の組み合わせ毎に、その組み合わせ全体としてフリッカー規制値を満たすように、各ヒーターの各デューティー比（本実施形態では、１００％、８０％、６６．７％、４０％、２０％、０％）に対応するオン区間とオフ区間の配列パターンが記憶されている。制御部１０は、点灯させるヒーター及びデューティー比の組み合わせに応じた配列パターンをＲＯＭ１０３から読み出して、各ヒーターを点灯制御する。これにより、フリッカーを抑制することができる。
【００５９】
次いで、制御部１０は、ジョブが終了したか否かを判断する（ステップＳ４）。ジョブが終了していないと判断した場合（ステップＳ４；ＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１〜ステップＳ４の処理を繰り返し実行する。ジョブが終了したと判断した場合（ステップＳ４；ＹＥＳ）、制御部１０は、温度制御処理を終了する。
【００６０】
ここで、図１０は、画像形成装置１の内部を側面からみた構成を簡易的に示す模式図である。図１０に示すように、画像形成装置１の背面側（奥側）には、画像形成装置１内にある空気を装置外に放出するための排気ファン３１、３２や、電源、制御基板、各種モーターなどの冷却を目的とした冷却ファン３３が設けられている。そのため、画像形成装置１内の空気は、画像形成装置１の前面側（手前側）から入り、背面側（奥側）へ移動することとなる。すなわち、画像形成装置１内の温度低下は、手前側が大きく、奥側が低い（手前側は温度が低く、奥側は温度が高い傾向となる）。そのため、上記の温度制御処理において、手前配光ヒーターである第１ヒーター１８４は、高いデューティー比（高デューティー。概ねデューティー比８０％以上）で点灯制御される時間が長く、タングステン蒸発量が多くなる。奥配光ヒーターである第２ヒーター１８５は、低いデューティー比（低デューティー。概ねデューティー比３０％以下）で点灯制御される時間が長く、タングステン蒸発量が少なくなる。すなわち、第１ヒーター１８４と第２ヒーター１８５に封入されているハロゲンガス濃度を同じとした場合、第１ヒーター１８４に合わせたハロゲンガス濃度の場合は第２ヒーター１８５でケミカルアタックが生じやすく、寿命が低下する。第２ヒーター１８５に合わせたハロゲンガス濃度の場合は、第１ヒーター１８４で黒化現象の発生がしやすくなり、寿命が低下する。
【００６１】
そこで、画像形成装置１においては、図５に示すように、「手前配光ヒーターである第１ヒーター１８４に封入されているハロゲンガス濃度＞奥配光ヒーターである第２ヒーター１８５に封入されているハロゲンガス濃度」となっている。例えば、第１ヒーター１８４と第２ヒーター１８５の寿命規定が同じに設定されており、この寿命規定を満たす濃度のハロゲンガスがそれぞれのヒーターに封入されている。これにより、第１ヒーター１８４と第２ヒーター１８５の双方の寿命の低下を抑制することができる。
また、ヒーター定格電圧には、２００Ｖ、２０８Ｖ−２４０Ｖ、２２０Ｖ−２４０Ｖなどの仕向けがあるが、コスト効果を狙って仕向け共通化による取りまとめを行った場合、定格電圧は２００Ｖ−２４０Ｖとなり、許容範囲下限電圧（２００Ｖ）において必要電力を確保した設計を行うと、上限電圧印加時には、必要以上の電力供給となるため、低デューティーでの制御となる。奥配光ヒーターは、上述のように低デューティーの点灯制御であるため、仕向けを共通化すると、更に低デューティーで使用することとなるが、封入するハロゲンガス濃度を相対的に下げることでケミカルアタックに対して耐性を上げ、寿命の低下を抑えることができる。
【００６２】
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態においては、図８に示す温度制御処理のステップＳ２において、第１ヒーター１８４〜第３ヒーター１８６に対し、図９に示す処理によりデューティー比を決定し、ステップＳ３においては、ステップＳ２において決定されたデューティー比で各ヒーターの点灯制御を行うこととしたが、本実施形態では、手前配光ヒーターである第１ヒーター１８４に対しては、所定値（第１の基準値。例えば、３３％）以下のデューティー比では使用しないように制御し、奥配光ヒーターである第２ヒーター１８５に対しては、所定値（第２の基準値。例えば、６７％）以上のデューティー比では使用しないように制御する。
【００６３】
なお、画像形成装置１の構成は、第１の実施形態で説明したものと同様であり、「第１ヒーター１８４のハロゲンガス濃度＞第２ヒーター１８５のハロゲンガス濃度」である。また、中央配光ヒーターである第３ヒーター１８６の温度制御については第１の実施形態で説明したものと同様である。
【００６４】
図１１は、図８に示す温度制御処理のステップＳ２〜Ｓ３における、第１ヒーター１８４に対する処理を示すフローチャートである。
【００６５】
まず、制御部１０は、α＝目標温度−取得温度を算出する（ステップＳ２０１）。
α＜−２０℃である場合（ステップＳ２０２；ＹＥＳ）、制御部１０は、デューティー比を１００％に決定し（ステップＳ２０３）、デューティー比１００％で第１ヒーター１８４を点灯させる（ステップＳ２０４）。
−２０℃≦α＜−７℃である場合（ステップＳ２０５；ＹＥＳ）、制御部１０は、デューティー比を８０％に決定し（ステップＳ２０６）、デューティー比８０％で第１ヒーター１８４を点灯させる（ステップＳ２０７）。
−７℃≦α＜−２℃である場合（ステップＳ２０８；ＹＥＳ）、制御部１０は、デューティー比を６６．７％に決定し（ステップＳ２０９）、デューティー比６６．７％で第１ヒーター１８４を点灯させる（ステップＳ２１０）。
−２℃≦α＜０℃である場合（ステップＳ２１１；ＹＥＳ）、制御部１０は、デューティー比を４０％に決定し（ステップＳ２１２）、デューティー比４０％で第１ヒーター１８４を点灯させる（ステップＳ２１３）。
０℃≦α＜２℃である場合（ステップＳ２１４；ＹＥＳ）、制御部１０は、デューティー比を２０％に決定する（ステップＳ２１５）。しかし、所定値（例えば、３３％）以下のデューティー比では使用しないため、制御部１０は、第１ヒーター１８４を消灯させる（ステップＳ２１６）。
２℃≦αである場合（ステップＳ２１４；ＮＯ）、制御部１０は、デューティー比を０％に決定し（ステップＳ２１７）、制御部１０は、第１ヒーター１８４を消灯させる（ステップＳ２１８）。
【００６６】
なお、αの算出結果とデューティー比を対応付けたテーブルによりデューティー比を決定してもよいし、αの算出結果に基づいて計算により算出してもよい。
【００６７】
このように、ハロゲンガス濃度が高い第１ヒーター１８４において、所定値以下（ここでは３３％以下）のデューティー比で点灯させないように制御するので、低デューティーでの点灯を抑え、より一層ケミカルアタックの発生を抑制することができる。その結果、第１ヒーター１８４の寿命を長くして交換回数を低減することができ、ＣＰＰ（１ページ当たりのコスト）の低減及び生産性を確保することが可能となる。ただし、相対的に高デューティーでの点灯となるので温度リップルが大きくなり、画質劣化の要因となる。
【００６８】
図１２は、図８に示す温度制御処理のステップＳ２〜Ｓ３における、第２ヒーター１８５に対する処理を示すフローチャートである。
【００６９】
まず、制御部１０は、α＝目標温度−取得温度を算出する（ステップＳ３０１）。
α＜−２０℃である場合（ステップＳ３０２；ＹＥＳ）、制御部１０は、補助ヒーターである第４ヒーター１８７を１００％で点灯させる（ステップＳ３０３）。
−２０℃≦α＜−７℃である場合（ステップＳ３０４；ＹＥＳ）、制御部１０は、デューティー比を８０％に決定する（ステップＳ３０５）。しかし、所定値（例えば、６７％）以上のデューティー比では使用しないため、制御部１０は、第２ヒーター１８５をデューティー比６６．７％で点灯させる（ステップＳ３０６）。
−７℃≦α＜−２℃である場合（ステップＳ３０７；ＹＥＳ）、制御部１０は、デューティー比を６６．７％に決定し（ステップＳ３０８）、デューティー比６６．７％で第２ヒーター１８５を点灯させる（ステップＳ３０９）。
−２℃≦α＜０℃である場合（ステップＳ３１０；ＹＥＳ）、制御部１０は、デューティー比を４０％に決定し（ステップＳ３１１）、デューティー比４０％で第２ヒーター１８５を点灯させる（ステップＳ３１２）。
０℃≦α＜２℃である場合（ステップＳ３１３；ＹＥＳ）、制御部１０は、デューティー比を２０％に決定し、（ステップＳ３１４）。デューティー比２０％で第２ヒーター１８５を点灯させる（ステップＳ３１５）。
２℃≦αである場合（ステップＳ３１３；ＮＯ）、制御部１０は、デューティー比を０％に決定し（ステップＳ３１６）、制御部１０は、第２ヒーター１８５を消灯させる（ステップＳ３１７）。
【００７０】
なお、αの算出結果とデューティー比を対応付けたテーブルによりデューティー比を決定してもよいし、αの算出結果に基づいて計算によりデューティー比を算出してもよい。
【００７１】
このように、ハロゲンガス濃度が低い第２ヒーター１８５において、所定値以上（ここでは６７％以上）のデューティー比では点灯させないように制御するので、高デューティーでの点灯を抑え、より一層黒化現象の発生を抑制することができる。その結果、第２ヒーター１８５の寿命を長くして交換回数を低減することができ、ＣＰＰ（１ページ当たりのコスト）の低減及び生産性を確保することが可能となる。ただし、第２ヒーター１８５の６６．７％電力より第４ヒーター１８７の電力が十分に大きい場合、温度リップルが大きくなり、画質劣化の要因となる。
【００７２】
なお、「−２０℃≦α＜−７℃」であった場合、決定されるデューティー比は８０％であるが、６６．７％で点灯するため、十分な温度が得られず温度が低下するが、「目標温度−取得温度＜−２０℃」に至った場合には、補助ヒーターである第４ヒーター１８７を１００％で点灯することで、すぐにヒーターの温度を上昇させることができる。第４ヒーター１８７は、フラット配光としているが、これに限らず、例えば、奥配光としてもよい。
【００７３】
＜第３の実施形態＞  
第３の実施形態における画像形成装置１の構成及び温度制御処理は、第１の実施形態と同様であるが、本実施形態において、制御部１０は、第１ヒーター１８４を所定値以下（例えば、３３％以下）のデューティー比で点灯させた時間を積算し、積算した時間がヒーター寿命保障時間の１／３となるまでは所定値以下のデューティー比での第１ヒーター１８４の使用を許可する。そして、所定値以下のデューティー比での点灯時間がヒーター寿命保障時間の１／３を超えると、制御部１０は、低デューティーでの使用がヒーター寿命保障時間の１／３を超えた旨の警告及び画質優先（寿命は保障しない）とするか、寿命保障優先（画質は保障しない）とするかをユーザーが選択するための選択画面を表示部１３に表示させる。
操作部１２により画質優先が選択されると、制御部１０は、デューティー比が２０％と決定された場合、第１ヒーター１８４をデューティー比２０％で点灯させる。
操作部１２により寿命保障優先が選択されると、制御部１０は、デューティー比が２０％と決定された場合、第１ヒーター１８４を消灯させる。
【００７４】
これにより、ハロゲンガス濃度が高い第１ヒーター１８４については、寿命が十分にある間は画質劣化のない状態で使用することができ、低デューティーでの使用が寿命保障時間に対して所定の割合を超えた場合は、ユーザーが画質優先又は寿命保障優先のうち、所望する方を選択することが可能となる。
【００７５】
また、本実施形態において、制御部１０は、第２ヒーター１８５を所定値以上（例えば６７％以上）のデューティー比で点灯させた時間を積算し、積算した時間がヒーター寿命保障時間の１／３となるまでは所定値以上のデューティー比での第２ヒーター１８５の使用を許可する。そして、所定値以上のデューティー比での点灯時間がヒーター寿命保障時間の１／３を超えると、例えば、制御部１０は、高デューティーでの使用がヒーター寿命保障時間の１／３を超えた旨の警告及び画質優先（寿命は保障しない）とするか、寿命保障優先（画質は保障しない）とするかをユーザーが選択するための選択画面を表示部１３に表示させる。
操作部１２により画質優先（寿命は保障しない）が選択されると、制御部１０は、デューティー比が１００％と決定された場合、第２ヒーター１８５をデューティー比１００％で点灯させる。デューティー比が８０％と決定された場合、第２ヒーター１８５をデューティー比８０％で点灯させる。
操作部１２により寿命保障優先（画質は保障しない）が選択されると、制御部１０は、デューティー比が１００％と決定された場合、第４ヒーター１８７を点灯させる。デューティー比が８０％と決定された場合、第２ヒーター１８５をデューティー比６６．７％で点灯させる。
【００７６】
これにより、ハロゲンガス濃度が低い第２ヒーター１８５については、寿命が十分にある間は画質劣化のない状態で使用することができ、高デューティーでの使用が寿命保障時間に対して所定の割合を超えた場合は、ユーザーが画質優先又は寿命保障優先のうち、所望する方を選択することが可能となる。
【００７７】
以上、本発明の第１〜第３の実施形態について説明したが、上述の実施形態は本発明の好適な一例であり、これに限定されない。
【００７８】
例えば、上記した実施形態では、定着ローラー１８１が４本のハロゲンランプヒーター（第１ヒーター１８４〜第４ヒーター１８７）を備えているものとしたが、これに限られるものではない。
【００７９】
また、上記した実施形態では、加圧ローラー１８２がハロゲンランプヒーターを有していないものとしたが、加圧ローラー１８２がハロゲンランプヒーターを有していても良い。
【００８０】
また、上記した実施形態では、画像形成装置１が、感光体上のトナー像を転写体に順次転写するカラー画像形成装置であるものとしたが、各色毎の複数像担持体を中間転写体上に直列配置させたタンデム型カラー画像形成装置であっても良いし、単色のトナーで画像形成を行うモノクロ画像形成装置であっても良い。
【００８１】
また、上記した実施形態では、記録媒体として用紙を用いる例を挙げて説明したが、記録媒体としては、普通紙や塗工紙といった用紙のほか、布帛又はシート状の樹脂等、表面に付着した色材を定着させることが可能な種々の媒体を用いることができる。
【００８２】
また、上記した実施形態では、定着ローラー１８１と加圧ローラー１８２とが用紙を挟持するものとしたが、定着ローラー１８１に定着ベルトが張架され、当該定着ベルトを介して加圧ローラー１８２との間に用紙を挟持するように構成されていても良い。
【符号の説明】
【００８３】
１      画像形成装置
１０    制御部
１８    画像定着部
１８１  定着ローラー
１８２  加圧ローラー
１８３  温度検出部
１８４  第１ヒーター
１８５  第２ヒーター
１８６  第３ヒーター
１８７  第４ヒーター
１８８  スイッチ
３１  排気ファン
３２  排気ファン
３３  冷却ファン
【図１】
2019039966.tif 000003
【図２】
2019039966.tif 000004
【図３】
2019039966.tif 000005
【図４】
2019039966.tif 000006
【図５】
2019039966.tif 000007
【図６】
2019039966.tif 000008
【図７】
2019039966.tif 000009
【図８】
2019039966.tif 000010
【図９】
2019039966.tif 000011
【図１０】
2019039966.tif 000012
【図１１】
2019039966.tif 000013
【図１２】
2019039966.tif 000014