(57)【要約】【課題】クイックスタート性を有する装置において、通常時の加熱定着時のヒータ温度を安定させること。【解決手段】  表面上に未定着画像が形成された記録材を搬送し、加熱手段２１によって加熱された加熱部材２０と加圧部材３０との間を通過させて、記録材上に未定着画像を定着させる定着装置を備えた画像形成装置に関する。このような画像形成装置において、加熱手段２１に印加される電力が、制限値を上回らないよう制御することを特徴とする。【選択図】  図１
2008065002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面上に未定着画像が形成された記録材を搬送し、加熱手段によって加熱された加熱部材と加圧部材との間を通過させて、前記記録材上に前記未定着画像を定着させる定着手段を有する画像形成装置において、
上記記録材が順次加熱定着される状態、すなわち先行の記録材が定着手段によって加熱定着されている状態から所定時間内に後続の記録材が画像形成部へ供給開始されている状態が継続する状態において、先行の記録材が加熱定着中に消費される加熱手段に印加される電力をモニターする手段および該印加電力より決定される電力制限値決定手段を有し、
後続の記録材を加熱定着中に、前記加熱手段に印加される電力が、先行の記録材加熱定着中に印加された電力から決定された制限値を上回らないよう制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制限値は、随時更新され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】
記録材が前記定着部材と前記加圧部材とによって狭持されている状態で、前記加熱部材が目標とする温度範囲にあるときに、前記制限値を更新することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記加熱手段に通電された際の電流量を検知する電流検知手段を更に有し、
前記電流検知手段により検知された電流値に基づいて前記制限値を更新することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記加熱手段に印加される電圧を検知する電圧検知手段を有し、該電圧検知手段により検知された電圧情報および前記加熱手段に印加される通電デューティに応じて前記制限値を決定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
記録材が前記加熱部材と前記加圧部材とによって狭持されている状態で、前記加熱部材が目標とする温度範囲より低い温度の場合に、前記制限値による電力の制限を解除することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記加熱部材の昇温速度を検知し、昇温速度に応じて制限値以下で制御するか、制限値をクリアして制御するかを決定することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記加熱手段に印加した電力の積算量を検知する手段を有し、該積算量に応じて、制限値以下で制御するか制限値をクリアして制御するかを決定することを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
画像形成終了から経過した時間あるいは加熱部材の検知温度に応じて、前記制限値をクリアすることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項１０】
表面上に未定着画像が形成された記録材を搬送し、加熱手段によって加熱された加熱部材と加圧部材との間を通過させて、前記記録材上に前記未定着画像を定着させる加熱定着装置において、
上記記録材が順次加熱定着される状態、すなわち先行の記録材が定着手段によって加熱定着されている状態から所定時間内に後続の記録材が画像形成部へ供給開始されている状態が継続する状態において、先行の記録材が加熱定着中に消費される加熱手段に印加される電力をモニターする手段および該印加電力より決定される電力制限値決定手段を有し、
後続の記録材を加熱定着中に、前記加熱手段に印加される電力が、先行の記録材加熱定着中に印加された電力から決定された制限値を上回らないよう制御することを特徴とする加熱定着装置。
【請求項１１】
表面上に未定着画像が形成された記録材を搬送し、加熱手段によって加熱された加熱部材と加圧部材との間を通過させて、前記記録材上に前記未定着画像を定着させる画像形成方法において、
上記記録材が順次加熱定着される状態、すなわち先行の記録材が定着手段によって加熱定着されている状態から所定時間内に後続の記録材が画像形成部へ供給開始されている状態が継続する状態において、先行の記録材が加熱定着中に消費される加熱手段に印加される電力をモニターする手段および該印加電力より決定される電力制限値決定手段を有し、
後続の記録材を加熱定着中に、前記加熱手段に印加される電力が、先行の記録材加熱定着中に印加された電力から決定された制限値を上回らないよう制御することを特徴とする画像形成方法。
【請求項１２】
表面上に未定着画像が形成された記録材を搬送し、加熱手段によって加熱された加熱部材と加圧部材との間を通過させて、前記記録材上に前記未定着画像を定着させる画像形成プログラムであって、
画像形成装置によって実行されることにより、
上記記録材が順次加熱定着される状態、すなわち先行の記録材が定着手段によって加熱定着されている状態から所定時間内に後続の記録材が画像形成部へ供給開始されている状態が継続する状態において、先行の記録材が加熱定着中に消費される加熱手段に印加される電力をモニターする手段および該印加電力より決定される電力制限値決定手段を有し、
後続の記録材を加熱定着中に、前記加熱手段に印加される電力が、先行の記録材加熱定着中に印加された電力から決定された制限値を上回らないよう制御することを特徴とする画像形成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置、加熱定着装置、画像形成方法及び画像形成プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式・静電記録方式等を採用する画像形成装置には、記録材（転写材、印字用紙、感光紙、静電記録紙、エレクトロファックス紙等）の表面に形成した未定着トナー像を加熱定着する定着装置が用いられている。定着装置は、互いに圧接して回転する加熱ローラ（定着ローラ）と加圧ローラとを有し、通電によって発熱するヒータ等の加熱手段を用いて加熱ローラを熱し、その熱で未定着トナー画像を加熱し、記録材上に固着像として熱定着処理する。加熱ローラは、例えば、アルミニウムやステンレス製の中空芯金の内部にハロゲンランプ等の加熱体を備える。
【０００３】
この種の画像形成装置では、高速化に対して記録材上の未定着トナー画像へ与える熱量を保つ工夫として加熱ローラおよび加圧ローラとして外径の大きなものを選んだり、加圧力を大きく設定したりしている。また、定着ニップ幅を広く形成したり、加熱ローラ表面の温度を上げたりといった工夫も知られている。
【０００４】
このような流れの中、加熱ローラと加圧ローラ間に与えられる大きな圧力に耐えるべく、加熱ローラおよび加圧ローラの芯金は厚みや径を大とせざるを得なかった。結果として、加熱ローラの熱容量は大きくなってしまい、加熱ローラ内部から加熱体により加熱する装置では加熱ローラの表面を定着可能な状態まで昇温させるのに時間を要していた。そのため、画像形成装置の電源スイッチがＯＮされてから画像形成可能な装置状態になるまで長い時間がかかっていた。また、一時的な入力電圧低下による電力不足等の原因で一旦加熱ローラが目標温度より低い温度に落ちた場合には、その後供給電力が回復しても、加熱ローラ表面を目標温度まで回復するまでに時間がかかってしまっていた。さらに、画像形成装置が動作を行わないスタンバイ状態においても、加熱ローラを予備加熱する必要があり、消費電力も大きくなっていた。
【０００５】
これに対し、特にスタンバイ時に加熱定着装置に電力を供給せず、消費電力を極力低く抑えた方法が提案されている。詳しくはヒータ部と加圧ローラの間に熱容量の小さな薄肉のフィルムを介して記録材上のトナー像を定着するフィルム加熱方式による加熱定着方法が特許文献１乃至１６に開示されている。
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した技術的背景においては、プリンタ・複写機等の画像形成装置の高速化や、装置の立ち上がり時間短縮といった市場のニーズに対応する為に、フィルム加熱方式による加熱定着装置はヒータの制御方法についても改善を行ってきた。しかし、同時に、画像形成装置の高速化により従来よりも大きな電力を扱うために、安全面から電力や電流の投入方法をきめ細かに制限し、コントロールする手段も必要となってきている。そこで、このような新しい手段を有効に利用しながらも、従来のヒータの制御方法に更なる改善を加えることも新たな課題として挙がってきている。
【０００７】
特に、連続プリント中のオフセットデューティ電力Ｉの設定方法として、ＰＩＤ制御を行うような場合、次のような欠点がある。
【０００８】
加熱定着装置のヒータに電力供給する交流商用電源は、１００Ｖ系列であれば各国で様々であり、８５Ｖ〜１４０Ｖの電源電圧範囲がある。また、市場によっては必ずしも安定した電圧が常時供給されるわけではなく、上記定格電圧を供給できず、電圧が落ち込んだり、逆に過多になることが知られている。このため、入力電圧に大きな変動があると、連続プリントにおける加熱定着中に設定されたオフセットデューティ電力Ｉが徐々に高いデューティ値に設定されたり、逆に低いデューティ値に設定されたりしていた。従って、その後入力電圧が元に戻った場合などにおいては、一時的に投入電力が過剰となったり、不足する事態が発生していた。特に連続プリント中に一時的に過剰な電力がヒータに投入されることによりヒータの実温度が目標温度より高くなり、さらに安定するまで大きな温度リップルが発生してしまうことがあった。
【０００９】
例を図１６および図１７を用いて説明する。図１６はヒータへの投入電力の目標デューティ値の推移、図１７はこのときのヒータ温度推移、およびヒータへ投入される電力の推移を示す。例えば連続プリント中のあるタイミングで通電デューティ値が６０％（オフセットデューティ値Ｉによる投入電力が５５％）、ヒータの抵抗が１０Ωで、入力電圧が１１９Ｖの場合、ヒータに投入される電力は８５０Ｗ（オフセット電力分は７７９Ｗ）となる。このような状態でプリント中にしばらくの間何らかの電源事情により入力電圧が下降し、７８.７Ｖ程度まで下がった場合、１００％の投入電力でも６１９Ｗまでの電力供給が上限となり、電力不足に陥る。この結果、ヒータ温度を目標温度に維持することができなくなり、ヒータ温度が低く推移する。このため、従来のＰＩ制御では、オフセットデューティ値Ｉを徐々に引き上げ、最高１００％まで達してしまう。このような状態で入力電圧が元の１１９Ｖに復帰した場合には、オフセットデューティ１００％（電力１４１６Ｗ）で目標温度まで復帰させるように通電される。そして、一瞬１４.１６Ａという大きな電流が加熱ヒータに通電されてしまう。
【００１０】
また、この時に急激な変化に対応するＰＩＤ制御を作動させても、図１７に示すようにＭａｘで１０５０Ｗ程度まで高い投入電力がヒータに投入され、その後も電力が収束するまで時間を要し、ヒータ温度も大きな温度リップル推移を示してしまう。ただし、ＰＩＤ制御による監視を強く働かせるために、ヒータ温度のサンプリング時間を短く設定する、微分制御（Ｄ制御）によるゲインを大きく設定する等の対応を行う場合もある。この場合には、通常時のヒータ温度制御において、少しの温度変化に対してＤ制御が頻繁に作動してしまい、制御が発散する等の不具合が発生してしまう結果となってしまう。特に画像形成装置の高速化に伴い、ヒータの通電発熱抵抗層の抵抗を低く設定した昨今においては、従来のＰＩＤ制御のみで色々な条件下においてヒータ温度を温度リップルが少ない状態で目標温度に保ち、かつ上記問題を解決することは困難であった。
【００１１】
フィルム加熱方式のようなクイックスタート性に優れた加熱定着装置での高速化、色々な記録材（厚み、表面性、サイズ違い等）の加熱定着、市場での様々な電源事情に対応する制御は非常に難しい。このため画像の不具合をある程度犠牲にしたり、ヒータの温度ばらつきを考慮して、ヒータ背面に配置するサーマルプロテクタ等の動作温度をヒータ目標温度よりかなり高い温度設定としたりする必要があった。特にサーマルプロテクタの動作温度設定に関しては、ヒータへの通電が暴走した場合などには、サーマルプロテクタが動作するまでの時間が長くなり、サーマルプロテクタによる通電のシャットダウンまでヒータが加熱され上昇する温度が高くなってしまっていた。より安全性を確実にするためには、上記のような暴走時にはヒータの上昇温度は低い方が良いことは周知の事実であり、そのためにもいかなる条件下においてもヒータの温度ばらつき（特に高温側）を小さく抑えることは重要である。
【００１２】
本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものである。そして、その目的は、クイックスタート性を有する装置において、通常時の加熱定着時のヒータ温度を安定させることにある。また、入力電圧が変動した場合においても、過剰にヒータへ電力が投入されてヒータ温度が目標温度より大きく上回ることを防止することにある。さらに、一旦入力電圧が低く推移し、元の電圧に復帰した場合には、即座に目標温度に戻ることで定着不良やコールドオフセット等の不具合が発生する頻度を抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明に係る装置は、
表面上に未定着画像が形成された記録材を搬送し、加熱手段によって加熱された加熱部材と加圧部材との間を通過させて、前記記録材上に前記未定着画像を定着させる定着手段を有する画像形成装置において、
上記記録材が順次加熱定着される状態、すなわち先行の記録材が定着手段によって加熱定着されている状態から所定時間内に後続の記録材が画像形成部へ供給開始されている状態が継続する状態において、先行の記録材が加熱定着中に消費される加熱手段に印加される電力をモニターする手段および該印加電力より決定される電力制限値決定手段を有し、
後続の記録材を加熱定着中に、前記加熱手段に印加される電力が、先行の記録材加熱定着中に印加された電力から決定された制限値を上回らないよう制御することを特徴とする。
【００１４】
表面上に未定着画像が形成された記録材を搬送し、加熱手段によって加熱された加熱部材と加圧部材との間を通過させて、前記記録材上に前記未定着画像を定着させる加熱定着装置において、
上記記録材が順次加熱定着される状態、すなわち先行の記録材が定着手段によって加熱定着されている状態から所定時間内に後続の記録材が画像形成部へ供給開始されている状態が継続する状態において、先行の記録材が加熱定着中に消費される加熱手段に印加される電力をモニターする手段および該印加電力より決定される電力制限値決定手段を有し、
後続の記録材を加熱定着中に、前記加熱手段に印加される電力が、先行の記録材加熱定着中に印加された電力から決定された制限値を上回らないよう制御することを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明に係る方法は、
表面上に未定着画像が形成された記録材を搬送し、加熱手段によって加熱された加熱部材と加圧部材との間を通過させて、前記記録材上に前記未定着画像を定着させる画像形成方法において、
上記記録材が順次加熱定着される状態、すなわち先行の記録材が定着手段によって加熱定着されている状態から所定時間内に後続の記録材が画像形成部へ供給開始されている状態が継続する状態において、先行の記録材が加熱定着中に消費される加熱手段に印加される電力をモニターする手段および該印加電力より決定される電力制限値決定手段を有し、
後続の記録材を加熱定着中に、前記加熱手段に印加される電力が、先行の記録材加熱定着中に印加された電力から決定された制限値を上回らないよう制御することを特徴とする。
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明に係るプログラムは、
表面上に未定着画像が形成された記録材を搬送し、加熱手段によって加熱された加熱部材と加圧部材との間を通過させて、前記記録材上に前記未定着画像を定着させる画像形成プログラムであって、
画像形成装置によって実行されることにより、
上記記録材が順次加熱定着される状態、すなわち先行の記録材が定着手段によって加熱定着されている状態から所定時間内に後続の記録材が画像形成部へ供給開始されている状態が継続する状態において、先行の記録材が加熱定着中に消費される加熱手段に印加される電力をモニターする手段および該印加電力より決定される電力制限値決定手段を有し、
後続の記録材を加熱定着中に、前記加熱手段に印加される電力が、先行の記録材加熱定着中に印加された電力から決定された制限値を上回らないよう制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、クイックスタート性を有する装置において、通常時の加熱定着時のヒータ温度を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を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要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１９】
（前提技術）
図１１にフィルム加熱方式の１例の概略構成を示す。図１１において、８０はフィルムアセンブリであり、アルミナ、チッ化アルミ等のセラミック板上に通電発熱抵抗層が形成された加熱ヒータ８１が耐熱性樹脂より形成されたステイホルダー８２に固定される。そして、このステイホルダー８２にルーズに外嵌させたポリイミド等の樹脂やＳＵＳ等の金属から構成された耐熱性の薄肉のフィルム８３（以下、定着フィルムと記す）を有している。更に、加熱ヒータ８１に密着摺動状態の定着フィルム８３を挟んで圧接させた加圧ローラ９０を有する。定着フィルム８３は、加圧ローラ９０の回転力により、定着ニップ部において加熱ヒータ８１に密着・摺動しつつ矢印の方向に搬送移動される。加熱ヒータ８１の温度は、ヒータ背面に配置されたサーミスタ等の温度センサ８４により検知し、不図示の通電制御部へフィードバックされ、加熱ヒータ８１が一定温度（定着温度）になるように加熱、温調（温度調整）される。また、加熱ヒータ８１の背面には温度ヒューズやサーモスイッチ等のサーマルプロテクタが配置されており、加熱ヒータ８１が異常昇温した場合に加熱ヒータ８１への通電をシャットダウンする構成となっている。
【００２０】
このフィルム加熱方式で用いられる加熱ヒータの熱容量は熱ローラ方式の装置における加熱ローラと比べて格段に小さい。このため、温度センサ８４で検知した温度が所定以上か以下かにより、長い時間レンジでＯＦＦとＯＮの２段階で切り替えた場合にはヒータの温度が時間的に大きく変動し、被記録材の加熱ムラが生じやすい。このような加熱ムラを防止するためにヒータへの供給電力のＯＦＦとＯＮの間に中間の出力レベルを設け、検知したヒータ温度に応じて出力電圧を切り替える技術が知られている。出力電圧を変化させる方法としては、交流を用い、トライアック等のスイッチング素子を用いて各周期毎に所定のデューティーにて出力をＯＦＦ/ＯＮさせる「位相制御方式」が実用化されている。また、この種の装置に用いられるヒータの電力Ｗは、
Ｗ=２Ｖp2/Ｒπ×∫0rπsin2θdθ    ・・・式０
であらわされる。ここで、ヒータ上に形成された通電発熱抵抗層の給電端子間の抵抗値（以下、ヒータの抵抗値と記す）をＲ、給電端子間の印加電圧をＶ（ただし、Ｖ=Ｖｐ sinθ）、通電されるデューティー比をｒ（ただし、０≦ｒ≦１）とする。この方式では、ＰＩ制御（比例（Proportional）＋積分（Integral）制御）または、ＰＩＤ制御（比例＋積分＋微分（Differential）制御）が採用される。ヒータを点灯するデューティ（点灯すべき時間）を決定し、そのデューティに応じてエンジンコントローラがスイッチング素子を波数制御あるいは位相制御によりオンオフすることにより、より精細な温度制御を行っている。
【００２１】
実機において実施されるヒータの温度制御として、ＰＩＤ制御を行う際の制御式を以下に示す。
【００２２】
Ｄ(t)=Ｄ(t-1)+α1ｅ(t)+α2/Ｔi×Σｅ(t)+α3Ｔd(e(t)-e(t-1))  ・・・式１
Ｄ（ｔ）         ：タイミングｔでの通電デューティ
Ｄ（ｔ−１）      ：ｔ−１のタイミングにおける通電デューティ
ｅ（ｔ）         ：現在ｔの目標温度と実温度の温度差
ｅ（ｔ−１）               ：前回ｔ−１での目標温度と実温度の温度差
α1〜α3  ：任意の係数
Ｔi、Ｔd    ：任意の係数
式１の右辺第二項から順に、比例制御、積分制御、微分制御に対応している。ここでα1〜α3はデューティの増減量に重み付けを行う為の比例係数であり、Ｔｉ、Ｔｄは積分時間および微分時間を示す。定着器の特性に応じて、上述のα1〜α3、Ｔｉ、Ｔｄを設定することで、最適な温度制御を可能にする。
【００２３】
定着器の温度制御においては、加熱ヒータを室温状態（あるいはスタンバイ状態）から定着目標温度まで立ち上げる為の立ち上げ区間、定着器に記録材が通過する区間、記録材が定着器を通過していない区間（紙間）がある。定着器によっては、それぞれの区間に対して比例係数α1や積分時間Ｔｉ、積分係数α2、微分時間Ｔｄ、微分係数α3を変化させたり、積分制御や微分制御を場合分けによって改良したり簡略化したりする場合も多い。このような工夫により、より精度の高い温度制御を行っている。
【００２４】
例えば、フィルム加熱方式等のクイックスタート性に優れた定着器に最適なＰＩ制御の一例を挙げる。時間ｔにおける次回の通電デューティを次のような場合分けによって行っている。
【００２５】
Ｄ（ｔ）＝Ｐ（比例制御）成分+Ｉ（積分制御）成分                     ・・・式２
ｅ（ｔ）：（目標温度）−（実温度）
Ｐ（比例制御）成分：１０msec毎に毎回２.５×ｅ（ｔ）パーセント増減する。
【００２６】
Ｉ（積分制御）成分：５００msec連続してｅ（ｔ）＞０℃なら+２.５パーセント。
【００２７】
５００msec連続してｅ（ｔ）＜０℃なら−２.５パーセント。
【００２８】
それ以外のタイミングでは増減無し。Ｄ制御はなし。
【００２９】
このように、加熱定着装置の熱伝導特性に応じて、制御を簡略化している。位相制御を行う場合の制御中のヒータに投入される電流波形の様子を図１２に示す。図１２（ａ）と（ｂ）はそれぞれ印加電圧が異なる場合であり、それぞれＩａ、Ｉｂの電流振幅を有している。図１２（ａ）と（ｂ）の場合に印加される電圧ＶａおよびＶｂはＶａ＜Ｖｂという状態である。図のように、ヒータに印加される電圧のゼロクロス信号から、それぞれα、βの時間だけ遅延してスイッチング素子によりヒータへの通電をＯＮし、次のゼロクロス信号でＯＦＦする。同一電力をヒータに投入する場合でも入力電圧の違いによりそれぞれの通電タイミングα、βは異なっており、α＜βの関係になっている。
【００３０】
また特にヒータの立ち上げタイミング（ｔ＝０において）に、式２の初期デューティとして固定の通電デューティをＩ（積分制御）成分として与える場合が多い。これは、時間的に変動が少ないＩ成分に所定のデューティを与えることで、温調制御のバラツキ（リップル）を押さえ込むことが可能になるためである。ただし、一方で入力電圧に対し、この初期デューティ値Ｉの値が大きすぎた場合には入力電力が過多となりやすく、ヒータが目標温度までは早く立上がる。しかし、ヒータの温調温度は目標温度より高くなりやすい傾向となり、一方で入力電圧に対し、初期デューティ値Ｉが小さすぎた場合には、ヒータが目標温度まで到達する時間が長くなる。結果として、プリント可能な状態になるまで時間がかかってしまう。また、ヒータの温調温度はＩが最適値に更新されるまで目標温度より低く推移し易くなる。この初期デューティによって与えられる電力を初期オフセット電力と呼ぶ。この初期オフセット電力値に対してＰ成分、Ｉ成分を増減することにより、目標温度に対する追従性を向上させ、またヒータ立ち上がり時間短縮を図ることが可能となる。
【００３１】
また他方では、プリンタ・複写機の高速化に伴い、記録材が単位時間に必要とする熱エネルギーは増加する一方である。その為に定着器は比較的出力の大きい（＝抵抗値の小さい）ヒータを備えている。このように抵抗値の小さい通電発熱抵抗層を有する加熱定着装置においては、特に入力電圧値に対する投入電力は大きく異なっている。更に、Ｐ制御でのゲイン（上記式１における比例係数α1）を大きくしすぎると目標温度に対する若干のずれに対しての補正が大きくなってしまい、発散状態となって制御不能状態に陥ってしまう。このため抵抗値が低い発熱抵抗層へ通電する場合には、ゲインはある程度低めに設定する必要がある。
【００３２】
フィルム加熱方式のヒータへの通電制御シーケンスを図１３を用いて説明する。図１３において、画像形成装置がプリント信号を受信すると画像形成装置の各装置へ駆動指令が伝わり、加熱定着装置にもヒータＯＮの要求が伝わる（Ｓ１）。クイックスタート性に優れたフィルム加熱方式の加熱定着装置では、スタンバイ中にヒータへの電力をＯＦＦしているため、加熱定着装置の初期状態での過熱状態を知るため、ヒータ背面に配置した温度センサにより温度Ｔ０を検知する（Ｓ２）。この初期検知温度Ｔ０を元に画像形成装置の枚数カウンタＮをセットする（Ｓ３）。次にヒータ温度を目標温度まで昇温させるためにヒータへ通電する初期オフセットデューティ値Ｉを設定する（Ｓ４）。その後Ｓ３で設定した枚数カウンタに従い、目標温度Ｔ（Ｎ）を設定（Ｓ５）する。さらに、式２に従いヒータへ投入する電力のデューティ値Ｄ(ｔ)を決定し、ＰＩ制御によってヒータ温度を目標温度まで立ち上げる（Ｓ６）。その後未定着画像が形成された記録材を定着ニップ部で加熱定着し、継続プリントの判断（Ｓ７）を行い、継続プリントがあった場合には、枚数カウンタをインクリメント（Ｓ８）してＳ５の制御へ戻る。継続プリントがなくなった場合には、最後の記録材を加熱定着後にヒータへの通電をＯＦＦ（Ｓ９）し、プリント動作を終了させる。なお、継続プリントとは、先行の記録材が加熱定着を終了するまでに後続の記録材が記録材上に画像形成装置の画像形成部において既に画像形成動作が開始されている場合を示す。
【００３３】
特にフィルム加熱定着装置のように、スタンバイ中にヒータへの通電をＯＦＦ状態とし、画像形成装置がプリント信号を受信した場合のみヒータへの給電を行う加熱定着装置では、クイックスタート性を高く保つため各部材の熱容量を極力低く抑えている。一方、弾性加圧ローラの昇温具合に応じて記録材への熱量伝達を最適にするため、ヒータへの通電開始前の加熱定着装置の加熱具合を検知することによって枚数カウンタによりプリント枚数を設定する手法が多く取られている。また、連続プリントした場合、先行の記録材と後続の記録材の間に紙間というタイミングが発生し、このタイミング中は加熱定着装置中に記録材を介さないため、加圧ローラ等の加圧部材が徐々に加熱され温度が高くなる。そして連続プリント中は記録材への熱供給を一定に保つために、ヒータ目標温度を枚数によって徐々に低下させる方法が取られている。
【００３４】
初期検知温度の結果によるヒータ目標温度設定の推移の詳細を図１４に示す。図１４に示すように常温からのプリントスタートの場合には、枚数カウンタを１枚目から開始し、ヒータ目標温度を２２０℃からスタートさせる。しかし、初期検知温度が８０℃、１２０℃の場合には、それぞれ上記常温からのスタート時の４０枚相当、８０枚相当の目標温度２１０℃、および２００℃からヒータ目標温度をスタートさせる。ここで図１４のグラフの横軸は０枚目からスタートさせているが、これは実際のプリント枚数を示している。画像形成装置の枚数カウンタを８０℃スタート、１２０℃スタート時にそれぞれ４０枚、８０枚と設定したことにより、初期ヒータ目標温度が常温時スタートの場合の途中の枚数からスタートされることとなる。
【００３５】
また、この時のそれぞれの初期温度から連続プリントした場合のヒータへ投入された電力の推移を図１５に示す。図１５において横軸はプリント枚数、縦軸はヒータへの投入電力を示すが図のように初期温度が低い場合ほど、連続プリント初期に投入される電力が高く、連続プリントによって徐々に電力が低く推移しており、最終的に同等の電力投入となることがわかる。
【００３６】
（第１実施形態）
上記前提技術を踏まえて、本発明の第１実施形態について説明する。図２は、第１実施形態としての代表的な画像形成装置の概略断面図を示す図である。この画像形成装置は給紙トレイ１、シート積載台２、給紙ローラ３からなるシート給送装置を備えている。給紙トレイ１内のシート積載台２に積載された記録材Ｐは、給紙ローラ３により最上位の記録材から一枚ずつピックアップされ、搬送ローラ４、搬送コロ５によってレジスト部へと送られる。記録材Ｐはレジストローラ６とレジストコロ７からなるレジスト部で搬送方向を揃えられた後、画像形成部へと給送される。
【００３７】
画像形成部は、感光ドラム８と、感光ドラムを帯電させる帯電器、感光ドラム上の潜像をトナーで現像する現像器、感光ドラム上の残留トナーを除去し、収容するクリーナー等をトナーカートリッジ９としてユニット化して構成されている。レーザスキャナユニット１０は、多面体ミラー１１、多面体ミラー回転用モータ、レーザユニット等がユニット化されて構成されている。
【００３８】
レーザスキャナユニット１０から画像情報に基づくレーザ光Ｌが照射され、感光ドラム８上に露光し、感光ドラム上８には画像情報に基づいた潜像画像が電子写真方式で形成される。この潜像は現像手段により現像剤としてのトナーにより現像され、この現像されたトナー像は転写ローラ１２により、感光ドラム８上から搬送される記録材Ｐに転写される。
【００３９】
トナー像の転写を終えた記録材Ｐは加熱ユニット１３と加圧ローラ１４からなる定着手段に搬送され、ここで転写されたトナー像が加熱定着される。その後記録材Ｐは中間排紙ローラ１５、排紙ローラ１６等からなる排紙ユニットにより排紙トレイ１７上に排紙される。また、画像形成装置本体の側面には、機内の画像形成部、電装基板等の昇温箇所を冷却するための冷却ファン１８が取り付けられており、適宜ファンを回転することで外気を機内に取り込むことで冷却する。また、冷却ファン１８の近傍には、サーミスタ等の温度センサ１９が取り付けられている。温度センサ１９は、冷却ファン１８によって機外の空気を取り込んだ際に、画像形成装置が設置されている環境の温度を検知し、その検知結果に基づいて加熱定着装置の温度制御シーケンスにフィードバックする。
【００４０】
上記画像形成装置の制御部のブロック図を図５に示す。図５において、７１はプリンタコントローラである。プリンタコントローラ７１は、不図示のホストコンピュータ等の外部機器から送られる画像コードデータをプリンタの印字に必要なビットデータに展開するとともに、プリンタ内部情報を読み取りそれを表示する。６０はプリンタエンジン制御部である。プリンタエンジン制御部６０は、プリンタエンジンの各部をプリンタコントローラ７１の指示に従ってプリント動作制御するとともに、プリンタコントローラ７１へプリンタ内部情報を報知する。７２は、帯電、現像、転写等各工程における各高圧出力制御をプリンタエンジン制御部６０の指示に従っておこなう高圧制御部である。７３はスキャナモータの駆動/停止、レーザビームの点灯をエンジン制御部６０の指示に従って制御する光学系制御部である。５６は定着ヒータへの通電の駆動/停止をプリンタエンジン制御部６０の指示に従って行う定着制御部である。７４はプレフィードセンサ、トップセンサ、排紙センサの紙有無状態をエンジン制御部６０へ報知するセンサ入力部である。７５はプリンタエンジン制御部６０の指示に従い、記録材搬送のためにモータ/ローラ等の駆動/停止を行う記録材搬送制御部である。記録材搬送制御部７５は、給紙ローラ３、搬送ローラ４、転写ローラ１２、加熱定着装置の加圧ローラ１４、排紙ローラ１５および１６の駆動/停止の制御をつかさどる。７０は電流検出回路であり、後述する加熱ヒータ２１への交流電源５１による通電による電流値をモニターする。
【００４１】
次に本実施の形態における加熱定着装置の構成について図１を用いて説明する。図１は加熱定着装置の概略構成模式図である。この加熱定着装置は互いに圧接してニップ部を形成する定着部材（アセンブリ）２０と加圧部材３０を備えるフィルム加熱方式の加熱定着装置である。定着フィルム（加熱定着装用回転体）として薄肉のポリイミド等の樹脂あるいはステンレス等の金属製のスリーブを基層として用いている。
【００４２】
１）定着部材２０
図１の断面図において、定着回転体としての定着部材２０は主に加熱ヒータ２１、そのヒータ２１を保持する断熱ステイホルダー２２、定着フィルム２３から構成される。加熱ヒータ２１は、定着フィルム２３の内面に接触することにより定着ニップ部の加熱を行う。加熱ヒータの詳細および駆動回路を図３を用いて説明する。
【００４３】
図３Ａは加熱ヒータ２１の表面側（定着ニップ側）の一部切り欠き断面図および、給電系のブロック回路図を示す。図３Ｂは加熱ヒータ２１の裏面側（ステイホルダー側）の一部切り欠き断面図を示す。図３Ｃは、図３ＢのＣ面でカットした場合の加熱ヒータ２１の拡大横断面図を示す。加熱ヒータ２１はアルミナや窒化アルミ等のセラミックス基板４２の表面を有する。そしてその表面には、長手方向に沿ってＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ＲｕＯ2、Ｔａ2Ｎ等の通電発熱抵抗層４３が、厚み約１０μm、幅約１〜７mm程度でスクリーン印刷等により塗工されている。セラミックス基板４２の背面には通電発熱抵抗層４３の発熱に応じて昇温したセラミック基板の温度を検知するためのサーミスタ等の温度検知素子２４が配設されている。
【００４４】
この温度検知素子２４の信号に応じて、長手方向端部にある電極部４１から通電発熱抵抗層に印加される電圧のデューティ比や波数等を適切に制御することで、定着ニップ内での定着温度を一定に保つ。すなわち温度検知素子２４がモニタした結果は加熱定着装置制御回路部５６へ入力される。制御回路部５６は加熱ヒータ２１温度を所定温度に維持するためにドライバ５４を制御してＡＣ電源５１から加熱ヒータ２１の通電発熱抵抗層４３への通電量を制御する。
【００４５】
加熱ヒータ２１の電極部４１への給電は給電部から給電コネクタ４５を介して実施する。また、加熱ヒータ２１の裏面側にはＡＣ給電ライン上に接続された温度ヒューズ、サーモスイッチ等のサーモプロテクタ２９が配置されており、加熱ヒータ２１が異常昇温した場合に強制的にＡＣラインをシャットダウンさせることで安全性を保っている。また、加熱ヒータ２１が定着フィルム２３と接する面には、薄層のガラスコートや、ポリイミド、ポリアミドイミド等の潤滑性樹脂層などの絶縁保護摺動層４４を設けている。これにより、電気的に絶縁され、定着フィルム２３との摺擦に耐えつつ、定着フィルム２３を滑らかに回転可能となる。
【００４６】
また、図１において断熱ステイホルダー２２は加熱用ヒータ２１を保持し、定着ニップ部側とは反対方向への放熱を防ぐとともに、定着フィルム２３の回転を案内する。剛性、耐熱性、断熱性、耐磨耗性等に優れた、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の樹脂材料により形成されている。
【００４７】
定着フィルム２３は、クイックスタート性とフィルムの耐久性を満足する為の強度を考慮して、総厚２０μm以上２００μm以下の厚みの耐熱性フィルムである。ポリイミド、ポリアミドイミド等の耐熱性樹脂、あるいは耐熱性、高熱伝導性を有するＳＵＳ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等の純金属あるいは合金を基層として形成されている。樹脂製の基層の場合は熱伝導性を向上させるために、ＢＮ、アルミナ、Ａｌ等の高熱伝導性粉末を混入してあっても良い。さらにオフセット防止や記録材の分離性を確保するために表層にはフッ素樹脂、シリコーン樹脂等の離型性の良好な耐熱樹脂を混合ないし単独で被覆して離型性層を形成してある。本実施の形態ではＳＵＳスリーブを基層に用いた定着フィルムを用いている。
【００４８】
２）加圧部材３０
加圧部材３０は、ＳＵＳ（steel  use  stainless）、ＳＵＭ（steel  use  machinability）、Ａｌ等の金属製芯金３１を備える。そして、その芯金３１の外側にシリコンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムあるいはシリコンゴムを発泡して形成された弾性層３２を備える弾性ローラである。この上にＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性層３３を形成してあってもよい。
【００４９】
３）駆動方法および定着方法
加圧部材３０は上記の定着部材２０の方向に不図示の加圧手段により、長手方向両端部から加熱定着に必要な定着ニップ部を形成するべく十分に加圧されている。そして、長手方向端部から芯金３１を介して不図示の回転駆動により、矢印の方向に回転駆動される。これにより上記定着フィルム２３はステイホルダー２２の外側を図の矢印方向に従動回転する。あるいは定着フィルム２３の内部に不図示の駆動ローラを設け、駆動ローラを回転駆動することにより、定着フィルム２３を回転させる。
【００５０】
未定着トナー画像を担持した記録材Ｐは定着ニップ部内に搬送され、加熱ヒータ２１から定着フィルム２３を介して与えられる熱と加圧部材３０による圧力を受けて、未定着トナーは記録材Ｐ上に固着像として加熱定着される。
【００５１】
また、加熱ヒータ２１と定着フィルム２３の間には摺動性を向上するため、耐熱性グリース等の潤滑剤を介在させてあっても良い。主として、耐熱性に優れたフッ素系のグリースやシリコーン系のグリースが適している。
【００５２】
４）加熱ヒータ通電制御
本実施の形態における加熱定着装置の加熱ヒータ２１の温調制御方式は、図１２〜１５を用いて説明した前提技術と同様であり、ＰＩ制御によって通電デューティを変動させることで、加熱ヒータを目標温度に収束させる方式である。ＰＩ制御による通電デューティの変更方法としては、位相制御、波数制御等が有名であるが、本実施の形態では、前提技術で示した位相制御方式を使用している。ただ、本方式は、通電デューティを可変とする方式であれば、どのような方式の通電制御であっても活用することが可能である。
【００５３】
また、本実施の形態では、画像形成装置がプリント信号を受信し、プリンタコントローラがプリント動作開始を指示する。すると、エンジン制御部から定着制御部へ加熱ヒータへの通電開始の指示が発生した時点で、オフセットデューティ値Ｉ０として初期オフセットデューティを与え、その後、前提技術と同様のＰＩ制御によって加熱ヒータを目標温度Ｔまで急速加熱する。その後目標温度Ｔに達した後も引き続き以下のＰＩ制御式に従って加熱ヒータへの通電制御を実施する。以上により加熱ヒータを目標温度に加熱維持し、未定着画像が形成された記録材を定着ニップ部に導入することで加熱定着を実施する。
【００５４】
Ｄ（ｔ）＝Ｐ（比例制御）成分+Ｉ（積分制御）成分                  ・・・式２
ｅ（ｔ）：（目標温度）−（実温度）
Ｐ（比例制御）成分：１０msec毎に毎回２.５×ｅ（ｔ）パーセント増減する。
【００５５】
Ｉ（積分制御）成分：５００msec連続してｅ（ｔ）＞０℃なら+２.５パーセント。
【００５６】
５００msec連続してｅ（ｔ）＜０℃なら−２.５パーセント。
【００５７】
それ以外のタイミングでは増減無し。
【００５８】
５）電流検知回路およびその回路を利用した通電制御
電流量を検知する方法として、いくつかの方法があるが、本実施の形態では位相制御方式を使用したときの電流検出方式を採用している。電流検知回路および加熱ヒータ２１の通電発熱抵抗層４３への通電制御に関して図３Ａを用いて説明する。ヒータ電流はカレントトランス５２によって電圧に変換され、ブリューダ抵抗５３を介して電流検知回路５５に入力される。電流検知回路５５の詳細ブロック図を図４に示す。カレントトランス５２によって変換された入力電圧は、電流検知回路内の半端整流回路部６１で半波整流され、次いでその出力を積分回路部６２にて積分し、差動増幅回路部６２にて前記の半波整流出力と積分出力の差電圧を出力する。さらにこの差電圧はピークホールド回路部６４にてその最大値をホールドし、最終的にヒータ入力電流の出力値として検出されることになる。この検出値は検出信号として、プリンタエンジン制御部６０にＡ/Ｄ入力される。プリンタエンジン制御部６０では入力された検出信号に基づき、定着制御部５６へ加熱ヒータへ通電する通電量を制御信号として発信し、定着制御部５６が加熱ヒータへの通電ＯＮ/ＯＦＦの細かな制御を実施する。６５はゼロクロス検出回路であり、入力電源電圧が所定の閾値以下になったことを検出してパルス信号（以下、ゼロクロス信号という）として出力する。６６はリセット信号出力回路である。リセット信号出力回路６６は、ゼロクロス検出回路６５からゼロクロス信号が出力されてから所定時間経過後に、パルス信号を積分回路部６２およびピークホールド回路部６４のスイッチング素子に出力する。これにより、次の電流波形に対して再度電流検知を可能な状態となる。以上６１〜６６の各回路を総称して電流検知回路（図３Ａにおける５５）と言う。
【００５９】
上述の電流検知方法を用いて、連続プリント中の画像形成装置は加熱定着装置のヒータ２１に流れる電流が、規定の制限値を超えないように次のような電流制限制御を行っている。また電流制限値は逐次変更設定され、後続のプリント中の加熱定着装置のヒータ２１に流れる電流値を監視する。図６に電流制限制御の具体的な制御フローを説明する。プリンタコントローラにて、プリント動作指示受信後に加熱ヒータへの電力供給開始の要求が発生すると（Ｓ１０１）、加熱ヒータ背面に配置した温度センサによって初期温度を検知する（Ｓ１０２）。この初期温度に応じて加熱定着装置の加熱具合を検出し、枚数カウンタＮを設定する（Ｓ１０３）。また、同時に加熱ヒータの通電発熱抵抗層への通電に際し、初期のオフセットデューティ値Ｉの設定（Ｓ１０４）、および枚数カウンタＮに相当する目標温度を設定する（Ｓ１０５）。以上の設定から加熱定着装置の加熱ヒータへ通電を開始し、加熱ヒータが目標温度に維持されるように加熱ヒータの通電発熱抵抗層４３にＰＩ制御されたデューティＤ（ｔ）で通電を行う（Ｓ１０６）。ここで、位相制御の場合、下記表１のように通電デューティＤ（％）に対応して位相角αが予め決められており、エンジンコントローラはこのような制御表に基づいて加熱ヒータの通電発熱抵抗層４３への通電制御を行う。なお、表１では、通電デューティを全体の２.５％刻みの４０段階で制御する場合を示している。
【００６０】
【表１】
2008065002.tif 000003
【００６１】
前述したように各国で使用されている電圧事情が異なっており、電圧が大きい地域においては、上記ＰＩ制御でフルデューティで通電された場合には、電流量が大きくなってしまう。その結果、商用電源の定格電流値を超えてブレーカーによる遮断が発生する等の不具合が生じる可能性がある。特に画像形成装置が高速化し、加熱ヒータで消費する電力が大きくなった場合には、加熱ヒータの通電発熱抵抗層の抵抗値を低く設定する必要があり、その場合電流量の上限を設ける必要がある。よって、入力電圧範囲や加熱ヒータの通電発熱抵抗層の抵抗バラツキを考慮して、許容電流を超えない設定とすることが必要になる。
【００６２】
そのため、ここでは、エンジンコントローラにて、検出された電流値Ｉ1と、固定デューティＤ1と、予め設定されている通電可能な電流値Ｉlimit（以下、限界電流と呼ぶ）とから、通電可能な上限の電力デューティＤlimit（以下、限界デューティと呼ぶ）を算出する。電流検知回路５５がエンジンコントローラのヒータ制御部６０に送る電流値が実効値の場合、Ｄlimitは以下の式３によって算出される。
【００６３】
Ｄlimit=(Ｉlimit/Ｉ1)2×Ｄ1・・・式３
限界電流値Ｉlimitとしては、接続される商用電源の定格電流に対して、加熱ヒータの通電発熱抵抗層４３以外の部分に供給される電流を差し引いた、加熱ヒータに供給可能な許容電流値を設定している。
【００６４】
プリンタエンジン制御部６０は、予め設定した目標温度とサーミスタ２４が検知する実温度との差分より、ＰＩ制御によって次回に供給する点灯デューティを決定する。ただし、ここで算出されるデューティが限界デューティＤlimitを越える場合は、次回の点灯デューティはＤlimitで電力を供給する。つまり、限界デューティＤlimit以下のデューティでＰＩ制御を行う。よって入力電圧が大きい場合や加熱ヒータの通電発熱抵抗層の抵抗が低い場合には、下記４０段階のデューティの高いデューティ値が実質使用不可能になることを意味する。
【００６５】
加熱ヒータには通電デューティＤに相当する位相角αで電源電圧波形のゼロクロス信号から遅延させてスイッチング素子により電流が供給される。
【００６６】
以上により通電デューティＤで通電している時に電流検知回路５５から送られる信号により電流値Ｉを逐次検出した状態で枚数カウンタＮの加熱定着を実施する（Ｓ１０７）。
【００６７】
また、枚数カウンタＮの加熱定着時に、上記検出電流値Ｉをホールドし、後続するプリントの加熱定着時における供給電流の制限値Ｉmaxとする（Ｓ１０９）。枚数カウンタＮの加熱定着時とは、記録材が定着ニップ部に狭持搬送されている状態時で、かつ加熱ヒータ目標温度Ｔ（Ｎ）に対して加熱ヒータ背面に配置した温度センサによる検知温度の差の絶対値が２℃以下の場合（Ｓ１０８）である。
【００６８】
続いて継続するプリントがある場合（Ｓ１１０）には、枚数カウンタをインクリメントし（Ｓ１１１）、次の枚数カウンタＮで記録材上の未定着画像の加熱定着を実施する。このとき、上記Ｓ１０９で決定した供給電流の制限値を超えないことを条件として加熱ヒータの通電発熱抵抗層への通電制限デューティＤmaxを以下の式より決定する。
ＤMax = (ＩMax/Ｉ1)2×Ｄ1                          ・・・式４。
【００６９】
ここで、定格電流より決定されるＩlimitおよびＤlimitより制限電流値Ｉmaxおよび制限デューティ値Ｄmaxは必ず以下の関係を維持する。
Ｉlimit≧Ｉmax および Ｄlimit≧Ｄmax        ・・・式５。
【００７０】
また、この作業を繰り返し実施し、供給電流の制限値を逐次更新することで、不要に高い電力が加熱ヒータに投入されることを防ぐ。以上によって連続プリント時に先のプリント時の通電デューティより後続するプリント時の通電デューティが必ず低くなるように設定することは、以下のメリットを提供する。
【００７１】
すなわち、電圧事情により例えばプリント中に電圧が下降した状態が暫く続き、加熱ヒータが目標温度に達しない状態が続いた場合、ＰＩ制御により加熱ヒータの通電発熱抵抗層への通電デューティが増加する。そして、電圧が元に戻った場合に過剰な電力が加熱ヒータに投入されその結果、前提技術で示した過昇温の問題が発生する。しかし、本実施の形態で示した方式によれば、先行するプリント時の電力以上に後続のプリント時に電力投入されなくなるため、上記のような電圧降下、および復帰があった場合であっても加熱ヒータが異常に昇温されることがなくなる。よって加熱ヒータの異常昇温や温度リップル増加による定着ムラや高温オフセット等の不具合を防止することが可能になる。また、加熱ヒータ背面に設けたサーモプロテクタの設定温度を低く抑えることが可能になり、加熱ヒータ暴走時におけるサーモプロテクタによる動作速度を早めることができ、安全性の向上を達成できる。
【００７２】
特に本実施の形態のように定着部材の熱容量を小さくし、画像形成装置が動作していないスタンバイ状態時に加熱ヒータへの通電をシャットダウンする加熱定着装置においては、この制御が有効である。つまり、前提技術の図１５に示したようにプリント枚数に対して加熱ヒータで消費される電力は徐々に減る構成となっているため、安定した入力電圧時には先行するプリント時の消費電力に対して後続のプリントの消費電力は必ず低く推移する構成となっている。したがって、本実施の形態の通電制御を投入することが可能となる。
【００７３】
以上の効果を確認するため、以下に示す実験を実施した。使用した画像形成装置はプロセススピード２７０mm/sec（１分間にＡ４用紙で４５枚のプリント）のレーザービームプリンタである。加熱定着装置としては、加熱ヒータを用意した。この加熱ヒータは、厚み４０μmのシームレスＳＵＳフィルム（外径３０mm）の表層にフッ素樹脂コートを１２μm施したフィルムを有する。また、加熱体として、厚み０.７mm、幅１２mmの窒化アルミ基板に幅６mmのＡｇ／Ｐｄを主成分とする通電発熱抵抗層をスクリーン厚膜印刷により厚み１０μmで塗布した。通電発熱抵抗層の抵抗としては、１０Ωとした。また、加熱ヒータ背面には、温度検知素子としてのサーミスタ、安全装置としてのサーモスイッチを当接させた。加圧ローラとしては、外径１８mmのアルミ芯金の外側にシリコーンソリッドゴム層を厚み３.５mmで形成し、さらに離型性層として厚み５０μmのＰＦＡチューブを被覆した外径２５.１mmの加圧ローラを加圧部材として用意した。なお上記レーザービームプリンタにおいて、他の駆動系等の消費電流を差し引いて加熱ヒータ部で消費可能な電流値の上限値は１０.５Ａであった。
【００７４】
以上の構成でレーザビームプリンタへ電源電圧１１９Ｖを供給して、連続プリント動作を開始し、加熱定着装置部における加熱ヒータ背面の温度を２２０℃からプリント枚数に応じて徐々に下げる制御を実施した。加熱プリント時の加熱ヒータ目標温度およびサーミスタによる加熱ヒータ実温度の推移、加熱ヒータにより消費される電力の推移を図７Ａに示す。図よりプリント枚数１〜１０枚目では、加熱ヒータは目標温度に沿って推移していることがわかる。１０枚目から１７枚目にかけて、加熱ヒータの実温度が１７０℃付近まで下がっているが、これは市場での電圧事情による電源電圧低下を再現させた結果である。電源電圧としては、７８.７Ｖまで低下させた。
【００７５】
このときの加熱ヒータの通電デューティの推移を見ると初期１〜１０枚目までは、初期平均６０％（電流値は９.２７Ａ）から１０枚目で平均５７.５%（電流値は９.０２Ａ）まで低下してきた。しかし、電源電圧の電圧降下が起こった１０枚目以降では、徐々にＩ制御分が増加し、１００％のデューティとなって通電されていた（電流値は７.８７Ａ）。また、本実施の形態の制御から１枚目から１０枚目のプリントでは、加熱ヒータへの電流制限値は９.２７Ａから徐々に９.０２Ａまで下がり、その後は１７枚目のプリントまで電流制限値は更新されず９.０２Ａのままとなっていた。
【００７６】
その結果、１７枚目のプリント終了後に電源電圧を元の１１９Ｖに戻したところ、制限電流９.０２Ａ（制限デューティ５７.５％）にて目標温度に達するまで通電された。この結果、２０枚目のプリント時には、加熱ヒータが目標温度まで復帰し、その後は温度リップルが大きくなることもなく、安定した加熱定着が実施された。ここで、前提技術に示した方式による電力制御を実施した場合には、電源電圧の復帰時に、一瞬ではあるが、１１９Ｖ印加で１００％デューティ、すなわち、１４.２Ａの電流が流れた。そして、その後も加熱ヒータの温度が安定するまでに時間を要し、その間は大きな温度リップルとなってしまっていた。
【００７７】
この結果、電源電圧復帰後のプリント出力用紙を見ると定着ムラが多く発生していた。また、前提技術では、加熱ヒータ背面に配置したサーモスイッチの動作温度を上記のようなオーバーシュートおよび温度リップルを考慮して２５０℃としておかないと通常プリント時に誤動作を起こす可能性があった。しかし、本実施の形態では、加熱ヒータが異常に昇温されることがないため、２３５℃の動作温度のサーモスイッチを使用することが可能となった。加熱定着装置が停止状態で加熱ヒータの暴走テストを実施した結果、前提技術では、サーモスイッチが作動するまでに２.５secかかっており、若干の煙が検出された。しかし、本実施の形態では、１.６secでサーモスイッチが作動し、加熱ヒータへの通電をシャットダウンした結果、煙の検出もされず、加熱定着装置へのダメージも軽微に抑えることができた。
【００７８】
６）他の変形例
本実施の形態における加熱部材への通電制御に関しては、上記にフィルム加熱方式に関して説明した。しかし、スタンバイ中に加熱部材への電力供給がない、もしくは、微小の電力供給のみを通電し、連続プリントによって加熱部材への供給電力が徐々に減少する加熱定着装置であれば、どのような装置であっても対応することが可能になる。但し、一旦電源電圧が下降し、定着ニップ部の温度が低くなった状態から電源電圧が元の電圧に復帰したときに即座に元の定着ニップ部温度近辺まで復帰させるためには、熱容量が小さく、スタンバイ中に過大な電力供給を必要としない加熱定着装置が望ましい。
【００７９】
例えば、図９に示すような加熱定着装置でも同様の効果を達成することが可能になる。すなわち図９において、定着部材１００はＳＵＭ材より形成される中空芯金１０１の回りに断熱弾性層１０２が形成されている。断熱弾性層１０２としては、シリコーンゴム組成物であり、熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物に多孔質構造を施したスポンジゴムや中空フィラーを配合してなるシリコーンゴム組成物により形成される。ここで、中空フィラーとしては、硬化物内に気体部分を持つことでスポンジゴムのように熱伝導率を低下させるもので、マイクロバルーン材等がある。このような材料としては、ガラスバルーン、シリカバルーン、カーボンバルーン、フェノールバルーン、アクリロニトリルバルーン、塩化ビニリデンバルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーン、シラスバルーンなど、いかなるものでもかまわない。
【００８０】
さらには、熱膨張マイクロバルーン材として、松本油脂製薬株式会社の松本マイクロスフェア-Ｆシリーズ、エクスパンセル社のエクスパンセルシリーズ等などを挙げることができる。一方、熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物としては、シリコーンゴム層を形成する公知の組成の熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物を使用することができ、有機過酸化物硬化型のものでも付加反応硬化型のものでもよい。上記熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物には、その他の成分として、必要に応じて、シリカ微粒子、炭酸カルシウムのような充填剤を用いても良い。また、補強剤となるシリコーン系のレジン、カーボンブラック、導電性亜鉛華や、金属粉等の導電剤を用いても良い。窒素含有化合物やアセチレン化合物、リン化合物、ニトリル化合物、カルボキシレート、錫化合物、水銀化合物、硫黄化合物等のヒドロシリル化反応制御剤、酸化鉄、酸化セリウムのような耐熱剤を用いても良い。更に、ジメチルシリコーンオイル等の内部離型剤、接着性付与剤、チクソ性付与剤、連泡化剤としてのトリエチレングリコール等を配合してもよい。
【００８１】
上記定着部材１００表層には離型性層としてフッ素樹脂層がコートあるいはチューブの状態で被覆されていても良い。また、後述する加熱源である赤外放射加熱装置による加熱を効率的に実施するためにフッ素樹脂層にはカーボンブラック等が混入され、赤外光の吸収率を高めておいてあってもよい。また、定着部材１００の熱容量を抑えるため、上記定着部材１００の外径は必要な定着ニップ幅を形成できる範囲で小さく抑えた方が好ましく、外径として２５mm以下、好ましくは２２mm以下であることが望ましい。また、断熱弾性層１０２の厚み、熱伝導率に関しては、耐久性や昇温スピードを加味して適宜決定されることが望ましい。
【００８２】
また、加熱方法としては、１０４は加熱源としてのハロゲンヒータあるいはカーボンヒータ等の放射加熱装置である。１０５は湾曲した形状を施してある反射板で、少なくとも放射加熱装置１０４を内包する内面は、アルマイト処理を施した高純度のアルミ材や、ＰＶＤ処理により金メッキや銀メッキ等を施したアルミ材、銅材等の金属板が設けられている。増反射および反射率を保持し、反射率が９０％以上になるように形成されている。以上の放射加熱装置１０４および反射板１０５により低熱容量の定着部材１００の表面は主に赤外光によって急速に加熱される。
【００８３】
以上の構成でスタンバイ中には、１００Ｗ程度の電力で放射加熱装置の加熱ヒータに通電を実施し、画像形成装置にプリント動作開始の指示が受信されてから加熱ヒータへの通電を増加する。そして、定着部材１００の表面を温度検知素子１０３によってモニターし、定着部材１００の表面が一定温度に保たれるように制御する。以上により未定着画像が形成された記録材を定着部材１００と加圧部材３０の間で形成される定着ニップ部に導入し加熱する。このような加熱定着装置でも同様に連続プリント時にプリント枚数に応じて加熱ヒータへの供給電力が徐々に減少する加熱定着装置であれば、本実施の形態における効果は達成でき、その形態は問わない。
【００８４】
また、本実施の形態では、加熱定着装置の加熱ヒータへの供給電力に逐次変化する制限を与える方法であれば、上記説明したように加熱ヒータへ通電される電流値をモニターする電流検知回路を有する必要はない。他の方法としては、例えば入力電源電圧を検知する方法等がある。入力電源電圧を検知する場合には上記電流検知回路の替わりに、例えば図８に示すようにセラミックヒータへ入力される入力電源電圧を検知する手段５７を画像形成装置が具備していてもよい。入力電源電圧検知手段５７による検知電圧値Ｖを用いて、上述した加熱ヒータ通電の限界デューティ値Ｄlimitや制限デューティＤmaxは以下の式によって決定することが可能である。
【００８５】
Ｄlimit=(Ｉlimit×Ｒ/Ｖ)2      ・・・式６
Ｒ：ヒータ抵抗値
Ｄmax=(Ｖ1/Ｖ2)2×Ｄ1    ・・・式７
ここでＶ１は先行するプリント時の電源電圧（温調温度に達している状態）、Ｄ１はそのときの加熱ヒータへの通電デューティ値である。Ｖ２は後続のプリント時の電源電圧を示す。
【００８６】
以上のように、先行するプリント時に加熱部材が温調温度に達した状態で加熱定着実施時に検知された電源電圧および通電デューティ値を用いて、後続のプリントに対して加熱ヒータに投入する通電デューティ値に制限値Ｄmaxを設ける。そして、逐次制限デューティＤmaxを変更することで上記電流検知と同様の作用効果が達成される。ただし、上記式６における限界デューティ値Ｄlimitを超えない範囲であることが絶対条件となる。また、この限界デューティ値Ｄlimitは各電源電圧で異なることを注意する必要がある。各電源電圧の限界デューティ値は、式７を用いて適宜決定すればよい。この場合には、ある電源電圧Ｖ1の時の限界デューティ値D1に対して電源電圧Ｖ2の時の限界デューティ値は式７のＤmaxに相当する値となる。
【００８７】
また、抵抗値には製造上の公差があるので、個体の抵抗値情報を画像形成装置が有さないとＤlimitは決定できない。抵抗値Ｒの値として設計上の抵抗中心値を代用した場合、ある個体で実際には抵抗値が中心値より小さい場合は、中心値で計算したＤlimitで通電してしまうと、限界電流Ｉlimitよりも過剰電流が流れてしまうことになる。したがって、公差上の抵抗値下限をＲの値として代用しておけば、抵抗値の値が公差内でそれより大きくなっても、限界電流を越えるような心配はない。もっとも、プリンタエンジン制御部が定着器ヒータの抵抗値情報を有していれば、その値をＲ値としてＤlimitを算出すればよい。
【００８８】
また、上述のセラミックヒータの時には、単純に式６や式７を使用して差し支えないが、加熱ヒータがハロゲンランプの場合には、電源電圧変化率に対して電流値や電力の変化率が一般的に以下の式に従うので注意する必要がある。
【００８９】
Ｆ/Ｆ0=(Ｖ/Ｖ0)Ｋ                     ・・・式８
ここで、Ｆ、Ｆ0は電源電圧変化前後の各特性値で電流や電力、Ｖ、Ｖ0は電源電圧の変化前後の値、Ｋは電球の構造によって多少変化する。一般的には、Ｆ、Ｆ0が電流の場合には、Ｋ＝０.５４、電力の場合には、Ｋ＝１.５４という乗数となる。
【００９０】
よって、各ヒータ毎に所定電圧を投入時に加熱ヒータに流れる電流値、消費電力が既知であれば、式８の関係式より電源電圧が変化した場合の電流値変化、消費電力変化がわかる。これにより制限デューティ値を各電源電圧に対して求めることで、電源電圧が変動した際の制限デューティ値内（但し、限界電流値Ｉlimit以下となるデューティ値）で加熱ヒータを制御することが可能となる。
【００９１】
以上の関係式を使用することで、逐次加熱ヒータに投入する電力の制限値を設け、連続プリントの後続のプリント加熱定着時に制限値を超えない範囲で電力供給することで、電源電圧変動に依らず過度なオーバーシュートや温度リップルを生じることがなくなる。ここで、本実施の形態では、先行するプリント時の消費電力を制限値としたが、加熱定着時の消費電力に若干の嵩上げをした値を後続プリント時の消費電力の制限値としても良い。
【００９２】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を説明する。本実施の形態の加熱定着装置の構成は、第１実施形態で示した図１あるいは図９と同様であるため、説明を省く。本実施の形態では、電源電圧変動等で定着部材の温調温度が目標温度より低く推移し、電源電圧が元に戻った際に、定着部材の温度を急速に元の目標温度に戻す。これにより、定着不良やコールドオフセットが発生する記録材枚数を極限まで減らす。さらに、定着部材の過度なオーバーシュートや温度リップルを抑制し、電源電圧復帰後には、記録材の定着ムラ等の不具合も防止する。
【００９３】
本実施の形態での加熱ヒータ通電制御のフローを図１０に示す。なお、図１０では、前記第１実施形態のフィルム加熱方式の図１の加熱定着装置を使用した際のフローを示す。なお、他の加熱定着装置であっても同様のフローを用いることで同様の効果が達成される。
【００９４】
図１０において、前記第１実施形態の図６と同様のフローについては説明を省く。図１０に示すように、加熱定着時に、目標温度Ｔ（Ｎ）と加熱ヒータ背面に設けた温度検知素子による検知温度Ｔとの差の絶対値が２℃以上かどうか判定する（Ｓ１０８）。そして、温度差が２℃以上の場合、ステップＳ１１３に進み、目標温度Ｔ（Ｎ）に対して検知温度Ｔが例えば１０℃以上低いか否かを更に判定する。目標温度Ｔ（Ｎ）に対して検知温度Ｔが例えば１０℃以上低い場合には、加熱ヒータへ通電する制限電流値を一時的にＩlimitまで引き上げる（Ｓ１１４）。つまり、電源電圧が元に復帰し、十分な電流を通電可能な状態であって、加熱ヒータが目標温度より所定温度以下の場合には、制限電流Ｉmaxを限界電流Ｉlimitまで引き上げる。これにより、加熱ヒータは急速に目標温度に戻るように電力投入される。但し、加熱ヒータが目標温度より所定温度低い温度（図１０では１０℃）を超えて、目標温度に近づいた場合には、以前決定された供給電流制限値Ｉmaxを上限として制限デューティ内の通電デューティで加熱ヒータへの通電を実施する（Ｓ１０９）。
【００９５】
ここで、図１０では、各プリント枚数毎に加熱ヒータ温度が目標温度に対してどの程度差があるか検出し、その温度差に応じて、制限電流値を決めている。しかし、加熱定着装置が低熱容量の場合、プリント間の紙間で制限電流値を限界電流値まで引き上げると紙間で急激に加熱ヒータが昇温し、目標温度を超えてしまうこともある。このような場合には、加熱ヒータの検知温度と目標温度を常時モニターすることが望ましい。そして、加熱ヒータが目標温度に対して所定温度以上に達した場合には、プリント動作のタイミングにかかわらず、制限電流値を先行のプリント時に決定した供給電流制限値Ｉmaxとして、制限電流値を変更することが望ましい。
【００９６】
以上により、電源電圧の変動に対して、特に電力不足状態となった電源電圧が復帰して電力が十分に足りる状態に戻ってから、加熱ヒータが目標温度まで復帰する時間が短縮される。そして、その間に発生する定着不良やコールドオフセット等の不具合を最小限に留めることが可能になる。
【００９７】
本実施の形態の図１０のフローに従って電源電圧変動があった場合の加熱ヒータ温度推移および加熱ヒータへの投入電力の推移を図７Ｂに示す。なお、実験に用いた加熱定着装置の構成は第１実施形態と同様であり、電源電圧の変動のさせ方も同様とした。
【００９８】
図７Ｂより、第１実施形態の図７Ａと比べて、前半の１~１７枚目までの加熱ヒータ温度推移および加熱ヒータ消費電力の推移は変わらないが、１８枚目以降の電源電圧復帰後の加熱ヒータ温度の復帰時間が本実施の形態の方が短くなっているのがわかる。これにより、前記第１実施形態では、１８枚目では定着不良、１９枚目では若干の定着不良が残っていたが、本実施の形態では、１９枚目では全く定着不良の発生もなく、１８枚目に若干の定着不良が残る程度であった。以上、本実施の形態では、加熱ヒータ温度が目標温度に対して所定温度以下の場合には、制限電流（制限デューティ）を一時的に増加させることで、復帰に要する時間を短縮することが可能となり、不具合を生じるプリント枚数を減らすことが可能となった。
【００９９】
（第３実施形態）
本発明の第３の実施の形態を説明する。本実施の形態を代表する画像形成装置および加熱定着装置は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【０１００】
第１実施形態では、初期目標温度を加熱ヒータ背面に設けた温度検知素子によって加熱ヒータ通電前に検知された検知温度に従って決定する方法を示している。しかし、例えば直前のプリントジョブで通紙された記録材の枚数やプリント間隔が異なれば、加熱定着装置全体の蓄熱量が異なる。また、画像形成装置の設置環境によっては、スタンバイ中における加熱定着装置の冷え方も異なるので、次回のプリントジョブに対して精度のよい目標温度を決定することは困難である。また、第１、第２実施形態では、連続プリント中の加熱ヒータへの制限電流値および制限デューティ値を決定する方法を示している。例えば直前にプリント動作があった場合には、加熱定着装置は十分に加熱された状態となっており、直後のプリント時に必要な電力は一般的に先行のプリント時より低くなる。よって連続プリントに限らず、加熱定着装置が十分に加熱された状態で次のプリント動作が開始される場合には、前回の制限電流値や制限デューティ値をそのまま制限値として利用することで、過度に加熱ヒータに電流を投入することがなくなる。これにより、オーバーシュートや温度リップルを抑えることが可能となる。
【０１０１】
特に初期オフセット電力を与えて加熱ヒータを立ち上げる場合、十分に加熱定着装置が蓄熱している場合には、初期オフセット電力でも過分に加熱することが可能になることがある。
【０１０２】
そこで、本実施形態では、本発明で使用する画像形成装置が電流検知回路５５を元にして電力を制御できることに着目し、次のような方法によって適切な定着目標温度の設定および制限デューティ値継続の判断を行う。
【０１０３】
本実施の形態における加熱ヒータ通電制御のフローを図１８を用いて説明する。なお使用した加熱定着装置は前記第１実施形態で示した構成と同一である。
【０１０４】
プリンタエンジン制御部６０がプリント信号を受け、加熱ヒータの通電要求を受信（Ｓ２０１）する。次に、前回プリント時に設定された制限電流値Ｉmaxや制限デューティ値Ｄmaxがあるかないかの判断を実施する（Ｓ２０２）。制限デューティ値Ｄmaxがない場合には、図１０におけるＳ１０２へ戻って制御を実施する。一方前回の制限デューティ値Ｄmaxがある場合には、通電前の加熱ヒータ温度Ｔ0を検知（Ｓ２０３）する。次いで加熱ヒータ２１にＤlimitに一定の掛け率を掛けたデューティ（一次デューティ＝Ｄ0と呼ぶ）でヒータを点灯し立ち上げる（Ｓ２０４）。例えばＤlimitに８０％の掛け率を乗じて電源電圧に依らず一定の電力で加熱ヒータを昇温させる。
【０１０５】
一次デューティＤ0はオフセット電力として投入するのではなく、実際の投入電力として点灯させ、ＰＩ制御は行わない。予め設定した目標温度より十分に低いレディ温度（＝ＴRD）まで、一次デューティＤ0でヒータを立ち上げる。例えばＴRD＝１７０℃と設定する。定着器が室温状態に冷えた状態であれば、レディ温度（＝１７０℃）に達するまで時間がかかり、ヒータオンからレディ温度到達までに投入した総電力量は多くなる。
【０１０６】
また反対に、定着器が十分に蓄熱した状態であれば、レディ温度到達までの時間は短くなる。そこで、加熱ヒータへの通電開始前の加熱ヒータ初期温度Ｔ０を検知（Ｓ２０３）し、さらに加熱ヒータオンからレディ温度到達までの時間ｔRDを検知（Ｓ２０５）する。また、ｔRDの間に加熱ヒータが昇温したスピードに応じて定着器の温まり具合を判断し初期オフセットデューティ値Ｉ（Ｓ２０６）および定着目標温度（Ｓ２０７）を決定する。具体的には加熱ヒータオンからレディ温度ＴRD到達までの昇温速度が６０℃/sec以上であれば目標温度を２００℃（初期オフセットＩ＝Ｄlimit×５０％）にする。一方、５０℃/sec以上６０℃/sec未満であれば２１０℃（初期オフセットＩ＝Ｄlimit×６０％）とする。更に、５０℃/sec以下であれば２２０℃（初期オフセットＩ＝Ｄlimit×７０％）と設定する。また、これと同時に前回のプリント時における制限電流および制限デューティ値を継続させるかどうかの判断を行う（Ｓ２０８、Ｓ２０９）。
【０１０７】
例えば、上記例の場合、加熱ヒータオンからレディ温度ＴRD到達までの昇温速度が５０℃/sec以上、かつ前回のプリント時の温調温度と同等以下の目標温度であれば制限電流値Ｉmaxおよび制限デューティ値Ｄmaxを継続して使用する（Ｓ２１０）。もしくは、前回プリント時の温調温度より高い目標温度になった場合には、制限電流値Ｉmaxおよび制限デューティ値Ｄmaxをキャンセルし（Ｓ２１３）、再度設定し直す。また、その後は図１０のＳ１０６以降に従って、レディ温度に到達後加熱ヒータはその温度を維持するためにＰＩ制御に移行し、記録材がニップに到達するタイミングに、レディ温度から定着目標温度に再立ち上げを行う。
【０１０８】
このタイミングにＳ２０６で決定した初期オフセットデューティＩで電力を再投入する。このとき、オフセット電力のデューティ値を各加熱定着装置の加熱状況に応じて変更する効果について説明する。すなわち、加熱定着装置が十分に蓄熱した状態からのプリント時の場合には、制限デューティ値を継続させるとともに上記のようにオフセット電力を低めに設定しておく等の方法を取ることもできる。これにより、次にプリントされるときに過剰なオフセットデューティで加熱し、オーバーシュートを起こすことを防止することが可能になる。
【０１０９】
なお本実施の形態では一次デューティＤ0を限界デューティＤlimitの８０％と決めたが、レディ温度までの立ち上がり時間をより短縮させたい場合は掛け率を増加させても良い。あるいは、レディ温度到達時のオーバーシュートを抑制する為には掛け率を減少させても良い。つまり、前回のプリント時の最後に決定された制限電流値や制限デューティ値の継続可否を判断する。これにより加熱定着装置が十分に加熱されている場合には、過剰な電力が加熱ヒータに投入されることによるオーバーシュートや大きな温度リップルの発生を防止する。
【０１１０】
（第１実施形態との比較）
第１実施形態のように、加熱ヒータ２１の温度を検知するサーミスタ２４によってプリント開始前のヒータ温度から、目標温度を決定し、制限電流値を再度設定し直す場合において、以下の２つの場合が考えられる。１つは、（１）定着器が冷めた状態から、１回目のジョブにおいて３枚の連続プリントを行い、ジョブ終了後ヒータの点灯が切れて７０秒後のサーミスタ温度が８０℃である場合である。２つめは、（２）同じく１回目のジョブにおいて５０枚の連続プリントを行い、ジョブ終了後２５０秒が経過してサーミスタ温度が８０℃である場合である。これらの場合について、次回プリントジョブにおける定着目標温度を同じように２００℃と設定して、定着後画像について比較を行った。画像の比較はハーフトーン画像を印字させ、印字面を手で擦った際の画像の定着度合いで比較してみた。結果は、（２）のほうは十分に定着して剥がれや擦れは無いのに対して、（１）の定着画像はハーフトーンが剥がれ、定着性が弱くなっていた。さらに、（２）の場合には、初期オフセット値が高めになり過ぎてプリント再開後の１枚目でのオーバーシュートが高くなってしまい、高温オフセットが発生してしまった。
【０１１１】
本実施の形態のヒータ立ち上げ制御を行い、前回のプリントにおける制限デューティ値を継続し、プリント開始した場合には、（１）のケースでは２回目のジョブにおいて加熱ヒータオンからレディ温度までの昇温速度は５０℃/sec以下であった。一方（２）のケースでは、レディ温度まで昇温速度は５５℃/secであった。これらは定着器の蓄熱状態の違いによる。以上の昇温速度の測定結果より、本実施の形態では（１）のケースでは２回目のジョブの目標温度は２２０℃と判断され、（２）のケースでは２１０℃と判断された。また、初期オフセットデューティ値はそれぞれＤlimitの７０%、６０%となり、蓄熱されている（２）のケースの方が低いオフセット電力となった。さらに、前回のプリント時の最後の制限電流値（実験では８.７Ａ）を（２）のケースでは継続させることで、制限電流値以上に加熱ヒータに電流が流れないため、異常に加熱されることなく、オーバーシュート、大きな温度リップルの発生もなかった。それぞれの場合において、プリント後の定着画像を比較すると、両者とも良好な定着性を示した。
【０１１２】
このように、一定の電力を投入し、レディ温度に到達するまでの昇温速度に応じて目標温度および前回プリント時の制限電流値および制限デューティ値を決定する。これにより、定着器の蓄熱度合いを正確に検知できるので、正確な目標温度設定、過度な電力投入防止が可能となる。
【０１１３】
（その他の実施形態）
上記例では、加熱ヒータ２１の立ち上げ時において、レディ温度まで一定の電力を投入して、レディ温度到達までの昇温速度を比較することによって目標温度/制限電流値の継続を決定した。しかし、例えば、加熱ヒータオンから、所定の初期オフセット電力を投入して、ＰＩ制御によってレディ温度まで立ち上げてもよい。この場合でも、レディ温度に達するまでにヒータ２１に投入した総電力量を検知し、総電力量を比較することで目標温度を決定しても同様の効果を得ることができる。つまり、加熱ヒータオンからＰＩ制御を開始し、実際にヒータを点灯しているデューティを積算すれば、総電力量としてどれだけ投入されたかが把握できる。つまり、定着器が冷めた状態であれば、レディ温度までに投入される総電力量が多くなるので、その場合は目標温度を高く設定し、かつ前回プリントの制限電流値クリアすればよい。逆にレディ温度に到達するまでに投入される総電力量が少なければ、目標温度を低く設定し、前回プリントの制限電流値を継続して投入電力に制限を加えればよい。
【０１１４】
また、その他に以前のプリント履歴や、前回プリントからの経過時間、画像形成装置が設置されている環境の温度情報（図２の１９を利用）等により加熱定着装置の蓄熱状況を把握し、目標温度設定や、制限電流値の継続を決定する方法であっても良い。これにより、前回プリント時からの経過時間が所定時間経過した後は制限電流値をクリアする単純な方法でも本目的をある程度達成することが可能になる。
【０１１５】
通常使用時における加熱定着装置の蓄熱状況を把握する手段を有すれば、その情報を元に定着部材の目標温調温度を決定することができる。前回プリント時における制限電力以内で制御することにより、次回プリント時にオーバーシュートの発生や大きな温度リップルの発生を防止し、記録材上のトナー画像をより最適な温調温度で均一に加熱定着することが可能となる。
【０１１６】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。
【０１１７】
なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するプログラムを、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置が、供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１１８】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。
【０１１９】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスクがある。また、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などがある。
【０１２０】
その他、クライアントＰＣのブラウザを用いてインターネットサイトに接続し、本発明に係るプログラムそのもの、もしくは更に自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードするという利用方法もある。また、本発明に係るプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明の範疇に含まれる。  また、本発明に係るプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布してもよい。所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【０１２１】
また、プログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【０１２２】
さらに、ＰＣの機能拡張ユニットに備わるメモリに本発明に係るプログラムが書き込まれ、そのプログラムに基づき、その機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行なう場合も、本発明の範疇に含まれる。
【０１２３】
（実施形態の効果）
上記のように、加熱定着装置の定着部材と加圧部材との間の定着ニップ部に、先行の未定着画像が形成された記録材を狭持搬送中であって、温調される加熱部材あるいは定着部材が目標温調温度付近を推移する場合に、加熱部材への投入電力を制限電力とする。そして、この制限電力を、後続のプリント時の投入電力上限とすることで、電源電圧が下降、上昇した際に、過剰に加熱部材に電力が投入されることがなくなる。これにより、プリント時のオーバーシュートや温度リップルが抑えられる。よって、定着ムラや高温オフセットの発生を防止することが可能になる。
【０１２４】
また、温調される加熱部材あるいは定着部材が目標温度より異様に高い温度に推移することがないため、サーモスイッチ等のサーモプロテクタの設定温度に不必要にマージンを設ける必要がなくなるため、加熱部材暴走時の応答性を向上させることができる。
【０１２５】
また、加熱定着装置の定着ニップ部に記録材が介在している状態で、温調される定着部材あるいは加熱部材が目標温度より所定温度以上低い温度で推移している場合には、制限電力を解除する。これにより、電源電圧が十分に電力を供給可能になったときに、加熱部材あるいは定着部材を早急に目標温度まで戻すことが可能になるため、定着不良やコールドオフセット等の不具合の発生枚数を極限まで減少させることができる。
【０１２６】
また、加熱部材の昇温速度や所定タイミングでの積算電力量に応じて加熱定着装置の蓄熱度合いを検知することが可能になり、前回プリント時の制限電力値以下で制御するか制限電力値をクリアして制御するかを決定する。従って、特に加熱定着装置が十分に蓄熱している場合には、前回プリント時の制限電力値を継続させ、今回プリント時のオーバーシュートの発生や温度リップルを抑えることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る加熱定着装置の断面概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の断面概略図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態に係る加熱ヒータの表面側（定着ニップ側）の一部切欠き断面図である。
【図３Ｂ】本発明の第１実施形態に係る加熱ヒータの裏面側（ステイホルダー側）の一部切り欠き断面図である。
【図３Ｃ】図３ＢのＣ面でカットした場合の加熱ヒータの拡大横断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る加熱ヒータの駆動制御ブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置および加熱ヒータの駆動制御ブロック図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る加熱ヒータ制御フローである。
【図７Ａ】本発明の第１実施形態に係る加熱ヒータ温度および電力の推移グラフである。
【図７Ｂ】本発明の第２の実施の形態に係る加熱ヒータ温度および電力の推移グラフである。
【図８】本発明の第１実施形態に係る加熱ヒータの駆動制御ブロック図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係る加熱定着装置の断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る加熱ヒータ制御フローである。
【図１１】前提技術に係る加熱定着装置の断面図である。
【図１２】前提技術に係る加熱ヒータ通電時の電流波形を示すグラフである。
【図１３】前提技術に係る加熱ヒータ制御フローである。
【図１４】前提技術に係る加熱ヒータ温度推移グラフである。
【図１５】前提技術に係る加熱ヒータ供給電力推移グラフである。
【図１６】前提技術に係る加熱ヒータ通電デューティ推移グラフである。
【図１７】前提技術に係る加熱ヒータ温度および電力の推移グラフである。
【図１８】本発明の第３実施形態に係る加熱ヒータ制御フローである。
【符号の説明】
【０１２８】
２１・・・加熱ヒータ
２３・・・定着フィルム
２４・・・温度検知素子
３０・・・加圧ローラ
４３・・・通電発熱抵抗層
５５・・・電流検知回路
５６・・・定着制御部
６０・・・エンジン制御部
【図１】
2008065002.tif 000004
【図２】
2008065002.tif 000005
【図３Ａ】
2008065002.tif 000006
【図３Ｂ】
2008065002.tif 000007
【図３Ｃ】
2008065002.tif 000008
【図４】
2008065002.tif 000009
【図５】
2008065002.tif 000010
【図６】
2008065002.tif 000011
【図７Ａ】
2008065002.tif 000012
【図７Ｂ】
2008065002.tif 000013
【図８】
2008065002.tif 000014
【図９】
2008065002.tif 000015
【図１０】
2008065002.tif 000016
【図１１】
2008065002.tif 000017
【図１２】
2008065002.tif 000018
【図１３】
2008065002.tif 000019
【図１４】
2008065002.tif 000020
【図１５】
2008065002.tif 000021
【図１６】
2008065002.tif 000022
【図１７】
2008065002.tif 000023
【図１８】
2008065002.tif 000024