(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体に形成された現像剤像を加熱するためのヒータであって、電流を流すことで発熱するヒータを有し、
記録媒体に形成された現像剤像を加熱することで、現像剤像を記録媒体に定着させる定着装置において、
電源から前記ヒータに供給される電力を制御する制御部と、
前記ヒータに流れる電流値を検知する電流値検知部と、を有し、
前記制御部は、記録媒体に形成された現像剤像を加熱する際の温度まで前記ヒータの温度を昇温させる工程において、その定着装置に実際に用いられる前記ヒータの抵抗値と、前記ヒータに供給される電力の目標値とに基づいて、前記電力の目標値が前記ヒータの抵抗値に拘わらず一定になるように前記ヒータに流す電流の目標値を設定し、前記電流値検知部によって検知された電流値が前記電流の目標値となるように、前記電源から前記ヒータへの出力を制御することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
定着装置に実際に用いられる前記ヒータの抵抗値は、製造される際に予め測定されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
定着装置に実際に用いられている前記ヒータの抵抗値を測定する測定部を有し、
定着装置に実際に用いられる前記ヒータの抵抗値は、所定のタイミングで前記測定部によって予め測定されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記測定部は、定着装置が設けられる画像形成装置が、画像形成動作を開始する指示を受けたときに、前記ヒータの抵抗値を測定することを特徴とすることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記ヒータに流す電流の目標値をＩとし、前記ヒータで消費される電力の目標値をＰとし、前記ヒータの抵抗値をＲとした場合に、前記ヒータに流す電流の目標値Ｉは、Ｉ＝√（Ｐ／Ｒ）であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項６】
前記制御部が、前記ヒータに流れる電流が目標値になるように制御する場合、
前記ヒータに始めに流れる電流値は固定値であり、
前記制御部は、前記ヒータに始めに流れる電流値から目標値に近づくように電流値を制御することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項７】
フィルム部材と、
前記フィルム部材を前記ヒータに押圧する加圧部材と、を有し、
前記フィルム部材が前記加圧部材によって前記ヒータに押圧されることで、前記加圧部材と前記フィルム部材とによってニップ部が形成され、
記録媒体に形成された現像剤像は、前記ニップ部において、前記フィルム部材を介して前記ヒータによって加熱されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項８】
前記フィルム部材は無端状であり、
前記ヒータは、前記フィルム部材の内周面に接触し、
前記加圧部材は、前記フィルム部材の外周面に接触し、
記録媒体に形成された現像剤像は、前記フィルム部材の外周面と前記加圧部材との前記ニップ部において加熱されることを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
【請求項９】
前記ヒータの温度を検知するためのセンサを有し、
前記制御部は、前記ヒータによって記録媒体が加熱されている状態において、前記センサを用いて検知された温度が目標温度になるように前記ヒータの温度を制御することを特徴とする請求項７または８に記載の定着装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の定着装置を有し、
前記定着装置によって現像剤像が記録媒体に定着することで、記録媒体に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体に形成された現像剤像を記録媒体に定着させる定着装置と、現像剤を用いて記録媒体に画像を形成する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置では、感光ドラムに形成されたトナー像がシートに転写され、トナー像が転写されたシートは定着装置によって加熱・加圧される。それにより、シートにトナー像が定着する。ここで、従来、定着装置には、トナー像が転写されたシートを加熱するための加熱ローラと、シートを加熱ローラに押し当てる加圧ローラとが設けられている。そして、加熱ローラと加圧ローラとのニップ部においてシートが挟持搬送されることでシートにトナー像を定着させていた。
【０００３】
ここで、特許文献１に開示される技術では、定着装置は、電流が流れることで発熱するヒータと、ヒータと摺動しながら移動する可撓性を有する定着フィルムと、定着フィルムを介してシートをヒータに押し当てる加圧ローラとを有している。また、定着フィルムは無端状のフィルムであり、定着フィルムの内周面とヒータとが摺動する。そして、定着フィルムと加圧ローラとのニップ部をシートが通過することで、シートに転写されたトナー像が加熱・加圧され、シートにトナー像が定着する。
【０００４】
特許文献１に開示されるような定着装置では、熱容量が低いヒータが用いられることが多い。そのため、加熱ローラが用いられる定着装置よりも、消費される電力が少なくなり、ヒータが昇温するのにかかる時間が短縮される。一方、定着フィルムが用いられる定着装置では、ヒータには、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなどのセラミックスが用いられる。具体的には、セラミックスで形成された基板上に発熱体が配置され、基板の裏面（定着フィルムと摺動する面）に、ヒータの温度を検知するサーミスタなどの検温素子が設けられている。そして、検温素子が検知した温度に基づき、発熱体を昇温させるための電力値を制御している。
【０００５】
ここで、ヒータを昇温させるための方式としては、ヒータに一定の電圧を印加する方式（以下、定電圧方式とする）と、ヒータに一定の電流を印加する方式（以下、定電流方式とする）がある。定電圧方式では、各国地域の商用電源の電圧（例えば、日本であれば１００Ｖ）がヒータに印加され、ヒータの温度が所定の温度まで上がる。
【０００６】
また、近年では、ヒータが昇温する時間を短縮するため、定着装置において大量の電力が消費されている。そして、商用電源の電圧を用いて大量の電力を得るために、ヒータの抵抗値は低くなっている傾向にある。しかし、画像形成装置が使用されるオフィスや一般家庭などでは、コンセントから画像形成装置に供給される電流は所定の値に制限されており、電流値が閾値を超えてしまうとブレーカが作動し、コンセントから画像形成装置に流れる電流が遮断されてしまう。Ｖ＝ＩＲの関係により、ヒータの抵抗を低くした場合、定電圧方式では、画像形成装置に流れる電流が閾値を超えてしまうことがある。そこで、特許文献２に開示される技術では、ヒータに印加される電流を一定にする定電流方式を採用している。これにより、画像形成装置を使用中にブレーカが落ちてしまうことを抑制している。
【０００７】
また、近年、ヒータが昇温する時間を短縮すること以外に、定着装置で消費される電力を抑えることが要求されている。ここで、定着装置においては、画像形成装置がスタンバイ状態にあるところから、ヒータの温度を昇温するときに最も多くの電力が消費される。
そのため、ヒータの温度を昇温させるときに必要な電力を少なくすることができれば、定着装置において消費される電力を少なくすることができる。言い換えれば、ヒータの温度を昇温させるときに余分な電力を消費しなければ、定着装置において消費される電力を少なくすることができる。ここで、ヒータに流れる電流値を電流値Ｉとし、ヒータの抵抗値を抵抗値Ｒとした場合、定着フィルムを用いた定着装置では、定電流方式を採用した場合、ヒータを昇温させるために消費される電力値ＰはＰ＝Ｉ２×Ｒとなる。
【０００８】
しかしながら、ヒータを製造する過程でヒータの抵抗値はばらついてしまう。具体的には、多数のヒータの抵抗値において、抵抗値の中心値に対して±７％の範囲でヒータの抵抗値がばらついてしまうことがある。そのため、多数のヒータでは、ヒータの抵抗値がそれぞれ異なることにより、ヒータの抵抗値もそれぞれ異なってしまう。この場合、ヒータを昇温させるために必要な電力はヒータの抵抗値に比例するため、抵抗値のばらつきの下限値（例えば、中心値から−７％の値）においてヒータにおける消費電力が最も小さくなる。一方、抵抗値のばらつきの上限値（例えば、中心値から＋７％の値）においてヒータにおける消費電力が最も大きくなる。
【０００９】
ここで、ヒータの昇温が完了するまでの時間を所望の時間内にするためには、ヒータの抵抗値が低い場合（消費電力が高い場合）であっても、ヒータの抵抗値が高い場合（消費電力が低い場合）に合わせた電流をヒータに流す必要がある。つまり、従来では、ヒータの抵抗値が高い場合に合わせた電流をヒータに流しているため、ヒータの抵抗値が低い場合、必要以上の電力がヒータに供給されてしまっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献２】特開２００６−０３９０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、定着装置において、ヒータの抵抗値のばらつきにかかわらず、ヒータに供給される電力を適正値にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明である定着装置は、
記録媒体に形成された現像剤像を加熱するためのヒータであって、電流を流すことで発熱するヒータを有し、
記録媒体に形成された現像剤像を加熱することで、現像剤像を記録媒体に定着させる定着装置において、
電源から前記ヒータに供給される電力を制御する制御部と、
前記ヒータに流れる電流値を検知する電流値検知部と、を有し、
前記制御部は、記録媒体に形成された現像剤像を加熱する際の温度まで前記ヒータの温度を昇温させる工程において、その定着装置に実際に用いられる前記ヒータの抵抗値と、前記ヒータに供給される電力の目標値とに基づいて、前記電力の目標値が前記ヒータの抵抗値に拘わらず一定になるように前記ヒータに流す電流の目標値を設定し、前記電流値検知部によって検知された電流値が前記電流の目標値となるように、前記電源から前記ヒータへの出力を制御することを特徴とする。
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明である画像形成装置は、
上記定着装置を有し、
前記定着装置によって現像剤像が記録媒体に定着することで、記録媒体に画像を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、定着装置において、ヒータの抵抗値のばらつきにかかわらず、ヒータに供給される電力を適正値にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１に係る画像形成装置の概略断面図
【図２】実施例１に係る加熱装置の概略断面図
【図３】実施例１に係る加熱装置における電気回路を示す図
【図４】実施例１に係るヒータの断面図
【図５】抵抗発熱体の抵抗値と発熱体で消費される電力との関係を示す図
【図６】抵抗発熱体に印加される電流が制御される流れを示すフローチャート
【図７】抵抗発熱体の抵抗値と抵抗発熱体に流れる電流との関係を示す図
【図８】ヒータを昇温させる際のヒータの温度の変化を示す図
【図９】実施例２に係る加熱装置における電気回路を示す図
【図１０】抵抗発熱体に印加される電流が制御される流れを示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に図面を参照して本発明の実施形態を例示する。ただし、実施形態に記載されている構成部品の寸法や材質や形状や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などにより適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施形態に限定する趣旨ではない。
【００１７】
（実施例１）
以下、図面を参照して実施例１について説明する。
（１）画像形成装置の構成について
図１は、実施例１に係る画像形成装置１００の概略断面図である。本実施例に係る画像形成装置１００は、電子写真技術を利用したレーザープリンタである。ここで、画像形成装置１００で用いられる最大サイズの用紙の幅はＡ４サイズ（紙幅：２１０ｍｍ）である。画像形成装置１００において、感光ドラム１０１は、図１における反時計回りに、所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動する。なお、本実施例では、画像形成装置１００のプロセススピードは３００ｍｍ／ｓｅｃとなっている。
【００１８】
帯電ローラ１０２は、感光ドラム１０１の表面を帯電させる。具体的には、帯電ローラ１０２は、感光ドラム１０１の表面が所定の極性・電位になるように、感光ドラム１０１を一様に帯電させる。レーザースキャナ１０３は、不図示のイメージスキャナ・コンピュータなどの外部機器から入力される画像情報に応じて、帯電した感光ドラム１０１の表面にレーザを照射する。具体的には、レーザースキャナ１０３は、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に応じて、オン／オフに変調されたレーザを感光ドラム１０１に照射する。これにより、感光ドラム１０１の表面において、レーザが照射された部分の電荷が除去され、画像情報に応じた静電潜像が形成される。
【００１９】
現像装置１０４は現像スリーブ１０４ａを有している。そして、現像スリーブ１０４ａから感光ドラム１０１の表面にトナーが供給されることで、感光ドラム１０１上の静電潜像が、現像剤像としてのトナー像として現像される。ここで、レーザープリンタの場合、一般的に、レーザが照射された部分にトナーが付着することでトナー像が形成される。このような現像方式を反転現像方式という。
【００２０】
また、給紙カセット１０９には、記録媒体としての記録材Ｓが積載・収納されている。そして、給紙ローラ１０８が、給紙スタート信号に基づいて、給紙カセット１０９内の記
録材Ｓを一枚ずつ給紙する。給紙カセット１０９から給紙された記録材Ｓは、搬送ローラ１１０やレジストローラ１１１などによって、シートパス１１２を通って、感光ドラム１０１に向かって搬送される。記録材Ｓは、転写ローラ１０６と感光ドラム１０１とのニップ部に所定のタイミングで搬送される。転写ローラ１０６と感光ドラム１０１はニップ部において接触している。すなわち、感光ドラム１０１上のトナー像の先端部がニップ部に到達するタイミングと、記録材Ｓの先端部がニップ部に到達するタイミングとが一致するように、レジストローラ１１１によって記録材Ｓが搬送されるタイミングが調整される。
【００２１】
ニップ部に搬送された記録材Ｓは、ニップ部において感光ドラム１０１と転写ローラ１０６とによって挟持・搬送される。そして、そのタイミングで、転写ローラ１０６には、不図示の転写バイアス印加電源から所定の転写電圧（転写バイアス）が印加される。転写ローラ１０６には、トナーの極性と逆極性の転写バイアスが印加され、ニップ部において、感光ドラム１０１の表面に形成されたトナー像が記録材Ｓの表面に静電的に転写される。
【００２２】
トナー像が転写された記録材Ｓは、感光ドラム１０１の表面から分離され、その後、シートパス１１３を通り、定着装置としての加熱装置１０７に搬送される。加熱装置１０７によって記録材Ｓが加熱・加圧されることで、トナー像が記録材Ｓに定着する。一方、トナー像が転写された後に感光ドラム１０１上に残留した残留トナーや紙粉などは、クリーニング装置１０５によって除去される。その後、感光ドラム１０１は、再び、記録材Ｓに画像を形成するために使用される。一方、加熱装置１０７を通過した記録材Ｓは、シートパス１１４を通り、排紙口から排紙トレイ１１５上に排出される。
【００２３】
ここで、転写ローラ１０６は、一般的に、ＳＵＳやＦｅなどの芯金上に、カーボンやイオン導電性フィラーなどで１×１０６〜１×１０１０Ω程度に調整された半導電性のスポンジ弾性層が設けられることで形成される。本実施例では、転写ローラ１０６については、芯金の周りに、同心一体に、ＮＢＲゴムと界面活性剤などを反応させ、導電性を有する弾性層をローラ状に成形した。本実施例に係る画像形成装置１００では、このようなイオン導電系の転写ローラ１０６が用いられている。なお、転写ローラ１０６の抵抗値は、１×１０８〜５×１０８Ωとなっている。
【００２４】
（２）加熱装置１０７
次に、本実施例に係る加熱装置１０７について説明する。本実施例では、加熱装置１０７は、フィルム加熱方式の加熱装置となっている。図２は、実施例１に係る加熱装置１０７の概略断面図である。本実施例に係る加熱装置１０７は、特開平４−４４０７５〜特開平４−４４０８３号公報、特開平４−２０４９８０〜特開平４−２０４９８４号公報などに開示されているテンションレスタイプの加熱装置である。
【００２５】
このテンションレスタイプのフィルム加熱方式の加熱装置では、耐熱性フィルムは、エンドレスベルト状または円筒状となっている。また、耐熱性フィルムの周方向において、耐熱性フィルムの少なくとも一部は、常に、テンションフリー（テンションが加わらない状態）となっている。また、耐熱性フィルムは、加圧部材の回転駆動力で回転駆動するようになっている。
【００２６】
本実施例において、ステー１は、ヒータ３を保持する部材であって、フィルム部材としてのフィルム２をガイドする部材である。また、ステー１は、耐熱性・剛性を有する部材である。ヒータ３は、セラミックヒータであり、ステー１の下面に、ステー１の長手方向に延びて保持されている。フィルム２は、エンドレス（円筒状）の耐熱性フィルムであり、フィルムガイド部材（ヒータ３を含む）であるステー１に外嵌されている。このエンドレス・耐熱性のフィルム２の内周長は、ステー１の外周長よりも、例えば、３ｍｍ程度大
きくしてある。そのため、フィルム２は、ステー１に対して遊嵌されていることになる。
【００２７】
ここで、ステー１は、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、液晶ポリマーなどの高耐熱性樹脂や、これらの樹脂とセラミックス、金属、ガラスなどとの複合材料などで形成されている。本実施例では、ステー１は、液晶ポリマーによって形成されている。また、フィルム２の膜厚は、熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下２０μｍ以上となっている。また、フィルム２は、耐熱性のあるＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰなどの単層フィルム、あるいは、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳなどのフィルムの外周面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰなどがコーティングされた複合層フィルムである。本実施例では、フィルム２は、膜厚が約５０μｍのポリイミドフィルムの外周面にＰＴＦＥがコーティングされることで形成されている。また、フィルム２の外径は３０ｍｍとした。
【００２８】
加圧部材としての加圧ローラ４は、ヒータ３との間にフィルム２を介して圧接ニップ部Ｎ（定着ニップ部）を形成し、フィルム２を回転駆動させる役割を有している。加圧ローラ４は、芯金４ａと、弾性体層４ｂと、最外層の離形層４ｃとから構成されている。また、加圧ローラ４は、不図示の軸受け手段・付勢手段によって、所定の押圧力で、フィルム２を介して、ヒータ３の表面に押圧されている。本実施例では、芯金４ａはアルミで形成され、弾性体層４ｂはシリコーンゴムで形成されている。また、離形層４ｃは、厚さが約５０μｍのＰＦＡのチューブである。加圧ローラ４の外径は２４ｍｍであり、弾性体層４ｂの厚さは約３ｍｍである。
【００２９】
また、加圧ローラ４は、駆動系Ｍの駆動力によって、図２の矢印方向に所定の周速度で回転駆動する。加圧ローラ４が回転駆動することで、圧接ニップ部Ｎにおいて、フィルム２の外周面と加圧ローラ４との摩擦力によって、フィルム２に回転力が伝達される。これにより、圧接ニップ部Ｎにおいてフィルム２の内周面とヒータ３の表面とが密着・摺動しながら、フィルム２は、ステー１の周りを、図２の矢印方向に、加圧ローラ４の周速度とほぼ同じ周速度で従動回転する。
【００３０】
（３）ヒータ３
次に、本実施例に係るヒータ３について説明する。図３は、実施例１に係る加熱装置１０７における電気回路を示す図である。図４は、実施例１に係るヒータ３の断面図である。ヒータ３は、記録材Ｓの搬送方向ａと直交する方向に延びる細長い耐熱性・絶縁性・良熱伝導性の基板７と、基板７の表面（フィルム２と摺動する面）側に配置された発熱体としての抵抗発熱体６とを有している。また、ヒータ３は、抵抗発熱体６が配置された面を保護する耐熱性のオーバーコート層８と、抵抗発熱体６の長手方向の両端部に設けられた給電用電極９と給電用電極１０とを有している。また、ヒータ３は、低熱容量のヒータである。
【００３１】
ここで、抵抗発熱体６を形成する場合、銀パラジウム・ガラス粉末（無機結着剤）・有機結着剤を混練して調合したペーストを、スクリーン印刷によって基板７上に形成する。また、本実施例に係る抵抗発熱体６について、幅は３ｍｍであり、長さは２２２ｍｍであり、厚さは約１０μｍとなっている。また、本実施例では、抵抗発熱体６の抵抗値（給電用電極９と給電用電極１０との間の抵抗値）の中心値は８Ωとなっている。抵抗発熱体６の抵抗値の公差については後ほど詳細に説明する。
【００３２】
基板７は、耐熱性・絶縁性を有し、例えば、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなどのセラミックス材料によって形成されている。本実施例では、基板７として、幅９ｍｍ・長さ２７０ｍｍ・厚さ１ｍｍの酸化アルミニウム基板が用いられている。また、オーバーコート層８は、抵抗発熱体６をオーバーコートする層であり、ヒータ３の表面と抵抗発熱
体６との電気的な絶縁性を確保するとともに、ヒータ３の表面とフィルム２との摺動性を確保している。本実施例では、オーバーコート層８として厚さ約５０μｍの耐熱性ガラス層を用いた。また、給電用電極９と給電用電極１０は、厚さが約１０μｍであり、銀のスクリーン印刷パターンによって形成されている。給電用電極９と給電用電極１０は、抵抗発熱体６に電力を供給するために設けられているため、給電用電極９と給電用電極１０の抵抗値は、抵抗発熱体６の抵抗値に対して十分低くなっている。
【００３３】
センサとしてのサーミスタ５は、ヒータ３の温度を検知するために設けられた検温素子である。本実施例では、サーミスタ５として、ヒータ３から分離した外部当接型のサーミスタを用いている。サーミスタ５は、例えば、支持体上に設けられた断熱層の上に固定されており、ヒータ３の下側（フィルム２と摺動しない面側）に所定の加圧力で押圧されている。本実施例では、支持体として高耐熱性の液晶ポリマーが用いられ、断熱層としてセラミックスペーパーを積層したものが用いられている。また、サーミスタ５は、制御部および記憶部としてのＣＰＵ１１に接続されている。
【００３４】
ここで、ヒータ３は、抵抗発熱体６とオーバーコート層８とが設けられた面が下向きに露呈するようにステー１の下面側に固定・配置されている。これにより、ヒータ３の全体の熱容量を熱ローラ方式に比べて低くすることができ、画像形成動作を素早くスタートさせることができる。また、ヒータ３は、抵抗発熱体６の長手方向の両端部の給電用電極９と給電用電極１０とに電力が供給され、抵抗発熱体６が長手方向の全長に渡って発熱することで昇温する。
【００３５】
そして、ヒータ３が昇温したことがサーミスタ５によって検知され、サーミスタ５の出力がＡ／Ｄ変換されてＣＰＵ１１に取り込まれる。ＣＰＵ１１に取り込まれた情報に基づいて、トライアック１２によって、抵抗発熱体６に供給される電力の位相・波数などが制御されることで、ヒータ３の温度が制御される。すなわち、サーミスタ５によって検知された温度が所定の設定温度より低い場合にヒータ３が昇温するように、また、設定温度より高い場合にヒータ３が降温するように、抵抗発熱体６に供給される電力が制御される。これにより、ヒータ３の温度は、トナー像を記録材Ｓに定着させる際に一定に保たれる。なお、本実施例では、トライアック１２によって、ＡＣ電源１３から抵抗発熱体６に供給される電力の位相が制御され、電力の出力が０〜１００％まで１．２５％刻み（８１段階）で変化することができる。ここで、ＡＣ電源１３は、いわゆる商用電源である。電力の出力が１００％の場合、抵抗発熱体６に流れる電流も１００％となる。また、トナー像を記録材Ｓに定着させる際のヒータ３の温度は２００℃に制御されている。
【００３６】
そして、ヒータ３が目標温度まで昇温し、加圧ローラ４の回転によってフィルム２の周速度が定常化した状態において、記録材Ｓが、フィルム２と加圧ローラ４との圧接ニップ部Ｎに搬送される。そして、圧接ニップ部Ｎにおいて、加圧ローラ４によって記録材Ｓがフィルム２と共に挟持・搬送されることで、ヒータ３の熱がフィルム２を介して記録材Ｓに付与される。これにより、記録材Ｓ上の未定着トナー像Ｔが記録材Ｓに定着する。その後、圧接ニップ部Ｎに搬送された記録材Ｓは、フィルム２から分離されて搬送される。なお、電流値検知部としての電流検知回路１６は、抵抗発熱体６に流れる電流値を検出する回路である。電流検知回路１６で検出された電流値は、Ａ／Ｄ変換され、ＣＰＵ１１に取り込まれる。
【００３７】
ここで、本実施例に係る画像形成装置１００のプロセススピード（３００ｍｍ／ｓｅｃ）では、トナー像が記録材Ｓに良好に定着するためには、抵抗発熱体６の抵抗値の中心値を８Ωにする必要があった。しかし、一定の電圧を抵抗発熱体６に印加してヒータ３の温度を上昇させる場合、抵抗発熱体６に流れる電流が、家庭用のコンセントから供給可能な電流値を超えてしまう可能性がある。よって、本実施例では、家庭用のコンセントから供
給可能な電流値を超えないように、抵抗発熱体６に流れる電流値が電流検知回路１６によって常に監視されている。そして、抵抗発熱体６に流れる電流値が目標の電流値Ｉ（目標値Ｉ）となるように、抵抗発熱体６に流れる電流値がＣＰＵ１１によって一定に制御されている。
【００３８】
なお、電流検知回路１６は、ヒータ３の温度を上昇させるときだけでなく、記録材Ｓが加熱・加圧されているときにも、抵抗発熱体６に流れる電流値を監視している。これにより、抵抗発熱体６に流れる電流値が目標の電流値Ｉを超えないように、常に、抵抗発熱体６に流れる電流値の上限が制限されている。ここで、本実施例では、ヒータ３の温度を上昇させるとき以外では、抵抗発熱体６に流れる電流値の上限値を１１．５Ａとしている。従来では、抵抗発熱体６に流れる目標の電流値Ｉを固定値としていたが、本実施例では、画像形成装置１００において実際に使用される抵抗発熱体６の抵抗値を予め測定し、目標の電流値Ｉを、抵抗発熱体６の抵抗値に応じて設定している。以下、本実施例と従来例とを比較し、本実施例の効果について説明する。
【００３９】
まず、従来例について説明する。従来例において、画像形成装置と加熱装置の構成は本実施例と全く同じものとし、ヒータ３の温度を上昇させるときに抵抗発熱体６に流れる電流の目標値を電流値Ｉ１としている。従来例においても、抵抗発熱体６に流れる電流は一定となっているため、ヒータの抵抗をＲとした場合、ヒータ３の温度を上昇させるときに抵抗発熱体６で消費される電力はＩ１２×Ｒ（Ｗ）となる。
【００４０】
また、従来例では、画像形成装置ごとで抵抗発熱体６の抵抗値が製造上の理由によりばらついている（例えば、抵抗値の中心値に対して±７％以内のばらつきがある）。そのため、抵抗発熱体６に流す電流を一定とする場合、抵抗発熱体６で消費される電力は、画像形成装置ごとで異なってしまっている。ここで、本実施例と従来例では、抵抗発熱体６の抵抗値について、製造上のバラツキの公差を±７％としている。ヒータ３の温度を上昇させるときに抵抗発熱体６で消費される電力は、抵抗発熱体６の抵抗値に比例する。
【００４１】
そのため、抵抗発熱体６の抵抗値が下限値７．４４Ω（８Ω−７％）である場合、抵抗発熱体６で消費される電力が最も小さくなり、そのときの電力値Ｐ１は９８４Ｗとなる。一方、抵抗発熱体６の抵抗値が上限値８．５６Ω（８Ω＋７％）である場合、抵抗発熱体６で消費される電力が最も大きくなり、そのときの電力値Ｐ３は１１３２Ｗとなる。また、抵抗発熱体６の抵抗値が中心値８．０Ωである場合、抵抗発熱体６で消費される電力値Ｐ２は１０５８Ｗとなる。
【００４２】
図５は、抵抗発熱体６の抵抗値と抵抗発熱体６で消費される電力との関係を示す図である。図５では、従来例は波線で示されており、抵抗発熱体６の抵抗値と抵抗発熱体６で消費される電力とは比例関係にある。ここで、所定のファーストプリントアウトタイムを達成するために、一般的に、加熱装置１０７は、抵抗発熱体６で消費される電力が小さい場合でも所定の時間内にヒータ３が加熱されるように設計されている。なお、ファーストプリントアウトタイムとは、プリンタがウォームアップを開始してから最初の１枚が印刷されるまでの時間のことをいう。よって、抵抗発熱体６で消費される電力が電力値Ｐ１（最小値）であっても、所定のファーストプリントアウトタイムを達成するように加熱装置１０７は設計されている。
【００４３】
次に、本実施例について説明する。本実施例では、加熱装置１０７におけるヒータ３の抵抗値を加熱装置１０７の製造時に測定しておき、その測定値をＣＰＵ１１内のメモリに記憶させている。ここで、ヒータ３の抵抗値の測定については、ヒータ３単体で測定してもよいし、加熱装置１０７または画像形成装置１００の製造が完成した後に測定してもよい。なお、ヒータ３の抵抗値が記憶される部分はＣＰＵ以外であってもよい。
【００４４】
図６は、抵抗発熱体６に印加される電流が制御される流れを示すフローチャートである。図６を用いて、本実施例に係る抵抗発熱体６に印加される電流が制御される流れについて説明する。ここで、抵抗発熱体６に印加される電流は、例えば、不図示の記憶部に記録されたコンピュータプログラムをＣＰＵ１１が実行することで制御される。まず、画像形成装置１００がプリント信号を受信すると、ＣＰＵ１１に記憶されたヒータ３の抵抗値に応じて、抵抗発熱体６で消費される電力が常にＰ１（＝９８４Ｗ）となるように、抵抗発熱体６に流す電流値Ｉが導出される（ステップＳ１０１）。つまり、ヒータ３の抵抗値を抵抗値Ｒとした場合、Ｐ＝Ｉ２Ｒ（Ｉ＝√（Ｐ／Ｒ））の関係から、以下の式を用いて電流値Ｉを導出する。
Ｉ＝√（Ｐ１／Ｒ）      ・・・（式１）
【００４５】
次に、固定の電力（例えば、５０％の出力）をヒータ３に供給し（ステップＳ１０２）、このときにヒータ３に流れる電流値を電流検知回路１６で測定する。そして、電流検知回路１６で測定された電流値と、ステップＳ１０１で導出した電流値Ｉとを比較する（ステップＳ１０３）。電流検知回路１６で測定された電流値が電流値Ｉより小さい場合は、抵抗発熱体６に供給する電力を増加させ、電流検知回路１６で測定された電流値が電流値Ｉより大きい場合は、抵抗発熱体６に供給する電力を減少させる（ステップＳ１０４）。そして、電流検知回路１６で測定された電流値が電流値Ｉに近い値に収束したら、抵抗発熱体６に供給する電力値を維持する（ステップＳ１０５）。その後、所定の条件（例えば、サーミスタ５が検知した温度が２００℃（定着時の温度）に到達したこと）を満たした場合、ヒータ３の温度の立ち上げを終了し、記録材Ｓを加熱するための温度の制御に移行する（ステップＳ１０６）。
【００４６】
ここで、ステップＳ１０２において、抵抗発熱体６に印加される電流の固定値は、計算によって求めた値であってもよい。商用電源の電圧（コンセントの電圧）は地域によって決まっているので、例えば、日本向けの画像形成装置１００については、抵抗発熱体６に印加される電圧の最大値は１００Ｖちょうどであると推定する。そして、予め測定したヒータ３の抵抗値と電流値Ｉとから、ヒータ３に供給する電力を計算しておく。電圧値と抵抗値が分かれば、電力の出力値の１００％の値を計算できる（例えば、電圧が１００Ｖで抵抗が８Ωである場合、電力の出力値の１００％の値は１２５０Ｗ）ので、電流値Ｉを流すための電力値も計算することができる。そして、このように計算された電力値を、ステップＳ１０２において抵抗発熱体６に供給される電力の値とする。このように、抵抗発熱体６に供給される電力を予め求めておけば、抵抗発熱体６に流れる電流値が最初から電流値Ｉに近い値となるため、ステップＳ１０３において、短時間で、抵抗発熱体６に流れる電流値を電流値Ｉに収束させることができる。
【００４７】
図７は、抵抗発熱体６の抵抗値と抵抗発熱体６に流れる電流との関係を示す図である。図７では、従来例が波線で示され、本実施例が実線で示されている。上述した通り、従来例では、電流値Ｉは固定の電流値Ｉ１（＝１１．５Ａ）となっており、本実施例では、電流値Ｉは（式１）から計算される。本実施例では、電流値Ｉは抵抗発熱体６の抵抗値に比例するため、抵抗発熱体６の抵抗値が下限値７．４４Ω（８Ω−７％）である場合に電流値Ｉが最も大きくなる（Ｉ１＝１１．５Ａ（従来例の電流値Ｉと同じ））。一方、抵抗発熱体６の抵抗値が上限値８．５６Ω（８Ω＋７％）である場合に電流値Ｉが最も小さくなる（電流値Ｉ３＝１０．７Ａ）。また、抵抗発熱体６の抵抗値が中心値８Ωである場合、抵抗発熱体６に印加される電流値Ｉ２は１１．１Ａとなる。
【００４８】
ここで、図５には、本実施例に係る抵抗発熱体６に供給される電力が実線で示されてい
る。本実施例では、ヒータ３の抵抗値によらず、抵抗発熱体６に供給される電力が常に電力値Ｐ１（＝９８４Ｗ）であるとともに、従来例のように、ファーストプリントアウトタイムを満たすようにヒータ３を昇温させることができる。一方、従来例では、例えば、ヒータ３の抵抗値が中心値である場合、ヒータ３に供給される電力値は電力値Ｐ２（＝１０５８Ｗ）であり、目標の電力値Ｐ１（＝９８４Ｗ）よりも７４Ｗ（＝Ｐ２−Ｐ１）余分となっている。抵抗発熱体６に印加される電流が一定である場合、従来例では、ヒータ３の抵抗値の下限値に合わせて、抵抗発熱体６に印加される電流値を設定していた。そのため、ヒータ３の抵抗値が中心値や上限値だった場合には、ヒータ３には余分な電力が供給されていた。一方、本実施例では、ヒータ３には必要最低限の電力のみが供給されるため、ヒータ３を昇温させるための電力を節約することができる。
【００４９】
図８は、ヒータ３を昇温させる際のヒータ３の温度の変化を示す図である。図８では、ヒータ３の抵抗値が中心値である場合に、常温から２００℃（定着時の温度）までヒータの温度を昇温させたときのヒータ３の温度変化を示している（従来例：波線、本実施例：実線）。従来例と本実施例では、所定のファーストプリントアウトタイムが満たされるように、共に、ヒータ３に電流が印加されてから１１ｓｅｃ後に記録材Ｓが加熱装置１０７に搬送されている。ここで、ヒータ３に電流が印加されてから１１ｓｅｃ後に記録材Ｓが加熱装置１０７に搬送され、トナー像の定着性や画像の品質を維持するためには、ヒータ３に電流が印加されてから１０ｓｅｃまでにヒータ３の温度が２００℃に到達している必要がある。本実施例と従来例ではこの条件も満たしている。
【００５０】
本実施例では、ヒータ３の抵抗値が中心値である場合、ヒータ３に印加される電流値Ｉは１１．１Ａであり、ヒータ３に供給される電力値Ｐ１は９８４Ｗ（一定値）である。また、ヒータ３の温度が目標温度（２００℃）に到達するまで時間Ｔ１は、ヒータ３に電流が印加されてからちょうど１０ｓｅｃとなっている。一方、従来例では、ヒータ３の抵抗値が中心値である場合、ヒータ３に印加される電流値Ｉは１１．５Ａであり、ヒータ３に供給される電力は１０５８Ｗ（＞Ｐ１）である。また、ヒータ３の温度が目標温度に到達するまでの時間Ｔ２は、ヒータ３に電流が印加されてから７ｓｅｃ（＜Ｔ１）となっている。従来例と本実施例を比較すると、従来例では、余分な時間が３ｓｅｃ（Ｔ２−Ｔ１）あり、その分、ヒータ３において消費される電力が多くなってしまう。なお、従来例において、ヒータ３の抵抗値が中心値より大きい場合には、ヒータ３において消費される電力がさらに多くなってしまう。
【００５１】
上述したように、本実施例では、所定のファーストプリントアウトタイムを満たすように、ヒータ３に電流を印加し始めてから１１ｓｅｃ後に、記録材Ｓを加熱装置１０７に搬送させている。ここで、この「１１ｓｅｃ」という時間は、給紙カセット１０９から加熱装置１０７までの記録材Ｓの搬送距離、画像形成装置１００のプロセススピード、レーザースキャナ１０３内のモータが定常速度で回転するまでの時間などによって決まる。したがって、従来例において、ヒータ３が目標温度に昇温するまでの時間が本実施例よりも早い場合であっても、ヒータ３が昇温するまでの時間以外の制約があるため、記録材Ｓが加熱装置１０７に搬送されるまでの時間を早くすることはできない。例えば、Ｔ２＝７ｓｅｃであったとしても、記録材Ｓが加熱装置１０７に搬送されるまでの時間を８ｓｅｃにすることはできない。ファーストプリントアウトタイムを早くすることはできない。
【００５２】
また、ヒータ３の抵抗値の公差を小さくすることができれば、従来例と本実施例において、ヒータ３を昇温させるための消費電力の差を小さくできるとも考えられる。しかし、本実施例では、抵抗発熱体６はスクリーン印刷で基板７上に設けられている。具体的には、ペースト状の抵抗発熱体６を基板７に擦りつけることで、抵抗発熱体６は基板７上に形成されている。スクリーン印刷で抵抗発熱体６を形成した場合、抵抗発熱体６の抵抗値や厚さがばらついてしまうことがある。そのため、ヒータ３の抵抗値の公差は±７％程度は
必要であると考える。
【００５３】
以上のように、本実施例では、加熱装置１０７に実際に用いられるヒータ３の抵抗値が予め測定され、実際に用いられるヒータ３の抵抗値に基づいてヒータ３に流す電流の目標値が設定される。そして、ヒータ３に流れる電流が目標値になるように制御される。これにより、加熱装置１０７に実際に用いられるヒータ３に応じて、ヒータ３に供給される電力が決まるため、必要以上の電力がヒータ３に供給されることを抑制することができる。
【００５４】
（実施例２）
次に、実施例２について説明する。ここで、本実施例において、実施例１と同一の機能を有する部分については、同一の符号を付すことでその説明を省略する。実施例１では、ヒータ３の抵抗値は、加熱装置１０７と画像形成装置１００の製造時に測定され、記憶媒体などに予め固定値として記憶されている。一方、本実施例では、ヒータ３の抵抗値は画像形成動作（プリント動作）を開始する前に測定され、測定された抵抗値に応じて、抵抗発熱体６に流れる電流値Ｉが変化する。
【００５５】
図９は、実施例２に係る加熱装置１０７Ａにおける電気回路を示す図である。なお、実施例２に係るヒータ３は、実施例１に係るヒータ３と同じである。また、実施例２に係るヒータ３に流れる電流を制御する方式・構成は実施例１と同じである。ここで、実施例２では、加熱装置１０７Ａには、測定部としての抵抗検知回路１４が設けられている。抵抗検知回路１４は、ヒータ３の抵抗値を検知する電気回路であり、ヒータ３における給電用電極９と給電用電極１０に接続されている。また、スイッチ１５は、抵抗検知回路１４と給電用電極９との間に設けられており、通常時にはＯＦＦとなっている。抵抗検知回路１４が抵抗値を測定する原理は市販されているテスターと同じであり、抵抗発熱体６に微小な電流を流し、電圧が降下する値から抵抗発熱体６の抵抗値を決定する。
【００５６】
図１０は、抵抗発熱体６に印加される電流が制御される流れを示すフローチャートである。図１０を用いて、抵抗発熱体６に印加される電流が制御される流れについて説明する。図１０において、まず、画像形成装置１００がプリント信号を受信すると、ヒータ３に電流が流れる前にスイッチ１５がＯＮとなり、ヒータ３の抵抗値が抵抗検知回路１４によって測定される。そして、測定されたヒータ３の抵抗値がＣＰＵ１１内のメモリに記憶される（ステップＳ２０１）。その後、ヒータ３の抵抗値の検知が終了したら、スイッチ１５がＯＦＦとなり、ヒータ３に電流が流れ始める。ここで、ヒータ３に電流が流れているときにスイッチ１５をＯＦＦにするのは、抵抗検知回路１４側に電流が流れないようにするためである。
【００５７】
次に、ステップＳ２０１で測定されたヒータ３の抵抗値に応じて、ヒータ３に供給される電力が常にＰ１（＝９８４Ｗ）になるように、ヒータ３を昇温させる際にヒータ３に印加する電流値Ｉを計算する（ステップＳ２０２）。つまり、ヒータ３の抵抗値を抵抗値Ｒとして、上記の式１を用いて電流値Ｉを計算する。次に、固定の電力（例えば５０％の出力）をヒータ３に供給し（ステップＳ２０３）、そのときにヒータ３に流れる電流値を電流検知回路１６によって測定し、ステップＳ２０２において求めた電流値Ｉと比較する（ステップＳ２０４）。そして、測定した電流値が電流値Ｉよりも小さい場合は、ヒータ３に供給する電力を増加し、測定した電流値が電流値Ｉよりも大きい場合は、ヒータ３に供給する電力を減少させる（ステップＳ２０５）。測定した電流値が電流値ＩとなるまでステップＳ２０４は繰り返される。このようにしてヒータ３に流れる電流値が電流値Ｉに近い値に収束したら、ヒータ３に流れる電流値を維持する（ステップＳ２０６）。そして、所定の条件（例えば、サーミスタ５が測定した温度が定着時の温度に到達した場合）を満たしたら（ステップＳ２０７、Ｙｅｓ）、ヒータ３の温度を昇温させる制御を終了し、記録材Ｓに画像を形成するために画像形成装置１００の動作を制御する。
【００５８】
なお、本実施例において、ステップＳ２０２以降のステップは、実施例１におけるＳ１０１以降のステップと全く同じである。実施例１では、ヒータ３の抵抗値は、画像形成装置１００の製造時に測定された固定値である。一方、本実施例では、ヒータ３の抵抗値は、画像形成装置１００が画像形成動作を開始する度に測定される。ここで、ヒータ３の抵抗値は、画像形成装置１００が使用される雰囲気温度、ヒータ３に電流を流す際のヒータ３の温度、画像形成装置１００によって画像が形成された記録材Ｓの枚数などに影響する。そのため、ヒータ３の抵抗値は、製造時に測定された値から変化する場合がある。本実施例では、画像形成動作が実行される度にヒータ３の抵抗値が設定されるため、実施例１に比べ、必要以上の電力がヒータ３に供給されることをより抑制することができる。
【００５９】
以上のように、本実施例では、実施例１と同様に、加熱装置１０７Ａに実際に用いられるヒータ３に応じて、ヒータ３に供給される電力が決まるため、必要以上の電力がヒータ３に供給されることを抑制することができる。
また、本実施例では、加熱装置１０７Ａには、加熱装置１０７Ａに実際に用いられているヒータ３の抵抗値を測定する抵抗検知回路１４が設けられている。そして、加熱装置１０７Ａに実際に用いられるヒータ３の抵抗値は、所定のタイミングで抵抗検知回路１４によって予め測定される。そのため、画像形成装置１００が使用される雰囲気温度、ヒータ３に電流を流す際のヒータ３の温度、画像形成装置１００によって画像が形成された記録材Ｓの枚数などによらず、ヒータ３に流れる電流の目標値を設定することができる。
また、本実施例では、抵抗検知回路１４は、加熱装置１０７が設けられる画像形成装置１００が、画像形成動作を開始する指示を受けたときにヒータ３の抵抗値を測定する。実際に電力が供給される直前にヒータ３の抵抗値が測定されるため、ヒータ３に供給される電力量をより抑えることができる。
【００６０】
なお、各実施例において、加熱装置１０７は、フィルム２を用いて記録材Ｓを加熱しているが、必ずしもこれに限られることはない。加熱装置１０７は、ヒータ３などを用いて記録材Ｓを加熱する装置であれば特にその構成は限定されない。
また、実施例２において、抵抗検知回路１４は、加熱装置１０７が設けられる画像形成装置１００が、画像形成動作を開始する指示を受けたときに、ヒータ３の抵抗値を測定する。しかし、必ずしもこれに限られることはない。例えば、抵抗検知回路１４は、画像形成動作を開始する指示を所定回数受けた場合にヒータ３の抵抗値を測定してもよい。
また、各実施例において、抵抗検知回路１４は加熱装置１０７内に設けられているが、必ずしもこれに限られることはない。例えば、抵抗検知回路１４は、画像形成装置１００内において、加熱装置１０７の外部に設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
３…ヒータ、１１…ＣＰＵ、１３…ＡＣ電源、１６…電流検知回路、１０７…加熱装置、Ｓ…記録材
【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】
0006771945.tif 000008
【図８】
0006771945.tif 000009
【図９】
0006771945.tif 000010
【図１０】
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