(57)【要約】【課題】オン・オフ制御中に発生するフリッカを許容範囲に抑制し、複数のランプの併用による温度制御の不具合を解消し、単一の設定温度に収束させる。【解決手段】目標温度ｔｔを中心として、高温側、低温側に各２段階の温度領域を設定し、電力段階を高温側ではそれぞれ−１、低温側はそれぞれ＋１とし、極端な電力段階の増減をしない電力制御としたため、電流値の変化が少なく、フリッカの発生を軽減する。また、常に目標温度ｔｔに収束するように制御され、単純に領域で電力段階を絶対的に決めていた制御方法において、記録材料２６に奪われる熱量の変化率によって、収束位置（温度）が変化するような不具合を解消することができる。さらに、温度領域ｔｈｌ、ｔｌｈでは、今回判別された温度領域と前記目標温度領域以外の領域に出てから再度この温度領域に戻らない限り、電力段階を維持することで、電力の振幅を抑える。【選択図】　　　図２
2004126275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に帯電露光された潜像画像にトナーを供給して顕像化し、当該像担持体から記録材料へトナー像を転写する画像形成装置に用いられ、当該記録材料へ所定の熱量を与えることでトナー像を記録材料上に定着させる画像形成装置用定着装置であって、
前記記録材料の搬送経路の一部を形成すると共に、当該記録材料を挟持しするヒートローラと、
前記ヒートローラ内に収容され、互いに直列に接続された熱源としての複数のランプと、
前記複数のランプを少なくとも主群と副群に区分して、主群と副群の両方或いは主群のみを通電・非通電するように切り替え可能な切替手段と、
前記複数のランプの点灯、消灯を制御して、少なくともオフ、ローパワー、フルパワーの３段階の電力段階で温度制御する温度制御手段と、
を有する画像形成装置用定着装置。
【請求項２】
３段階の電力段階を選択することで、ヒートローラの表面温度を制御する温度制御方法であって、
予め前記ヒートローラの目標温度領域を設定すると共に、当該目標温度領域を中心として、高温側及び低温側のそれぞれに温度領域を設定し、
現在のヒートローラの表面温度を検出して、検出温度が属する領域を判別し、判別したそれぞれの領域において、１段階単位で電力段階を増減することで、前記記録材料に伝達される熱量に基づく温度変化とのバランスをとり、
前記検出温度を目標温度領域に収束させるように制御することを特徴とする定着装置の温度制御方法。
【請求項３】
前記温度領域を、前記高温側及び低温側のそれぞれで２つの領域に分類し、
今回判別された領域が目標温度領域に近い側の領域で、かつ当該今回判別された温度領域と前記目標温度領域以外の領域に出てから再度この温度領域に戻らない限り、電力段階を維持することを特徴とする請求項２記載の定着装置の温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体上に帯電露光された潜像画像にトナーを供給して顕像化し、当該像担持体から記録材料へトナー像を転写する画像形成装置に用いられ、当該記録材料へ所定の熱量を与えることでトナー像を記録材料上に定着させる画像形成装置用定着装置及びその温度制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画像形成装置等において、トナー像が転写された記録材料に対して定着処理を行うための定着装置では、ヒートローラを熱源によって加熱し、このヒートローラに記録材料を接触させながら搬送するようになっている。熱源としては、前期ヒートローラに内蔵したハロゲンランプ等のランプの発熱が適用されることが多く、以下、熱源を定着ランプという。
【０００３】
定着ランプは、ヒートローラの表面温度を所定の温度に維持するべく、オン・オフ制御される。ここで、定着ランプは、点灯開始時のオン時、並びに温度制御中のオン時の突入電流によってフリッカを発生させ得る要因となっている。
【０００４】
定着ランプの突入電流を制限する手段としては、点灯開始時に直列に抵抗を接続し、この抵抗によって突入電流を緩和することが考えられる。
【０００５】
ところが、上記温度制御中のオン・オフ制御は、頻繁に実行されるため、繰り返される突入電流を抑制するために、大きな発熱に耐え得る抵抗が必要となる。
【０００６】
特に、画像形成装置の１つである、大型図面用の複写機等では、大電力（８００Ｗ〜１７００Ｗ）であるため、フリッカ対策として適用する抵抗も数百ワットの電力となる抵抗が必要となり、大型となる。このため、抵抗自体の発熱も大きく、装置内の雰囲気温度の過熱や電力の無駄な消費を招き、許容レベルを超える場合もあり得る。
【０００７】
また、先行技術として、ヒートローラの中に直列に２つのランプを配置し、適宜ランプの使用本数を選択し、ウォームアップ時のみ論じた提案がなされている（特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特願平１１−２３３２３５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１では、２本のランプのフリッカ対策のための選択時期やオン・オフ制御について詳細な説明がない。このため、運転開始時における突入電流の抑制はある程度予測できるものの（抵抗挿入方式に類似）、運転時における頻繁なオン・オフ制御中におけるフリッカを許容範囲に抑制するための制御方法について、何ら記載がない。
【００１０】
本発明は上記事実を考慮し、大電力の熱源を用いて定着処理を行う場合に、この定着処理のための設定温度を維持するためのオン・オフ制御中に発生するフリッカを許容範囲に抑制することができる画像形成装置用定着装置を得ることが目的である。
【００１１】
また、上記目的に加え、複数のランプの併用による温度制御の不具合（温度制御時に２レベルに収束してしまう）を解消し、単一の設定温度に収束させることができる定着装置の温度制御方法を得ることが目的である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本出願の第１の発明は、像担持体上に帯電露光された潜像画像にトナーを供給して顕像化し、当該像担持体から記録材料へトナー像を転写する画像形成装置に用いられ、当該記録材料へ所定の熱量を与えることでトナー像を記録材料上に定着させる画像形成装置用定着装置であって、前記記録材料の搬送経路の一部を形成すると共に、当該記録材料を挟持しするヒートローラと、前記ヒートローラ内に収容され、互いに直列に接続された熱源としての複数のランプと、前記複数のランプを少なくとも主群と副群に区分して、主群と副群の両方或いは主群のみを通電・非通電するように切り替え可能な切替手段と、前記複数のランプの点灯、消灯を制御して、少なくともオフ、ローパワー、フルパワーの３段階の電力段階で温度制御する温度制御手段と、を有している。
【００１３】
第１の発明によれば、１群のランプによってヒートローラの温度制御を可能とする場合、大電力が必要となるため、この１群のランプのオン時に突入電流が発生する。温度制御はオン・オフ制御によってなされるため、装置稼動開始はもちろん、装置稼動中においてフリッカが発生する。
【００１４】
そこで、ランプのオン時には、前記主群ランプに対して別途直列に接続した副群のランプを同時にオンする。例えば、同一の電力の２群ランプを直列接続して同時にオンすると、その電流は、１群のみのランプの点灯時の電流の１／２となる。
【００１５】
より具体的に示せば、５００Ｗ（定格１００Ｖ）のランプを１００Ｖで点灯すると、５Ａの電流が流れるため、ランプの抵抗Ｒは２０Ωとなる（Ｗ＝Ｉ２Ｒ）。
【００１６】
一方、５００Ｗ（定格１００Ｖ）のランプを直列に２本連結し、１００Ｖで点灯すると、ランプ抵抗Ｒが２０Ω＋２０Ω＝４０Ωであるため、電流は２．５Ａとなる（なお、各群のランプはそれぞれ１２５Ｗで点灯する）。
【００１７】
これにより、電流を抑制することができるため、突入電流も軽減することができる。
【００１８】
また、第１の発明では、フリッカ対策として追加したランプを熱源としても利用し、温度制御手段では、オフ、ローパワー、フルパワーの３段階の電力段階を設定して、温度制御するようにした。このような温度制御により、オーバーシュートを軽減できる、並びにオン・オフ回数を減らすことができる。例えば、２本のランプを直列に接続した場合、オン時は全て２本同時に点灯するローパワーとし、必要に応じてオン、或いは１本のみを点灯するフルパワーに切り替えるようにすればよい。
【００１９】
本出願の第２の発明は、３段階の電力段階を選択することで、ヒートローラの表面温度を制御する温度制御方法であって、予め前記ヒートローラの目標温度領域を設定すると共に、当該目標温度領域を中心として、高温側及び低温側のそれぞれに温度領域を設定し、現在のヒートローラの表面温度を検出して、検出温度が属する領域を判別し、判別したそれぞれの領域において、１段階単位で電力段階を増減することで、前記記録材料に伝達される熱量に基づく温度変化とのバランスをとり、前記検出温度を目標温度領域に収束させるように制御することを特徴としている。
【００２０】
また、上記第２の発明において、前記温度領域を、前記高温側及び低温側のそれぞれで２つの領域に分類し、今回判別された領域が目標温度領域に近い側の領域で、かつ当該今回判別された温度領域と前記目標温度領域以外の領域に出てから再度この温度領域に戻らない限り、電力段階を維持することを特徴とする。
【００２１】
第２の発明によれば、定着用の加熱源としてのランプを２群に分け（以下、それぞれの群を１本として説明する。）、電力段階としてオフ、ローパワー（２本点灯）、フルパワー（１本点灯）を設定した場合（直列接続であるため、１本点灯の方が電力は大きくなる。）、従来の温度制御では、目標温度を中心として、温度センサによるヒートローラの表面温度との差に比例して、一義的に電力段階を設定して温度制御を行うのが一般的である。すなわち、目標温度を中心として、高温側、低温側に２段階の領域を設定し、各領域での電力段階を定めておく。
【００２２】
ヒートローラ表面温度が、どのような状況（変化率）で領域に侵入しようが、当該領域に前記予め定められた電力段階に切り替える。
【００２３】
ところが、このような温度制御は、記録材料に奪われる（伝達される）熱量による温度変化率を考慮していない。
【００２４】
例えば、現在の温度が目標温度より低温側に２領域分離れているとフルパワーで加熱制御されるものとする（条件）。この場合、奪われる熱量が大きい場合は目標温度よりも低温側に１つの領域でローパワーとなる。このとき、奪われる熱量の方がローパワーの電力段階で付与する熱量よりも大きいため、温度上昇するまでには至らず、実際の温度は、目標温度よりも１領域目と２領域目の境界に収束することになる（図７の実線参照）。
【００２５】
一方、同じ条件で奪われる熱量が小さい場合は温度が目標温度を超えて、目標温度よりも高温側に２つ分離れた領域まで到達する。その後、電力段階はオフとなり温度低下が始まるが、目標温度よりも１つ高温側の領域は、ローパワーでの加熱設定であり、このローパワーの電力段階で付与する熱量が奪われる熱量を上回るため、実際の温度は、この１つ目の領域と２つ目の領域との境界に収束してしまうことになる（図７の鎖線参照）。
【００２６】
そこで、第２の発明では、目標温度を中心として、少なくとも高温側、低温側のそれぞれを２つの領域に分類し、当該高温側と低温側の各領域を現在の温度ステップに対する１段階単位での増減領域として設定しておき、検出したヒートローラ表面温度に基づいて判別された領域での１段階単位で増減した電力段階で加熱する。
【００２７】
すなわち、各領域が絶対電力として電力段階を定めるのではなく、現在の電力段階に対して１つ増減するように制御する。従って、同じ領域であっても、例えば、電力段階の増加の場合、現在がオフであればローパワーに切り替わり、現在がローパワーであればフルパワーに切り替わることになる。
【００２８】
このような、相対的な制御を実行することで、実際の温度は、記録材料に奪われる熱量に関わらず、目標温度付近に収束することになり、安定した温度制御を行うことができる。
【００２９】
また、温度領域を高温側及び低温側でそれぞれ２つの領域を設けた場合、今回判別された領域が目標温度領域に近い側の領域で、かつ当該今回判別された温度領域と前記目標温度領域以外の領域に出てから再度この温度領域に戻らない限り、電力段階を維持することで、電力の振幅を小さくすることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１には、本実施の形態に係る画像形成装置１０の構成が示されている。
【００３１】
画像形成装置１０は、上部に配設されたメインユニット１２と、メインユニット１２の下部に位置する２段のロール紙供給部１４、１６とからなる。
【００３２】
メインユニット１２の内部には、感光体ドラム１７が設けられ、この感光体ドラム１７の周囲に走査光学系１８、帯電部２０、現像器２２、剥離ユニット２４が設けられている。
【００３３】
メインユニット１２の図１の右端部に突出するように挿入トレイ２５が設けられ、この挿入トレイ２５から手差しで挿入される記録材料２６は、ローラ対２８及びガイド板３０等で構成される搬送路に沿ってメインユニット１２内へ送られる。また、前記ロール紙供給部１４、１６には、それぞれ２対のロール紙２６Ｒが装填されており、このロール紙２６Ｒから供給される記録材料２６は、ローラ対３２及びガイド板３４等で構成される搬送路に沿ってメインユニット１２内へ送られ、感光体ドラム１７の上流側で前記挿入トレイ２５からの搬送路と合流している。
【００３４】
合流した搬送路３６は、記録材料２６を略水平状態で案内搬送し、感光体ドラム１７の下部接線方向に沿って通過させるようになっている。なお、ロール紙供給部１４、１６からの供給される記録材料２６は、メインユニット１２へ送られる手前でカッタ３８、４０によって所定の長さにカットされた状態で、メインユニット１２へ送り出されるようになっている。
【００３５】
走査光学系１８は、感光体ドラム１７に画像出力データに基づくＬＥＤ光を照射し、転写ロール４２との間で挟持搬送される画像を記録材料２６に画像出力する構成となっている。
【００３６】
感光体ドラム１７と転写ロール４２との挟持によってトナー画像が転写された記録材料２６は、搬送ベルト４４を介して定着部４６へ送り出される。
【００３７】
定着部４６には、一対のローラ４８、５０が設けられ、その一方（本実施の形態では、上面（トナー像形成面に対向）がヒートローラ４８となっている。
【００３８】
ヒートローラ４８には、図２に示される如く、熱源としての一対のハロゲンランプ５４が収容されており、このハロゲンランプ５４の点灯時の発熱によってヒートローラ４８の表面が加熱され、記録材料２６がこのヒートローラ４８と対向するローラ５０との間に挟持搬送されることで、加熱、加圧してトナーを記録材料２６に定着させる構成である。
【００３９】
定着部４６を通過した記録材料２６は、搬送ローラ対５２に挟持されて、装置外へ排出される。
【００４０】
図２には、ヒートローラ４８の内部に設けた熱源としてのハロゲンランプ５４の制御系が示されている。
【００４１】
ヒートローラ４８には一対のハロゲンランプ５４が収容されている。これらは、それぞれヒートローラ４８の軸線と略平行に、互いに並設されており、図２の上部側がメインランプ５４Ａとしての役目を有しており、下部側がサブランプ５４Ｂとしての役目を有する。
【００４２】
メインランプ５４Ａの一端部（図２の左端部）は電源回路５６の一方の出力端５６Ａに接続されている。また、メインランプ５４Ａの他端部（図２の右端部）はリレー回路５８の第１の接点５８Ａに接続されている。切替回路５８のコモン端子５８Ｂは、前記電源回路５６の他方の出力端５６Ｂに接続されており、これにより、切替回路５８の接触子５８Ｃが前記第１の接点５８Ａに切り替わっているときに、電源回路５６を介して交流電源６０から所定の電力が供給されるようになっている。
【００４３】
なお、メインランプ５４Ａは、１７００Ｗ（定格２４０Ｖ）であり、電源回路５６からはＡＣ１００Ｖの電圧が印加されることで、１７００Ｗの消費電力（電流値約７．１Ａ）で点灯する（ＦＵＬＬ　ＰＯＷＥＲ）。なお、このときの電流は約７．１Ａとなる。
【００４４】
前記メインランプ５４Ａに並設されたサブランプ５４Ｂは、その一端部（図２の左端部）が切替回路５８の第２の接点５８Ｄに接続されている。また、サブランプ５４Ｂの他端部（図２の右端部）は、前記メインランプ５４Ａの他端部（図２の右端部）に接続されている。これにより、切替回路５８の接触子５８Ｃが前記第２の接点５８Ｄに切り替わっているときには、メインランプ５４Ａとサブランンプ５４Ｂとが直列接続された回路となって、電源回路５６を介して交流電源６０から所定の電力が供給されるようになっている。
【００４５】
なお、サブランプ５４Ｂは、８５０Ｗ（定格２４０Ｖ）であり、電源回路５６からはＡＣ２４０Ｖの電圧が印加されることで、直列接続された一対のハロゲンランプ５４（メインランプ５４Ａとサブランプ５４Ｂ）は、それぞれ約１９０Ｗと３８０Ｗの消費電力（電流値約２．４Ａ）で点灯する（ＬＯＷ　ＰＯＷＥＲ）。
【００４６】
また、前記第１の接点５８Ａ及び第２の接点５８Ｄの間には、オープン状態の第３の接点５８Ｅが設けられており、この第３の接点５８Ｅに接触子５８Ｃが切り替わったときは、ハロゲンランプ５４はオフ状態となる（ＯＦＦ）。
【００４７】
すなわち、本実施の形態では、オフ（ＯＦＦ）、ローパワー（ＬＯＷ　ＰＯＷＥＲ）、フルパワー（ＦＵＬＬ　ＰＯＷＥＲ）の３段階の電力段階を選択的に設定することができるようになっている。
【００４８】
前記ヒートローラ４８の表面近傍には、温度センサ６２が取り付けられている。温度センサ６２の信号線は、コントローラ６４に接続されている。このコントローラ６４は、前記切替回路５８に接続され、接触子５８Ｃの切替指示信号を送信するようになっている。また、コントローラ６４は、電源回路５６に接続されており、主電源の管理を行う。
【００４９】
上記構成のハロゲンランプ５４の制御系では、温度センサ６２からのヒートローラ５４表面の温度に基づき、コントローラ６４のメモリに予め記憶された目標温度との温度差に基づいて、前記リレー回路５８へ切替信号を送出し、３段階制御によってヒートローラ４８の表面温度の管理を行っている。
【００５０】
ここで、図３及び図４には、ヒートローラ４８表面温度に基づく、切替回路５８の接触子５８Ｃの切替制御パターンが示されている。
【００５１】
本実施の形態では、目標温度ｔｔを中心として、高温側に２段階の温度領域ｔｈｈ、ｔｈｌ、低温側に２段階の温度領域ｔｌｈ、ｔｌｌを設けている。また、目標温度ｔｔは、所定の許容範囲６６を設けており、その上限レベルを超えたら高温側の温度領域とし、下限レベルを超えたら低温側の温度領域としている。この許容範囲６６は、境界付近での温度変動による頻繁な温度制御（オン・オフ）を軽減するためのヒステリシスとしての役目を持つ。
【００５２】
ここで、温度センサ６２によって検出されたヒートローラ４８の表面温度ｔが、目標温度ｔｔ並びにその許容範囲６６にある場合には、現在の電力段階が維持される。
【００５３】
高温側における目標温度ｔｔに遠い側の温度領域ｔｈｈでは、温度センサ６２による温度検出度に、電力段階を１つずつ減少させる。また、低温側における目標温度ｔｔに遠い側の温度領域ｔｌｌでは、温度センサ６２による温度検出の度に、電力段階を１つずつ増加させる。
【００５４】
一方、低温側における目標温度ｔｔに近い側の温度領域ｔｌｈでは、当該温度領域ｔｌｈに到達したときは電力段階を１つ増加するが、この温度領域ｔｌｈを維持している間は、電力段階の増加を行わないように制御が実行される。電力段階の切り替えは、現在がオフ状態であればローパワー状態に電力段階を切り替える（接触子５８Ｃの第３の接点５８Ｅから第２の接点５８Ｄへの切り替え）。また、現在がローパワー状態であればフルパワー状態に電力段階を切り替える（接触子５８Ｃの第３の接点５８Ｄから第１の接点５８Ａへの切り替え）。なお、現在がフルパワー状態であれば、これを維持する。
【００５５】
この制御は、高温側における目標温度ｔｔに近い側の温度領域ｔｈｌにおいても同様に実行され、当該温度領域ｔｈｌに到達したときは電力段階を１つ減少するが、この温度領域ｔｈｌを維持している間は、電力段階の減少を行わないような制御がなされる。
【００５６】
上記制御を行うことで、オフ状態からフルパワー状態へ直接移行することがなく、突入電流の抑制が可能である。
【００５７】
また、ヒートローラ４８では、本来の目的が記録材料２６の加熱であるため、記録材料２６のサイズや厚み、種類及びスタンバイやランニング状態によって単位時間に奪われる熱量が異なる。すなわち、大サイズであればあるほど、奪われる熱量が大きいため、急速に温度が低下することになる。
【００５８】
本実施の形態では、このような記録材料２６に起因する温度変化率の変動があっても、各領域において１段ずつの電力段階の切り替えを行っているため、ヒートローラ４８の表面の実際の温度ｔは、目標温度ｔｔ或いはその許容範囲６６の近傍に収束するように制御される。
【００５９】
以下に本実施の形態の作用を説明する。
【００６０】
ヒートローラ４８は、装置稼動中において、目標温度ｔｔを維持するべく、ハロゲンランプ５４のオン・オフ制御による温度制御がなされる。このとき、メインランプ５４Ａの他に、上記フリッカー対策のために付加したサブランプ５４Ｂを併用し、このオン・オフ制御に起因するフリッカーの発生を軽減する温度制御が実施されている。
【００６１】
また、装置の稼動開始時では、ヒートローラ４８の表面温度を急速に上げるべく、オフ状態からフルパワーでハロゲンランプ５４を点灯する必要がある。しかし、オフ状態からフルパワーでハロゲンランプ５４を点灯すると、突入電流が大きく、フリッカーが発生する。
【００６２】
しかし、本実施の形態では、３段階の電力を１段ずつ変化させているので、稼動開始時においても、オフ→ロー→フルと段階的に電力を増加させることができる。
【００６３】
以下、図５のフローチャートに従い、ハロゲンランプ温度制御ルーチンを説明する。
【００６４】
まず、ステップ１０８では、目標温度ｔｔを読出し、次いでステップ１１０で、ヒートローラ４８の表面温度の検出時期か否かが判断され、否定判定の場合には温度検出時期ではないと判断されて、このルーチンは実行されない。また、ステップ１１０で肯定判定された場合には、ヒートローラ４８の表面温度の検出時期であると判断され、ステップ１１２へ移行して温度センサ６２によってヒートローラ４８の表面温度ｔを検出し、ステップ１１６へ移行する。
【００６５】
ステップ１１６で検出温度ｔと、ステップ１０８で読み出した目標温度ｔｔとの差Δを演算する。
【００６６】
次のステップ１１８では、演算された温度の差Δｔに基づいて、Δｔが属する領域（温度領域ｔｈｈ、ｔｈｌ、ｔｌｈ、ｔｌｌの４種類（但し、許容範囲を除く））を判別し、ステップ１２０へ移行する。
【００６７】
ステップ１２０では、判別された温度領域がｔｈｌ又はｔｌｈであり、今回判別された温度領域と目標温度領域以外の領域に出てから再度この温度領域に戻ってきたか否かが判別される。
【００６８】
このステップ１２０で否定判定された場合には、ステップ１２２へ移行して、温度領域毎に設定された電力段階の増減を行う。このステップ１２２での電力段階の増減は、他の温度領域から初めて移行してきたときに用いられる増減パターンである。
【００６９】
温度の変化によっては、同一の温度領域に停滞している場合がある。特に、温度領域ｔｈｌ又はｔｌｈで停滞しているときに、同一の増減を繰り返すと、振幅が大きくなる傾向にある。そこで、前記ステップ１２０での判断で、温度領域がｔｈｌ又はｔｌｈであり、かつ今回判別された温度領域と目標温度領域以外の領域に出てから再度この温度領域に戻らない場合には、ステップ１２４へ移行して上記温度領域がｔｈｌ又はｔｌｈでは電力段階の増減をパス（キャンセル）する電力段階増減パターンによって制御される。
【００７０】
なお、上記ステップ１２２又はステップ１２４において、温度領域ｔｈｈでの電力段階を−１としているが、オーバーシュートを抑えるためには、直接オフ状態としてもよい。
【００７１】
図３は、記録材料２６に奪われる熱量が大きいときの温度変化のパターン例を示している。
【００７２】
現在温度領域ｔｌｈでフルパワーで加熱されているとし（図３の矢印Ａ参照）、最初は温度が上昇の傾向にある。目標温度ｔ（及びその許容範囲６６）を超えて、温度領域ｔｈｌに至ると、この領域での増減は−１であるため、電力制御はローパワーに切り替わる（図３の矢印Ｂ参照）。ここで、奪われる熱量が大きいため、ローパワーでは奪われる熱量の方が上回り、温度は下降傾向となる。
【００７３】
次の温度検出時が、同一の温度領域ｔｈｌの場合、通常であればさらに−１とするが、ここでは、現在の電力制御状態を維持（ローパワー）する（図３の矢印Ｃ参照）。これにより、急激な温度低下を防止することができる。
【００７４】
次に、目標温度ｔ（及びその許容範囲６６）を超えて、温度領域ｔｌｈに至ると、この領域での増減は＋１であるため、電力制御はフルパワーに切り替わる（図３の矢印Ｄ参照）。
【００７５】
これを繰り返している状態で、例えば記録材料２６の処理が途絶えると、奪われる熱量が少なくなる。このため、温度領域ｔｈｌでローパワーとしても（図３の矢印Ｅ参照）、温度はさらに上がり続け、温度領域ｔｈｈに至る。この領域での増減は−１であるため、電力制御はオフ状態に切り替わる（図３の矢印Ｆ参照）。オフ状態としても余熱により若干温度上昇することがあるが、結果的には温度は下降傾向となる。このとき、次の温度検出時期がきたとき、温度領域ｔｈｈにいたとしてもオフ状態は維持され（図３の矢印Ｇ参照）、温度は目標温度に向かって下降していく。
【００７６】
図４は、記録材料２６に奪われる熱量が小さいときの温度変化のパターン例を示している。
【００７７】
現在温度領域ｔｌｈでローパワーで加熱されているとし（図４の矢印Ｈ参照）、最初は温度が上昇の傾向にある。目標温度ｔ（及びその許容範囲６６）を超えて、温度領域ｔｈｌに至ると、この領域での増減は−１であるため、電力制御はオフに切り替わる（図４の矢印Ｉ参照）。ここで、奪われる熱量が小さいため、若干温度は上昇するが、その後温度は下降傾向となる。
【００７８】
次の温度検出時が、同一の温度領域ｔｈｌの場合、通常であればさらに−１とするが、ここでは、既にオフ状態であるため、このオフ状態を維持する（図４の矢印Ｊ参照）。
【００７９】
次に、目標温度ｔ（及びその許容範囲６６）を超えて、温度領域ｔｌｈに至ると、この領域での増減は＋１であるため、電力制御はローパワーに切り替わる（図４の矢印Ｋ参照）。
【００８０】
これを繰り返している状態で、例えば記録材料２６の処理が連続すると、予想以上に奪われる熱量が多くなくなる。このため、温度領域ｔｈｌでローパワーとしても（図４の矢印Ｌ参照）、温度はさらに下がり続け、温度領域ｔｌｌに至る。この領域での増減は＋１であるため、電力制御はハイパワー状態に切り替わる（図４の矢印Ｍ参照）。ハイパワー状態としてもレスポンスの遅れにより若干温度が下降することがあるが、結果的には温度は上昇傾向となる。このとき、次の温度検出時期がきたとき、温度領域ｔｌｌにいたとしてもハイパワー状態は維持され（図４の矢印Ｎ参照）、温度は目標温度に向かって上昇していく。
【００８１】
以上説明したように本実施の形態では、目標温度ｔｔを中心として、高温側に２段階、低温側に２段階の温度領域を設定し、高温側の温度領域ｔｈｌ、ｔｈｈではそれぞれ電力段階を−１とし、低温側の温度領域ｔｌｈ、ｔｌｌではそれぞれ電力段階を＋１とし、瞬時に２段階変化するような極端な電力段階の増減をしない電力制御とした。このため、電流値の変化が少なく、オン・オフ制御に起因するフリッカの発生を軽減することができる。
【００８２】
また、このような段階的電力制御にすることで、常に目標温度ｔｔに収束するように制御され、単純に領域で電力段階を絶対的に決めていた制御方法において、記録材料２６に奪われる熱量の変化率によって、収束位置（温度）が変化するような不具合を解消することができる。さらに、温度領域ｔｈｌ、ｔｌｈでは、条件付きで電力段階の増減を行っており（今回判別された領域が目標温度領域に近い側の領域で、かつ当該今回判別された温度領域と前記目標温度領域以外の領域に出てから再度この温度領域に戻らない限り、電力段階を維持する。）、この結果、電力制御の際の振幅を抑えることができる。
【００８３】
なお、本実施の形態では、目標温度領域を境に上下２段の温度領域を設けたが、仮に必要最小限の簡易的な温度制御とし、図６に示されるように、目標温度の許容範囲７２を中心として、高温側に電力段階を−１とする温度領域７４、低温側に電力段階を＋１とする温度領域７６を設けた場合、突入電流を抑制することができるが、フリッカ基準へ適合化させることは困難である。このため、目標温度領域を境に上下２段以上の温度領域を設けることは、本発明の目的を十分に達成するために有効である。
【００８４】
また、本実施の形態では、ヒートローラ４８の内部に直列に２本のハロゲンランプ５４（メインランプ５４Ａ、サブランプ５４Ｂ）を設けたが、温度制御の精度を上げるために、ヒートローラ４８を軸線方向で３分割し、その両サイドとセンターとにそれぞれ独立した２本直列のハロゲンランプ５４（メインランプ５４Ａ、サブランプ５４Ｂ）を設けてもよい。この場合、両サイドでは、回転軸等から熱が逃げやすいため、ハロゲンランプ５４の定格電力をセンターのハロゲンランプ５４よりも大きくすることが好ましい。また、この場合、３分割した各部のオン・オフタイミングの位相をずらすことで、各部間で同時期にオン（又はオフ）することが回避され、突入電流の発生を軽減することができる。
【００８５】
このように、ヒートローラ４８を軸線方向に３分割して、独立して温度制御を行うことで、ヒートローラ４８の周面の全域に亘って、ほぼ均一な温度を維持することができる。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明した如く本発明では、大電力の熱源を用いて定着処理を行う場合に、この定着処理のための設定温度を維持するためのオン・オフ制御中に発生するフリッカを許容範囲に抑制することができるという優れた効果を有する。
【００８７】
また、上記効果に加え、複数のランプの併用による温度制御の不具合（温度制御時に２レベルに収束してしまう）を解消し、単一の設定温度に収束させることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】定着部におけるヒートローラの内部に設けた熱源としてのハロゲンランプ５４の制御系を示す制御ブロック図である。
【図３】本実施の形態に係る温度制御において、消費熱量が大きいときの温度変化を示す分布図である。
【図４】本実施の形態に係る温度制御において、消費熱量が小さいときの温度変化を示す分布図である。
【図５】ハロゲンランプの温度制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】従来の温度制御における温度変化を示す分布図である。
【図７】温度段階を領域毎に一義的に設定した場合の温度変化を示す分布図である。
【符号の説明】
１０　　画像形成装置
１２　　メインユニット
１７　　感光体ドラム（像担持体）
１８　　走査光学系
２０　　帯電部
２２　　現像器
２６　　記録材料
４２　　転写ロール
４６　　定着部
４８　　ヒートローラ
５４　　ハロゲンランプ（ランプ）
５４Ａ　　メインランプ
５４Ｂ　　サブランプ
５６　　電源回路
５８　　切替回路（切替手段）
６０　　交流電源
６２　　温度センサ
６４　　コントローラ（温度制御手段）
ｔｈｈ、ｔｈｌ　　温度領域
ｔｌｈ、ｔｌｌ　　温度領域
【図１】
2004126275.tif 000003
【図２】
2004126275.tif 000004
【図３】
2004126275.tif 000005
【図４】
2004126275.tif 000006
【図５】
2004126275.tif 000007
【図６】
2004126275.tif 000008
【図７】
2004126275.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成15年3月19日(2003.3.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−２３３２３５号公報


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
なお、メインランプ５４Ａは、１７００Ｗ（定格２４０Ｖ）であり、電源回路５６からはＡＣ１００Ｖの電圧が印加されることで、１７００Ｗの消費電力（電流値約７．１Ａ）で点灯する（ＦＵＬＬ　ＰＯＷＥＲ）。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
前記ヒートローラ４８の表面近傍には、温度センサ６２が取り付けられている。温度センサ６２の信号線は、コントローラ６４に接続されている。このコントローラ６４は、前記切替回路５８に接続され、接触子５８Ｃの切替指示信号を送信するようになっている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
上記構成のハロゲンランプ５４の制御系では、温度センサ６２からのヒートローラ４８の表面温度に基づき、コントローラ６４のメモリに予め記憶された目標温度との温度差に基づいて、前記切替回路５８へ切替信号を送出し、３段階制御によってヒートローラ４８の表面温度の管理を行っている。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
現在温度領域ｔｌｈでフルパワーで加熱されているとし（図３の矢印Ａ参照）、最初は温度が上昇の傾向にある。目標温度ｔｔ（及びその許容範囲６６）を超えて、温度領域ｔｈｌに至ると、この領域での増減は−１であるため、電力制御はローパワーに切り替わる（図３の矢印Ｂ参照）。ここで、奪われる熱量が大きいため、ローパワーでは奪われる熱量の方が上回り、温度は下降傾向となる。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
次に、目標温度ｔｔ（及びその許容範囲６６）を超えて、温度領域ｔｌｈに至ると、この領域での増減は＋１であるため、電力制御はフルパワーに切り替わる（図３の矢印Ｄ参照）。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
現在温度領域ｔｌｈでローパワーで加熱されているとし（図４の矢印Ｈ参照）、最初は温度が上昇の傾向にある。目標温度ｔｔ（及びその許容範囲６６）を超えて、温度領域ｔｈｌに至ると、この領域での増減は−１であるため、電力制御はオフに切り替わる（図４の矢印Ｉ参照）。ここで、奪われる熱量が小さいため、若干温度は上昇するが、その後温度は下降傾向となる。


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
次に、目標温度ｔｔ（及びその許容範囲６６）を超えて、温度領域ｔｌｈに至ると、この領域での増減は＋１であるため、電力制御はローパワーに切り替わる（図４の矢印Ｋ参照）。


【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004126275.tif 000010
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2004126275.tif 000011
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2004126275.tif 000012
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2004126275.tif 000013