(57)【要約】【課題】用いるヒータの実際の平均電力にばらつきがあっても、装置ごとに同じ加熱を行うことができる定着装置を提供する。【解決手段】定着ヒータを主加熱ヒータＨ１および副加熱ヒータＨ２で構成する。ＥＥＰＲＯＭ５には、主加熱ヒータＨ１の定格消費電力の製造ばらつきの最大値を基準電力値として設定しておく。電圧・電流モニタ回路２は主加熱ヒータＨ１に印加されている電圧および主加熱ヒータＨ１を流れている電流を計測する。ＣＰＵ６は、電圧・電流モニタ回路２から得た電圧および電流から主加熱ヒータＨ１の実際の平均電力値を算出するが、温度センサ１から得た定着ヒータの加熱温度が所定温度よりも低く、かつ、上記平均電力値がＥＥＰＲＯＭ５に設定された基準電力値よりも小さいときには、平均電力値と基準電力値との差の平均電力だけ副加熱ヒータＨ２への供給電力を増加させるように副加熱ヒータＨ２の通電制御を変化させる。【選択図】  図１
2005024925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷像を加熱によって用紙に定着させる定着ヒータを備えた定着装置において、
上記定着ヒータは複数のヒータからなり、
上記定着ヒータの加熱温度を検出する温度検出手段と、
上記複数のヒータのうちの１つである第１ヒータに対して予め決定された基準電力値が設定される電力値設定手段と、
上記第１ヒータに印加されている電圧を計測する電圧取得手段と、
上記第１ヒータに流れている電流を計測する電流取得手段と、
上記電圧取得手段によって計測された電圧と上記電流取得手段によって計測された電流とに基づいて上記第１ヒータの実際の平均電力値を算出する電力値算出手段と、
上記電力値算出手段で算出された上記平均電力値を、上記電力値設定手段に設定された上記基準電力値と比較する比較手段とを備え、
上記温度検出手段によって検出された上記加熱温度が所定温度よりも低く、かつ、上記比較手段による比較の結果、上記平均電力値が上記基準電力値よりも小さい基準電力未達時には、上記平均電力値と上記基準電力値との差に応じて上記第１ヒータ以外の上記ヒータの通電制御を変化させることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
上記基準電力値は、上記第１ヒータの定格消費電力値の製造ばらつきの最大値であ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】
上記基準電力未達時に、上記第１ヒータ以外の上記ヒータに対して、合計で上記基準電力値と上記平均電力値との差に応じた平均電力だけ供給電力を増加させるように通電制御を変化させることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
上記ヒータは交流電源から通電され、上記ヒータへの電源投入からの所定期間に、上記ヒータに印加される交流電圧の位相制御を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
上記第１ヒータに対して上記位相制御を行う場合は、上記電圧取得手段と上記電流取得手段とを、上記所定期間外でのみ動作させることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
印刷像を加熱によって用紙に定着させる複数のヒータからなる定着ヒータを備えた定着装置を制御する定着装置の制御方法であって、
上記定着装置に、
上記定着ヒータの加熱温度を検出させ、
上記複数のヒータのうちの１つである第１ヒータに印加されている電圧を計測させ、
上記第１ヒータに流れている電流を計測させ、
計測された上記電圧と上記電流とに基づいて上記第１ヒータの実際の平均電力値を算出させ、
算出された上記平均電力値を、上記第１ヒータに対して予め決定された基準電力値と比較させ、
検出された上記加熱温度が所定温度よりも低く、かつ、上記平均電力値が上記基準電力値よりも小さい基準電力未達時には、上記平均電力値と上記基準電力値との差に応じて上記第１ヒータ以外の上記ヒータの通電制御を変化させることを特徴とする定着装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力制御機能を備えた複写機などの画像形成装置の定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力制御機能を備えた複写機などの画像形成装置において、定着装置の温度制御を行うために定着装置への通電を制御することが行われる。
【０００３】
例えば特許文献１には、高速立ち上げが可能な定着装置において、定着ローラ上での温度ムラを解消するために以下のような制御を行うことが記載されている。図６に示すように、定着ローラ１０１にはその中央部を加熱するヒータ１０３とその両端部を加熱する２つのヒータ１０４・１０４とが設けられている。ヒータ１０３は、交流電源１４０から、リレー１０７のＯＮ状態で制御用ドライバ１１２がトライアック１１０を位相制御することにより通電される。ヒータ１０４は、交流電源１４０から、リレー１０８のＯＮ状態で制御用ドライバ１１３がトライアック１１１を位相制御することにより通電される。定着ローラ１０１の中央部にはサーミスタ１１５が、定着ローラ１０１の端部にはサーミスタ１１６が設けられ、それぞれにおいて検出されたローラ温度がＣＰＵ１１４に入力される。ＣＰＵ１１４はこの温度情報を基に、制御用ドライバ１１２・１１３を制御してトライアック１１０・１１１の制御位相を調整するようになっている。
【０００４】
この特許文献１は、定着ローラ１０１をその軸方向の長さよりも小さい幅の用紙が通過したときに、用紙の通過する定着ローラ１０１の中央部で目標温度からの温度低下が起って定着ローラ１０１上で温度ムラが発生することを問題にしている。このときに定着ローラ１０１の端部側のヒータ１０４の目標温度を上昇させて定着ローラ１０１の端部を過熱し、端部から中央部に熱を伝えることで、定着ローラ１０１の中央部の熱量不足を補うようにしている。
【０００５】
また、特許文献２には、画像形成装置の待機時に、定着ヒータに流れる電流を所定値以下に保つことが記載されている。図７に示すように、定着ヒータ２０６は交流電源２０１から、トライアック２０８の位相制御により通電されるようになっている。トライアック２０８の位相制御は制御回路２０４で行う。制御回路２０４は、定着ヒータ２０６の温度を検出するサーミスタ２０７から温度情報を得て、画像形成装置が通常の画像形成状態であるか待機状態であるかを判定するようになっている。定着ヒータ２０６への通電経路には抵抗２０２が挿入されており、抵抗２０２は自身に流れる電流を電圧に変換し、入力電流検出回路２０３がこれを整流して大きさを検出し、上記電流の平均値を検出する。交流電源２０１は直流電源回路である電源回路２０５の入力電源ともなっているが、待機時においては電源回路２０５からの電力供給は非常に小さいために、入力電流検出回路２０３が検出する電流は定着ヒータ２０６に流れる電流にほぼ等しくなる。このとき入力電流検出回路２０３は、検出した電流が予め設定した所定値よりも大きければトライアック２０８のＯＮデューティが小さくなるように制御回路２０４に指示する。電流が所定値以下になるまで、上記処理を繰り返し、所定値以下になったらその通電状態を維持するようにする。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１７４９８９号公報
（公開日：２００２年６月２１日）
【０００７】
【特許文献２】
特開２００２−２０２６８７号公報
（公開日：２００２年７月１９日）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の定着装置においては、通電制御を行うためのトライアックの位相制御は、定着ヒータの定格消費電力に基づいて決められる。例えば特許文献１では、ヒータ１０３およびヒータ１０４の単位時間当たりの発熱量は、これらヒータの定格消費電力に対応して決められたトライアック１１０・１１１のＯＮ時間で決定されるものとして扱われることになる。また、例えば特許文献２では、待機時に定着ヒータ２０６の電流と比較される所定値は、定着ヒータ２０６の通常時よりも小さい一定の消費電力を決めるものとして設定される。従って、所定値における消費電力は定着ヒータ２０６の定格消費電力をある比率で低減したものとして扱われ、単位時間当たりの発熱量はトライアック２０８のＯＮ時間で決定されると見なされていることになる。
【０００９】
しかしながら、定着ヒータの消費電力には±５％〜±１０％といった製造ばらつきがあり、設計値が公称の定格消費電力値となっていても、実際に製造された定着ヒータの消費電力は設計値通りになっているとは限らない。例えば定格消費電力の設計値が８００Ｗである場合に、生産工程による製造ばらつきが±５％であるとすると、製造された定着ヒータには、消費電力に７６０Ｗ〜８４０Ｗのばらつきが生じることになる。
【００１０】
このような定格消費電力の製造ばらつきがあると、以下の問題が起る。例えば特許文献１のヒータ１０３に設計値が８００Ｗのものを使用することになっていて、実際に使用されたヒータ１０３が８４０Ｗであるとすると、８００Ｗ用に決定されたトライアック１１０のＯＮ時間では実際のヒータ１０３の消費電力は回路上の設定値よりも大きくなる。また、上記と同じヒータを用いる状況で、特許文献２の構成を利用して定着ヒータ２０６を電流が所定値となるように通電制御したとすると、実際に使用される定着ヒータ２０６の消費電力は回路上の設定値よりも小さくなる。
【００１１】
従って、定着ヒータを温度制御により一定の温度となるように通電制御したとしても、実際に使用される定着ヒータの単位時間当たりの発熱量は、回路上の設定値からずれている可能性があり、所定の温度となるまでの時間が定着ヒータごとに異なってしまうという状況が発生する。このような定着ヒータの発熱量ばらつきがあると、特に、画像形成装置のウォームアップや連続印刷時のように急速な温度制御が必要とされる状況において、所望の温度制御が達成されないという不都合が生じる。
【００１２】
このように、従来の定着装置では、装置ごとに同じ加熱を行うことが困難であるという問題があった。
【００１３】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的は、用いるヒータの実際の平均電力にばらつきがあっても、装置ごとに同じ加熱を行うことができる定着装置、およびそれを備えた画像形成装置、ならびに定着装置の制御方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の定着装置は、上記課題を解決するために、印刷像を加熱によって用紙に定着させる定着ヒータを備えた定着装置において、上記定着ヒータは複数のヒータからなり、上記定着ヒータの加熱温度を検出する温度検出手段と、上記複数のヒータのうちの１つである第１ヒータに対して予め決定された基準電力値が設定される電力値設定手段と、上記第１ヒータに印加されている電圧を計測する電圧取得手段と、上記第１ヒータに流れている電流を計測する電流取得手段と、上記電圧取得手段によって計測された電圧と上記電流取得手段によって計測された電流とに基づいて上記第１ヒータの実際の平均電力値を算出する電力値算出手段と、上記電力値算出手段で算出された上記平均電力値を、上記電力値設定手段に設定された上記基準電力値と比較する比較手段とを備え、上記温度検出手段によって検出された上記加熱温度が所定温度よりも低く、かつ、上記比較手段による比較の結果、上記平均電力値が上記基準電力値よりも小さい基準電力未達時には、上記平均電力値と上記基準電力値との差に応じて上記第１ヒータ以外の上記ヒータの通電制御を変化させることを特徴としている。
【００１５】
上記の発明によれば、まず、電力設定手段に、第１ヒータに対して予め決定された基準電力値を設定する。そして、第１ヒータに通電したときに、電圧取得手段は第１ヒータに印加される電圧を計測し、電流取得手段は第１ヒータに流れる電流を計測する。そして、電力値算出手段は、電圧取得手段によって計測された電圧と、電流取得手段によって計測された電流とに基づいて、第１ヒータの実際の平均電力値を算出する。次いで、比較手段は、電力値算出手段で算出された上記平均電力値を、上記電力値設定手段に設定された上記基準電力値と比較する。
【００１６】
一方、温度検出手段は定着ヒータの加熱温度を検出しており、この加熱温度が目標とする定着温度などの所定温度よりも低く、かつ、比較手段による比較の結果、第１ヒータの実際の平均電力値が基準電力値よりも小さい基準電力未達時には、両電力値の差に応じて第１ヒータ以外のヒータの通電制御を変化させる。
【００１７】
すなわち、定着ヒータの加熱温度を所定温度にしようとしたときに、第１ヒータを上記の基準電力値の平均電力値で発熱させればある時間で所定温度に達するが、第１ヒータを基準電力値よりも小さい平均電力値で発熱させれば上記時間では所定温度に達しないような場合に、第１ヒータ以外のヒータの発熱によって、基準電力値と平均電力値との差に相当する不足分の発熱量を補うことができる。このとき、第１ヒータ以外のヒータのうち通電するヒータの個数は適宜選択すればよい。また、最初から第１ヒータ以外のヒータにも通電するように設定して、基準電力未達時にその通電制御を変化することにより発熱量を増加させるようにしてもよい。
【００１８】
従って、実際の平均電力値が基準電力値以下となる第１ヒータを用いる場合に、どのような第１ヒータに対しても、必ず実際の平均電力値と基準電力値との差に応じた加熱を、第１ヒータ以外のヒータで補うことができるようになる。ここで、第１ヒータを容量の大きな主加熱ヒータとし、第１ヒータ以外のヒータを容量の小さな副加熱ヒータとすれば、副加熱ヒータの実際の平均電力は設計の定格消費電力からあまりずれないので、第１ヒータの不足分の発熱を補う量は比較的正確に設定することができる。
【００１９】
これによって、第１ヒータの実際の平均電力がある範囲でばらついていても、定着ヒータ全体の単位時間当たりの発熱量を、異なる第１ヒータを備えた定着ヒータ間で同一にすることができる。従って、加熱温度が所定の定着温度近くに達する前までなどの、画像形成装置のウォームアップや連続印刷時のような急速な温度制御が必要とされる状況に特に適した温度制御を行うことができる。
【００２０】
この結果、用いるヒータの実際の平均電力にばらつきがあっても、装置ごとに同じ加熱を行うことができる定着装置を提供することができる。
【００２１】
また、本発明の定着装置は、上記課題を解決するために、上記基準電力値は、上記第１ヒータの定格消費電力値の製造ばらつきの最大値であることを特徴としている。
【００２２】
上記の発明によれば、基準電力値を第１ヒータの定格消費電力値の製造ばらつきの最大値とするので、所定の定格消費電力で設計されたどのような第１ヒータを備えていても、装置ごとに同じ加熱を行うことができる。
【００２３】
また、本発明の定着装置は、上記課題を解決するために、上記基準電力未達時に、上記第１ヒータ以外の上記ヒータに対して、合計で上記基準電力値と上記平均電力値との差に応じた平均電力だけ供給電力を増加させるように通電制御を変化させることを特徴としている。
【００２４】
上記の発明によれば、第１ヒータ以外のヒータへの供給電力を合計で増加させればそれだけ定着に用いる熱量を増加させることができるようなヒータの配置となっている定着ヒータにおいて、基準電力未達時に合計で基準電力値と平均電力値との差に応じた平均電力だけ供給電力を増加させることで第１ヒータ以外のヒータの通電制御を変化させることにより、装置ごとに同じ加熱を行うことができるようになる。
【００２５】
また、第１ヒータ以外のヒータへの供給電力の増加分が、基準電力値と平均電力値との差に等しくなる場合には、どのような第１ヒータを用いたとしても定着ヒータへの供給電力が同じになるので、定められた消費電力で加熱を行うことができる。
【００２６】
また、本発明の定着装置は、上記課題を解決するために、上記ヒータは交流電源から通電され、上記ヒータへの電源投入からの所定期間に、上記ヒータに印加される交流電圧の位相制御を行うことを特徴としている。
【００２７】
上記の発明によれば、ヒータが交流電源から通電される場合に、ヒータの電源投入時にラッシュ電流が流れるのを、電源投入開始からの所定期間にヒータに印加される交流電圧の位相制御を行って、通電期間を短くすることにより抑制することができる。従って、ラッシュ電流による電源電圧の低下を防止することができ、他の装置に瞬時停電のような悪影響を与えることを防止することができる。
【００２８】
また、本発明の定着装置は、上記課題を解決するために、上記第１ヒータに対して上記位相制御を行う場合は、上記電圧取得手段と上記電流取得手段とを、上記所定期間外でのみ動作させることを特徴としている。
【００２９】
上記の発明によれば、第１ヒータに対して所定期間に位相制御を行う場合に、所定期間では第１ヒータに印加される電圧および第１ヒータに流れる電流の波形が定常状態の波形と異なっていて平均電力値を算出するのに適さないので、電圧取得手段と電流取得手段とを所定期間外でのみ動作させることによって、平均電力値を算出するための正確な電圧および電流を計測するようにして、安定した定着ヒータの通電制御を可能にする。
【００３０】
また、本発明の画像形成装置は、上記課題を解決するために、上記定着装置のいずれかを備えたことを特徴としている。
【００３１】
上記の発明によれば、定着装置ごとに同じ加熱を行うことができるので、画像形成の定着工程を安定させることができる。
【００３２】
また、本発明の定着装置の制御方法は、上記課題を解決するために、印刷像を加熱によって用紙に定着させる複数のヒータからなる定着ヒータを備えた定着装置を制御する定着装置の制御方法であって、上記定着装置に、上記定着ヒータの加熱温度を検出させ、上記複数のヒータのうちの１つである第１ヒータに印加されている電圧を計測させ、上記第１ヒータに流れている電流を計測させ、計測された上記電圧と上記電流とに基づいて上記第１ヒータの実際の平均電力値を算出させ、算出された上記平均電力値を、上記第１ヒータに対して予め決定された基準電力値と比較させ、検出された上記加熱温度が所定温度よりも低く、かつ、上記平均電力値が上記基準電力値よりも小さい基準電力未達時には、上記平均電力値と上記基準電力値との差に応じて上記第１ヒータ以外の上記ヒータの通電制御を変化させることを特徴としている。
【００３３】
上記の発明によれば、用いるヒータの実際の平均電力にばらつきがあっても、定着装置ごとに同じ加熱を行うことができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図１ないし図５に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００３５】
図１に、本実施の形態に係る定着装置を備えた画像形成装置としての複写機１５の構成を示す。複写機１５は上面に透明なガラス等からなる原稿台７０を有している。この原稿台７０の下方には、原稿を読み取る為の光学系が配されている。この光学系は原稿台７０上に載置される原稿に光を照射する露光用光源７１と、結像レンズおよび光電変換素子（以下ＣＣＤと称する）７３に光を導く複数の反射鏡７２とで構成され、露光用光源７１と反射鏡７２とが左方に移動することにより、原稿台７０上に載置された原稿の画像を読み取る。
【００３６】
また、原稿台７０の上部には自動的に原稿を搬送し、原稿の読み取り動作を行う原稿自動送り装置８０が設置される。該原稿自動送り装置８０は、原稿を給紙トレイ８１にセットすると、原稿を１枚ずつ給紙し、給紙搬送路８２に送り込む。給紙された原稿は、その先端がＰＳローラ８３に押し当てられた状態で一時停止する。これにより、印刷部との同期を取ると共に原稿が斜行した状態で読み取り部に送られることを防止する。図示しないクラッチをオンすることにより、ＰＳローラ８３を図示しない搬送モータの駆動部と連結し、一旦停止していた原稿の搬送を再開し、原稿を原稿読み取り部８８に送る。
【００３７】
前述した露光用光源７１を前記原稿読み取り部８８の直下に移動させた後に、原稿を搬送した状態で原稿に光が照射され、その光は前述した光学系の各パーツを介してＣＣＤ７３に導かれる。
【００３８】
ＣＣＤ７３によって読み取られた原稿画像データは、図示されていない制御回路などにより画像処理が施されレーザースキャニングユニット（以下ＬＳＵと称する）により、レーザー光を像担持体（以下感光体と称する）１１の表面に照射して静電潜像が形成される。
【００３９】
感光体１１は、ドラム状に形成され回転駆動される。この感光体１１の周囲には、レーザー照射点から感光体１１の回転方向に向かってレーザーによって露光された感光体表面の静電潜像をトナーにより可視像に現像する現像装置２０が配置される。感光体１１上のトナー像を用紙に転写する転写チャージャー１３、感光体１１表面の残留トナーを除去するクリーニング装置、感光体１１表面を所定の電位に帯電させる帯電器１２、及び感光体１１のレーザー照射点に向かってレーザーを照射させるＬＳＵが順を追って配置されている。
【００４０】
また、用紙は用紙カセット３０に収納される。用紙カセット３０の先端部には用紙を給紙搬送路３３に送り込む為の半月ローラ３１が配置されており下流側に向かって用紙を搬送する。また、用紙は手差しトレイ４０にセットされる。手差しトレイ４０の先端部には、用紙を給紙するピックアップローラ４１と、給紙された用紙を給紙搬送路３３に送り込む為の送りローラ４２とが配置されており、下流側に向かって用紙を搬送する。
【００４１】
給紙カセット３０や手差しトレイ４０から給紙された用紙は、図示しないレジスト前検知スイッチによって通過が検知され、該レジスト前検知スイッチの信号を基に、ＰＳローラ３２が感光体１１上のトナー像と用紙との位置合わせを行う。また、転写チャージャー１３の下流側には、用紙上のトナー像（印刷像）を加熱ローラと加圧ローラとにより用紙に定着させる定着装置５０、該定着装置５０を用紙が通過したことを検知する図示しない定着紙検知スイッチ、排紙搬送路３５上で用紙が通過したことを検知する図示しない排紙検知スイッチ、用紙を排出する為の排紙ローラ３６が配置されている。
【００４２】
用紙が、用紙カセット３０より前述の各部材を通過し排紙トレイ６０に排出されることにより、一連の画像形成工程が完了する。
【００４３】
次に、図１を用いて、定着装置５０の構成について説明する。
【００４４】
図１に、定着装置５０の加熱ローラの回路ブロック図を示す。加熱ローラの回路は、主加熱ヒータＨ１、スイッチ回路ＳＷ１、副加熱ヒータＨ２、スイッチ回路ＳＷ２、温度センサ１、電圧・電流モニタ回路２、Ｉ／Ｏ回路３、ヒータ制御回路４、ＥＥＰＲＯＭ５、およびＣＰＵ６を備えている。
【００４５】
主加熱ヒータ（第１ヒータ）Ｈ１および副加熱ヒータＨ２は定着ヒータを構成するハロゲンランプなどのヒータランプであり、加熱ローラの内部に配置される。それぞれの両端子ＬＮ間に商用交流電源（図示せず）が接続され、この交流電源から通電される。例えば、主加熱ヒータＨ１は設計の定格消費電力が８００Ｗという容量の大きいヒータであり、副加熱ヒータは設計の定格消費電力が２００Ｗという容量の小さなヒータである。副加熱ヒータＨ２は、主加熱ヒータＨ１に対して不足分の発熱量を補う補助的なヒータである。主加熱ヒータＨ１が、製造ばらつきにより実際の消費電力である平均電力が設計の定格消費電力から５％すれるものであるとすると、上記例では実際の平均電力値は７６０Ｗ〜８４０Ｗの範囲でばらつく。また、副加熱ヒータＨ２は、容量が小さい分、定格消費電力の製造ばらつきは無視できるほど小さく、ここでは実際の平均電力が設計の定格消費電力に等しいと見なせる。従って、副加熱ヒータＨ２については、主加熱ヒータＨ１の不足分の発熱を補う量を比較的正確に設定することができる。
【００４６】
スイッチ回路ＳＷ１は主加熱ヒータＨ１の通電のＯＮ・ＯＦＦを行うものであり、主加熱ヒータＨ１の電源ライン上に挿入されている。同様に、スイッチ回路ＳＷ２は副加熱ヒータＨ２の通電のＯＮ・ＯＦＦを行うものであり、副加熱ヒータＨ２の電源ライン上に挿入されている。定着ヒータの加熱温度を急速に上昇させるときにはスイッチ回路ＳＷ１を常にＯＮ状態とするか、ＯＮ期間のデューティを大きくする。また定着ヒータの定常状態の温度制御では、スイッチ回路ＳＷ１のＯＮ期間は、温度制御の方法によって適宜調整される。スイッチ回路ＳＷ２は、副加熱ヒータＨ２が補助的な加熱を行うためのヒータであることから、定着ヒータの加熱温度を急速に上昇させるときに主としてＯＮ期間が設けられる。なお、スイッチ回路ＳＷ１・ＳＷ２の具体的な構成については後述する。
【００４７】
温度センサ（温度検出手段）１は加熱ローラの表面温度を検出しており、これにより、トナー像を用紙に定着するときの定着ローラの加熱温度を検出している。検出温度の情報は、アナログ信号の形態でＩ／Ｏ回路３に出力する。
【００４８】
電圧・電流モニタ回路（電圧取得手段、電流取得手段）２は、主加熱ヒータＨ１に印加されている電圧と、主加熱ヒータＨ１に流れている電流とを計測する。電圧および電流として随時、瞬時値を計測し、計測結果をアナログ信号の形態でＩ／Ｏ回路３に出力する。ここでは定着ローラの加熱温度を急速に上昇させる場合を想定しており、以下では、スイッチ回路ＳＷ１が常にＯＮ状態で、電源電圧波形がそのまま主加熱ヒータＨ１に印加される場合について述べる。従って、一定期間に計測した電圧および電流の瞬時値の波形は正弦波である。
【００４９】
Ｉ／Ｏ回路３は、温度センサ１および電圧・電流モニタ回路２とＣＰＵ６との間のインタフェース回路であり、また、ヒータ制御回路４とＣＰＵ６との間のインタフェース回路である。温度センサ１から入力された温度情報、および電圧・電流モニタ回路２から入力された電圧・電流の情報を、デジタル信号の形態でＣＰＵ６に出力する。また、ヒータ制御回路４は副加熱ヒータＨ２の通電制御を行う回路であり、Ｉ／Ｏ回路３は、後述するようにＣＰＵ６から入力される副加熱ヒータＨ２の通電制御に関する指示を、ヒータ制御回路４へ伝える。
【００５０】
ＥＥＰＲＯＭ（電力値設定手段）５は、主加熱ヒータＨ１に対して予め決定された基準電力値が設定されるものであり、ここでは基準電力値として、主加熱ヒータＨ１の定格消費電力値の製造ばらつきの最大値が選ばれる。例えば設計の定格消費電力値が前述したように８００Ｗであって製造ばらつきが±５％である場合には基準電力値として８４０Ｗが選ばれ、これがＥＥＰＲＯＭ５に記憶される。また、ＥＥＰＲＯＭ５には、副加熱ヒータＨ２の定格消費電力値も記憶され、上記例の場合は２００Ｗという値が記憶される。
【００５１】
ＣＰＵ（電力値算出手段、比較手段）６は、電圧・電流モニタ回路２によって計測され、Ｉ／Ｏ回路３からある一定期間に入力された電圧および電流の各瞬時値に基づいて、主加熱ヒータＨ１の実際の平均電力値を算出する。また、算出した平均電力値を、ＥＥＰＲＯＭ６に記憶されている基準電力値と比較する。さらに、温度センサ１で検出されＩ／Ｏ回路３から入力された温度情報から加熱ローラの表面温度を認識する。なお、ＣＰＵ６は動作電源をＤＣ電源７から取るようになっている。
【００５２】
加熱ローラの表面温度を所定温度あるいはそれ以上の温度に向かって上昇させるときに、主加熱ヒータＨ１の実際の平均電力値が基準電力値以下のある範囲に含まれるということは分かっているが、基準電力値からの差が大きいほど、主加熱ヒータＨ１の発熱量は小さくなるので、副加熱ヒータＨ２の通電状態を一定にした状態ではそのままでは上記差が大きいほど所定温度に達するまでの時間が長くなる。このように加熱ローラの表面温度を所定温度あるいはそれ以上の温度に向かって上昇させるときに、加熱ローラの表面温度が上記所定温度よりも低く、主加熱ヒータＨ１の実際の平均電力値が基準電力値よりも小さくなっている状態を基準電力未達時と呼ぶことにすると、ＣＰＵ６は基準電力未達時に、平均電力値と基準電力値との差に応じて、副加熱ヒータＨ２の通電制御を変化させる指示を出力するようになっている。
【００５３】
ここでは、主加熱ヒータＨ１および副加熱ヒータＨ２の両者は、同じ供給電力に対して加熱ローラの表面に同じ熱量を与えるように構成および配置されているものとして、副加熱ヒータＨ２への供給電力を、上記平均電力値と基準電力値との差と同じ平均電力だけ増加させる。例えば基準電力値８４０Ｗに対して主加熱ヒータＨ１の実際の平均電力値が７６０Ｗである場合には、その差の８０Ｗだけ副加熱ヒータＨ２への供給電力を増加させる。ＣＰＵ６のこの指示は、Ｉ／Ｏ回路３を介してヒータ制御回路４へ伝えられ、ヒータ制御回路４は副加熱ヒータＨ２の通電制御を上述のように供給電力が増加するように変化させる。
【００５４】
副加熱ヒータＨ２は、主加熱ヒータＨ１に対して補助的なヒータとして動作させており、通電のＯＮ・ＯＦＦの周期やデューティを調整することで主加熱ヒータＨ１の発熱量を補っている。従って、主加熱ヒータＨ１の実際の平均電力値が基準電力値８４０Ｗに等しいときに、例えば副加熱ヒータＨ２の通電周期のうちの１ｓｅｃ間を基本点灯時間として、この基本点灯時間だけ通電する通電制御を行うものとすれば、実際の平均電力値が７６０Ｗであるときには基本点灯時間よりも長い時間である１．１ｓｅｃ間だけ通電することで８０Ｗ分の平均電力を増加させるといった通電制御を行う。この通電時間の調整は、ＣＰＵ６がＥＥＰＲＯＭ５に記憶されている副加熱ヒータＨ２の定格消費電力に基づいて行うことができる。また、この通電制御は、ヒータ制御回路４がスイッチ回路ＳＷ２のＯＮ・ＯＦＦを制御することによって行うことができる。
【００５５】
このように、本実施の形態の定着装置５０によれば、定着ヒータの加熱温度を所定温度にしようとしたときに、主加熱ヒータＨ１を上記の基準電力値の平均電力値で発熱させればある時間で所定温度に達するが、主加熱ヒータＨ１を基準電力値よりも小さい平均電力値で発熱させれば上記時間では所定温度に達しないような場合に、副加熱ヒータＨ２の発熱によって、基準電力値と平均電力値との差に相当する不足分の発熱量を補うことができる。
【００５６】
従って、実際の平均電力値が基準電力値以下となる主加熱ヒータＨ１を用いる場合に、どのような主加熱ヒータＨ１に対しても、必ず実際の平均電力値と基準電力値との差に応じた加熱を、副加熱ヒータＨ２で補うことができるようになる。
【００５７】
これによって、主加熱ヒータＨ１の実際の平均電力がある範囲でばらついていても、定着ヒータ全体の単位時間当たりの発熱量を、異なる主加熱ヒータＨ１を備えた定着ヒータ間で同一にすることができる。従って、加熱温度が所定の定着温度近くに達する前までなどの、画像形成装置のウォームアップや連続印刷時のような急速な温度制御が必要とされる状況に特に適した温度制御を行うことができる。
【００５８】
このように、定着装置５０は、用いるヒータの実際の平均電力にばらつきがあっても、装置ごとに同じ加熱を行うことができる定着装置である。特に、定着装置５０では、基準電力値を主加熱ヒータＨ１の定格消費電力値の製造ばらつきの最大値としたので、所定の定格消費電力で設計されたどのような主加熱ヒータＨ１を備えていても、装置ごとに同じ加熱を行うことができる。また、定着装置５０では、副加熱ヒータＨ２への供給電力の増加分が、基準電力値と平均電力値との差に等しく、どのような主加熱ヒータＨ１を用いたとしても定着ヒータへの供給電力が同じになるので、定められた消費電力で加熱を行うことができる。
【００５９】
なお、定着装置５０では、主加熱ヒータＨ１の通電のＯＮ・ＯＦＦを行うスイッチ回路ＳＷ１が常にＯＮ状態で、電圧・電流モニタ回路２によって計測される電圧および電流が正弦波となる場合について述べたが、これに限ることはない。スイッチ回路ＳＷ１のあるＯＮ・ＯＦＦシーケンスにおいて、実際の平均電力値のばらつき範囲が分かっていれば、その範囲の最大値を基準電力値として決定し、主加熱ヒータＨ１による加熱を上記のＯＮ・ＯＦＦシーケンスで行うようにすれば、どのような主加熱ヒータＨ１を用いたとしても同じ加熱を行うことができる。従って、電圧・電流モニタ回路２は、主加熱ヒータＨ１の正弦波とは異なる印加電圧および電流の瞬時値をある一定期間計測して出力するようにすればよい。
【００６０】
なお、定着装置５０では、定着ヒータを主加熱ヒータＨ１および副加熱ヒータＨ２の２つのヒータからなるものとしたが、これに限ることはなく、３つ以上のヒータからなる定着ヒータであってもよい。例えば、３つ以上のヒータのうちの１つを主加熱ヒータ（第１ヒータ）とし、その他のヒータを副加熱ヒータとする。主加熱ヒータの発熱量の不足分をその他のヒータで補うようにするが、このとき、主加熱ヒータ以外のヒータのうち通電するヒータの個数は適宜選択すればよい。基準電力未達時におけるその他のヒータの通電制御については、その他のヒータに対して、合計で基準電力値と主加熱ヒータの実際の平均電力値との差に応じた平均電力だけ供給電力を増加させるようにする。
【００６１】
このような構成によれば、主加熱ヒータ以外のヒータへの供給電力を合計で増加させればそれだけ定着に用いる熱量を増加させることができるようなヒータの配置となっている定着ヒータにおいて、基準電力未達時に合計で基準電力値と平均電力値との差に応じた平均電力だけ供給電力を増加させることで主加熱ヒータ以外のヒータの通電制御を変化させることにより、装置ごとに同じ加熱を行うことができるようになる。
【００６２】
また、このとき、主加熱ヒータ以外のヒータへの供給電力の増加分が、基準電力値と平均電力値との差に等しくなる場合には、どのような主加熱ヒータを用いたとしても定着ヒータへの供給電力が同じになるので、定められた消費電力で加熱を行うことができる。
【００６３】
また、以上の全ての例では、主加熱ヒータのみを実際の平均電力値を算出する対象としたが、これに限ることはなく、それ以外のヒータも実際の平均電力値を算出する対象としてもよい。この場合、主加熱ヒータの発熱量の不足分を、その他のヒータで補うことには変わりないが、主加熱ヒータの発熱量を補う２つ目の大きな容量の加熱ヒータがあって実際の平均電力値が定格電力値からずれてしまう場合に、２つ目の加熱ヒータに対しても基準電力未達時の対処を行うために容量の小さなさらに他のヒータを併用して、定着ヒータ全体の単位時間当たりの発熱量を同じにすることができる。また、実際の平均電力値が算出されるヒータが複数あれば、各ヒータの容量の大小に関係なく定着ヒータ全体の単位時間当たりの発熱量を同じにすることができる。
【００６４】
次に、定着装置５０に備えられたスイッチ回路ＳＷ１・ＳＷ２の具体的な構成について述べる。
【００６５】
図３に、スイッチ回路ＳＷ１・ＳＷ２の構成を示す。スイッチ回路ＳＷ１とスイッチ回路ＳＷ２とは同じ構成であり、トライアックＴＲ、フォトトランジスタＰＴ、発光ダイオードＤ、抵抗Ｒ１・Ｒ２、コンデンサＣを備えている。トライアックＴＲは電源ライン上に直列に挿入されている。フォトトランジスタＰＴと発光ダイオードＤとはフォトカプラを構成しており、フォトトランジスタＰＴはトライアックＴＲのゲート端子とＴ２端子との間に挿入されて、トライアックＴＲのゲート回路の導通および遮断を行う。抵抗Ｒ１はフォトトランジスタＰＴが導通したときにトライアックＴＲのゲート電圧を生成する。また、抵抗Ｒ２とコンデンサＣとは並列に接続され、この並列回路は、フォトトランジスタＰＴやトライアックＴＲのゲート回路に流れる電流を規制するものとして、トライアックＴＲのＴ１端子側にゲート回路と並列に接続されている。
【００６６】
上記の構成のスイッチ回路において、スイッチ回路への制御信号の入力端子である発光ダイオードＤの端子間に信号Ａが入力されると、発光ダイオードＤが発光し、フォトトランジスタＰＴをＯＮさせることにより、トライアックＴＲのゲートをＯＮさせ、トライアックＴＲが導通状態となり、ヒータに通電される。信号Ａは、図４や図５に示されるようなパルスである。そして、交流電圧の次のゼロクロスのタイミングでトライアックＴＲに加わる電圧の極性が切り替わるので、トライアックＴＲはＯＦＦ状態となり、ヒータへの通電を遮断する。信号Ａがスイッチ回路に入力される度に、この動作を繰り返す。
【００６７】
図４は、上記構成のスイッチ回路ＳＷ１を用いて、主加熱ヒータＨ１の通電のＯＮ・ＯＦＦをあるシーケンスで行うときの、主加熱ヒータＨ１に印加される電圧の波形例である。
【００６８】
また、図５に、主加熱ヒータＨ１および副加熱ヒータＨ２への電源投入時に行う、スイッチ回路ＳＷ１・ＳＷ２に対する位相制御の方法を示す。通常、大きな負荷に電源投入を行うとラッシュ電流が流れることにより電源電圧が低下する。このラッシュ電流を防止するため、ヒータへの電源投入時には、図５に示すように電源投入から１秒程度の所定期間Ｗにヒータに印加される交流電圧の位相制御を行って、通電期間を短くする。これにより、ラッシュ電流が流れるのを抑制することができる。従って、ラッシュ電流による電源電圧の低下を防止することができ、他の装置に瞬時停電のような悪影響を与えることを防止することができる。所定期間Ｗが経過した後は、例えばスイッチＳＷ１については図５に示すように連続通電とする。
【００６９】
また、主加熱ヒータＨ１については、電圧・電流モニタ回路２を上記所定期間Ｗ外でのみ動作させるのが望ましい。所定期間Ｗでは、スイッチ回路ＳＷ１がＯＮ・ＯＦＦを行うことも含めて主加熱ヒータＨ１に印加される電圧および主加熱ヒータＨ１に流れる電流の波形が定常状態の波形と異なっていて、平均電力値を算出するのに適さない。電圧・電流モニタ回路２を所定期間Ｗ外でのみ動作させることによって、平均電力値を算出するための正確な電圧および電流を計測することができ、安定した定着ヒータの通電制御が可能になる。
【００７０】
また、本実施の形態で述べたような定着装置を備えた複写機１５などの画像形成装置では、定着装置ごとに同じ加熱を行うことができるので、画像形成の定着工程を安定させることができる。
【００７１】
【発明の効果】
本発明の定着装置は、以上のように、上記定着ヒータは複数のヒータからなり、上記定着ヒータの加熱温度を検出する温度検出手段と、上記複数のヒータのうちの１つである第１ヒータに対して予め決定された基準電力値が設定される電力値設定手段と、上記第１ヒータに印加されている電圧を計測する電圧取得手段と、上記第１ヒータに流れている電流を計測する電流取得手段と、上記電圧取得手段によって計測された電圧と上記電流取得手段によって計測された電流とに基づいて上記第１ヒータの実際の平均電力値を算出する電力値算出手段と、上記電力値算出手段で算出された上記平均電力値を、上記電力値設定手段に設定された上記基準電力値と比較する比較手段とを備え、上記温度検出手段によって検出された上記加熱温度が所定温度よりも低く、かつ、上記比較手段による比較の結果、上記平均電力値が上記基準電力値よりも小さい基準電力未達時には、上記平均電力値と上記基準電力値との差に応じて上記第１ヒータ以外の上記ヒータの通電制御を変化させる構成である。
【００７２】
それゆえ、実際の平均電力値が基準電力値以下となる第１ヒータを用いる場合に、どのような第１ヒータに対しても、必ず実際の平均電力値と基準電力値との差に応じた加熱を、第１ヒータ以外のヒータで補うことができるようになる。これによって、第１ヒータの実際の平均電力がある範囲でばらついていても、定着ヒータ全体の単位時間当たりの発熱量を、異なる第１ヒータを備えた定着ヒータ間で一定にすることができる。
【００７３】
この結果、用いるヒータの実際の平均電力にばらつきがあっても、装置ごとに同じ加熱を行うことができる定着装置を提供することができるという効果を奏する。
【００７４】
また、本発明の定着装置は、以上のように、上記基準電力値は、上記第１ヒータの定格消費電力値の製造ばらつきの最大値である構成である。
【００７５】
それゆえ、所定の定格消費電力で設計されたどのような第１ヒータを備えていても、装置ごとに同じ加熱を行うことができるという効果を奏する。
【００７６】
また、本発明の定着装置は、以上のように、上記基準電力未達時に、上記第１ヒータ以外の上記ヒータに対して、合計で上記基準電力値と上記平均電力値との差に応じた平均電力だけ供給電力を増加させるように通電制御を変化させる構成である。
【００７７】
それゆえ、第１ヒータ以外のヒータへの供給電力を合計で増加させればそれだけ定着に用いる熱量を増加させることができるようなヒータの配置となっている定着ヒータにおいて、装置ごとに同じ加熱を行うことができるようになるという効果を奏する。
【００７８】
また、第１ヒータ以外のヒータへの供給電力の増加分が、基準電力値と平均電力値との差に等しくなる場合には、どのような第１ヒータを用いたとしても定着ヒータへの供給電力が同じになるので、定められた消費電力で加熱を行うことができるという効果を奏する。
【００７９】
また、本発明の定着装置は、以上のように、上記ヒータは交流電源から通電され、上記ヒータへの電源投入からの所定期間に、上記ヒータに印加される交流電圧の位相制御を行う構成である。
【００８０】
それゆえ、ラッシュ電流による電源電圧の低下を防止することができ、他の装置に瞬時停電のような悪影響を与えることを防止することができるという効果を奏する。
【００８１】
また、本発明の定着装置は、以上のように、上記第１ヒータに対して上記位相制御を行う場合は、上記電圧取得手段と上記電流取得手段とを、上記所定期間外でのみ動作させる構成である。
【００８２】
それゆえ、平均電力値を算出するための正確な電圧および電流を計測するようにして、安定した定着ヒータの通電制御を可能にするという効果を奏する。
【００８３】
また、本発明の画像形成装置は、以上のように、上記定着装置のいずれかを備えた構成である。
【００８４】
それゆえ、定着装置ごとに同じ加熱を行うことができるので、画像形成の定着工程を安定させることができるという効果を奏する。
【００８５】
また、本発明の定着装置の制御方法は、以上のように、印刷像を加熱によって用紙に定着させる複数のヒータからなる定着ヒータを備えた定着装置を制御する定着装置の制御方法であって、上記定着装置に、上記定着ヒータの加熱温度を検出させ、上記複数のヒータのうちの１つである第１ヒータに印加されている電圧を計測させ、上記第１ヒータに流れている電流を計測させ、計測された上記電圧と上記電流とに基づいて上記第１ヒータの実際の平均電力値を算出させ、算出された上記平均電力値を、上記第１ヒータに対して予め決定された基準電力値と比較させ、検出された上記加熱温度が所定温度よりも低く、かつ、上記平均電力値が上記基準電力値よりも小さい基準電力未達時には、上記平均電力値と上記基準電力値との差に応じて上記第１ヒータ以外の上記ヒータの通電制御を変化させる構成である。
【００８６】
それゆえ、用いるヒータの実際の平均電力にばらつきがあっても、定着装置ごとに同じ加熱を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る定着装置の定着ヒータの回路構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図３】図１の回路が備えるスイッチ回路の構成を示す回路図である。
【図４】図３のスイッチ回路を用いてヒータの第１の通電制御を行う場合のタイミングチャートである。
【図５】図３のスイッチ回路を用いてヒータの第２の通電制御を行う場合のタイミングチャートである。
【図６】従来の第１の定着装置の加熱用回路の構成を示す回路ブロック図である。
【図７】従来の第２の定着装置の加熱用回路の構成を示す回路ブロック図である。
【符号の説明】
１            温度センサ（温度検出手段）
２            電圧・電流モニタ回路（電圧取得手段、電流取得手段）
５            ＥＥＰＲＯＭ（電力値設定手段）
６            ＣＰＵ（電力値算出手段、比較手段）
１５          複写機（画像形成装置）
５０          定着装置
Ｈ１          主加熱ヒータ（ヒータ、第１ヒータ）
Ｈ２          副加熱ヒータ（ヒータ）
【図１】
2005024925.tif 000003
【図２】
2005024925.tif 000004
【図３】
2005024925.tif 000005
【図４】
2005024925.tif 000006
【図５】
2005024925.tif 000007
【図６】
2005024925.tif 000008
【図７】
2005024925.tif 000009