(57)【要約】【課題】ヒータの通電電流を検知して、最大供給可能電流値以下で電力の供給を制御する。【解決手段】定着器に含まれ、電力が供給されると発熱する発熱体３，２０を含む加熱手段２４と、加熱手段に供給する電流値を検出する電流検出手段２７と、加熱手段への電力の最大通電デューティを設定する設定手段と、定着器の温度を検出する温度検出手段２１と、設定手段によって設定された最大通電デューティ以下の範囲で、温度検出手段によって検出された温度に基づく通電デューティで、加熱手段に電力を供給する電力制御手段とを備え、設定手段は、加熱手段への通電デューティと電流検出手段によって検出された電流値とに基づいて、最大通電デューティを更新設定可能とした。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録紙上に形成されたトナー像を熱定着する定着器を有する画像形成装置において、
前記定着器に含まれ、電力が供給されると発熱する発熱体を含む加熱手段と、
該加熱手段に供給する電流値を検出する電流検出手段と、
前記加熱手段への電力の最大通電デューティを設定する設定手段と、
前記定着器の温度を検出する温度検出手段と、
前記設定手段によって設定された最大通電デューティ以下の範囲で、前記温度検出手段によって検出された温度に基づく通電デューティで、前記加熱手段に電力を供給する電力制御手段とを備え、
前記設定手段は、前記加熱手段への通電デューティと前記電流検出手段によって検出された電流値とに基づいて、前記最大通電デューティを更新設定可能としたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記設定手段は、前記加熱手段への通電デューティが予め設定された所定デューティ以上の場合に、前記加熱手段への通電デューティと前記電流検出手段によって検出された電流値とに基づいて、前記最大通電デューティを更新設定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】
前記加熱手段は、複数の発熱体を含み、
前記設定手段は、前記複数の発熱体のいずれかに電力が供給されていない場合、または前記加熱手段への通電デューティが予め設定された所定デューティ以上の場合に、前記加熱手段への通電デューティと前記電流検出手段によって検出された電流値とに基づいて、前記最大通電デューティを更新設定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４】
前記電力制御手段は、前記温度検出手段から検出される温度と、予め設定されている目標温度と比較して、前記加熱手段に供給すべき電力の差分を算出し、該電力の差分に応じて前記加熱手段に電力を供給することを特徴とする請求項１、２または３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記定着器は、絶縁基板を内部に設けた定着フィルムと、該定着フィルムとニップ部を形成するように圧接された回転自在な加圧体とを含み、
前記加熱手段は、前記絶縁基板の片面もしくは両面上に形成された発熱体から構成され、前記定着フィルムと摺動して、前記ニップ部に圧接され、
未定着画像を担持した記録媒体を、前記ニップ部を通過させることにより、前記発熱体の加熱により、前記記録媒体に定着処理を施すことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
記録紙上に形成されたトナー像を熱定着する定着器に供給する電力を制御する電力制御方法において、
前記定着器に含まれ、電力が供給されると発熱する発熱体を含む加熱部に供給する電流値を検出する電流検出ステップと、
前記加熱部への電力の最大通電デューティを設定し、前記加熱部への通電デューティと前記電流検出ステップによって検出された電流値とに基づいて、前記最大通電デューティを更新設定可能とした設定ステップと、
該設定ステップによって設定された最大通電デューティ以下の範囲で、前記定着器の温度を検出する温度検出部によって検出された温度に基づく通電デューティで、前記加熱部に電力を供給する電力制御ステップとを備えたことを特徴とする電力制御方法。
【請求項７】
前記設定ステップは、前記加熱部への通電デューティが予め設定された所定デューティ以上の場合に、前記加熱部への通電デューティと前記電流検出ステップによって検出された電流値とに基づいて、前記最大通電デューティを更新設定することを特徴とする請求項６に記載の電力制御方法。
【請求項８】
前記加熱部は、複数の発熱体を含み、
前記設定ステップは、前記複数の発熱体のいずれかに電力が供給されていない場合、または前記加熱部への通電デューティが予め設定された所定デューティ以上の場合に、前記加熱部への通電デューティと前記電流検出ステップによって検出された電流値とに基づいて、前記最大通電デューティを更新設定することを特徴とする請求項６に記載の電力制御方法。
【請求項９】
前記電力制御ステップは、前記温度検出部から検出される温度と、予め設定されている目標温度と比較して、前記加熱部に供給すべき電力の差分を算出し、該電力の差分に応じて前記加熱部に電力を供給することを特徴とすることを特徴とする請求項６、７または８に記載の電力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置および電力制御方法に関し、より詳細には、加熱手段としてセラミック面発ヒータ方式を用いた画像形成装置および電力制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真プロセスを用いた画像形成装置が知られている。画像形成装置における熱定着装置は、電子写真プロセスなどの画像形成手段により転写紙上に形成された未定着画像（トナー像）を、転写紙上に定着させる装置である。熱定着装置は、ハロゲンヒータを熱源とする熱ロ−ラ式、セラミック面発ヒータを熱源とするフィルム加熱式などが知られている（例えば、特許文献１乃至１６参照）。
【０００３】
ヒータは、トライアック等のスイッチング素子を介して交流電源に接続されており、この交流電源から電力が供給される。ヒータを熱源とする熱定着装置には、温度検出素子、例えばサーミスタ感温素子が設けられている。温度検出素子は、熱定着装置の温度を検出し、検出温度情報をシーケンスコントローラに伝達する。シーケンスコントローラは、検出温度情報に基づいて、スイッチング素子をオン／オフ制御することにより、熱定着装置の熱源であるヒータへの電力供給をオン／オフし、熱定着装置の温度が目標の温度になるように温度制御する。セラミック面発ヒータへのオン／オフ制御は、交流電源の位相制御または波数制御によりおこなわれる。
【０００４】
【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
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
熱定着装置の温度を温調制御する際に、シーケンスコントローラは、温度検出素子から検出される温度と、予め設定されている目標温度とを比較することによって、ヒータに供給する電力の差分を算出する。シーケンスコントローラは、電力の差分に相当する位相角または波数を決定し、その位相条件または波数条件に基づいてスイッチング素子をオン／オフ制御する。
【０００６】
ヒータに電力を供給する交流電源は、例えば、８５Ｖ〜１４０Ｖまたは１８７Ｖ〜２６４Ｖと電源電圧の範囲が広い。従って、全てのヒータに通電すると、電源電圧範囲が８５Ｖ〜１４０Ｖの場合には約２．７倍、１８７Ｖ〜２６４Ｖの場合には約２倍の電力差が生じる。また、シーケンスコントローラは、所定の温度になるようにヒータへの通電電流を制御しているため、熱定着装置に厚紙などの紙が通紙されると、普通紙の場合と比べて多めの電力、つまり電流が供給される。シーケンスコントローラは、熱定着装置を所定の温度に維持すように制御するので、紙種によっては必要以上に電力を供給してしまう。そこで、熱定着装置を構成するヒータに、必要以上の電流を供給しないためには、ヒータの通電電流を常時検知して、最大供給可能電流値以下に制御する必要がある。
【０００７】
しかしながら、ヒータに供給される電力の大きさにかかわらず、常に通電電流を検知して最大供給可能電流値を算出すると、シーケンスコントローラにかかる負担が大きくなってしまい効率が良いとはいえない。
【０００８】
また、熱定着装置がヒータを２つ以上包含する場合には、転写紙の紙種によっては、通紙中に通電していないヒータがある。全てのヒータに通電している場合に比べて通電電流が少ないので、この電流値から決定された最大供給可能電流値は、全てのヒータに通電している場合よりも高めに設定されてしまう。従って、高めに設定された後に、全てのヒータに通電すると、必要以上の電流を供給してしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、定着器を構成するヒータに必要以上の電流を供給することなく、ヒータに供給する電力の差分が予め設定されている値以上の場合にのみ、ヒータの通電電流を検知することにより、最大供給可能電流値以下で電力の供給を制御することができる画像形成装置および電力制御方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、記録紙上に形成されたトナー像を熱定着する定着器を有する画像形成装置において、前記定着器に含まれ、電力が供給されると発熱する発熱体を含む加熱手段と、該加熱手段に供給する電流値を検出する電流検出手段と、前記加熱手段への電力の最大通電デューティを設定する設定手段と、前記定着器の温度を検出する温度検出手段と、前記設定手段によって設定された最大通電デューティ以下の範囲で、前記温度検出手段によって検出された温度に基づく通電デューティで、前記加熱手段に電力を供給する電力制御手段とを備え、前記設定手段は、前記加熱手段への通電デューティと前記電流検出手段によって検出された電流値とに基づいて、前記最大通電デューティを更新設定可能としたことを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、ヒータの通電電流を検知して、定着器を構成するヒータに必要以上の電流を供給することなく、最大供給可能電流値以下で電力の供給を制御することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の前記設定手段は、前記加熱手段への通電デューティが予め設定された所定デューティ以上の場合に、前記加熱手段への通電デューティと前記電流検出手段によって検出された電流値とに基づいて、前記最大通電デューティを更新設定することを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、予め設定されている値以上の場合にのみ、ヒータの通電電流を検知することにより、電力制御手段の負担を増やさずに、最大供給可能電流値以下で電力の供給を制御することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の前記加熱手段は、複数の発熱体を含み、前記設定手段は、前記複数の発熱体のいずれかに電力が供給されていない場合、または前記加熱手段への通電デューティが予め設定された所定デューティ以上の場合に、前記加熱手段への通電デューティと前記電流検出手段によって検出された電流値とに基づいて、前記最大通電デューティを更新設定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、２または３に記載の前記電力制御手段は、前記温度検出手段から検出される温度と、予め設定されている目標温度と比較して、前記加熱手段に供給すべき電力の差分を算出し、該電力の差分に応じて前記加熱手段に電力を供給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１ないし４のいずれかに記載の前記定着器は、絶縁基板を内部に設けた定着フィルムと、該定着フィルムとニップ部を形成するように圧接された回転自在な加圧体とを含み、前記加熱手段は、前記絶縁基板の片面もしくは両面上に形成された発熱体から構成され、前記定着フィルムと摺動して、前記ニップ部に圧接され、未定着画像を担持した記録媒体を、前記ニップ部を通過させることにより、前記発熱体の加熱により、前記記録媒体に定着処理を施すことを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、記録紙上に形成されたトナー像を熱定着する定着器に供給する電力を制御する電力制御方法において、前記定着器に含まれ、電力が供給されると発熱する発熱体を含む加熱部に供給する電流値を検出する電流検出ステップと、前記加熱部への電力の最大通電デューティを設定し、前記加熱部への通電デューティと前記電流検出ステップによって検出された電流値とに基づいて、前記最大通電デューティを更新設定可能とした設定ステップと、該設定ステップによって設定された最大通電デューティ以下の範囲で、前記定着器の温度を検出する温度検出部によって検出された温度に基づく通電デューティで、前記加熱部に電力を供給する電力制御ステップとを備えたことを特徴とする。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、前記設定ステップは、前記加熱部への通電デューティが予め設定された所定デューティ以上の場合に、前記加熱部への通電デューティと前記電流検出ステップによって検出された電流値とに基づいて、前記最大通電デューティを更新設定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６に記載の前記加熱部は、複数の発熱体を含み、前記設定ステップは、前記複数の発熱体のいずれかに電力が供給されていない場合、または前記加熱部への通電デューティが予め設定された所定デューティ以上の場合に、前記加熱部への通電デューティと前記電流検出ステップによって検出された電流値とに基づいて、前記最大通電デューティを更新設定することを特徴とする。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、請求項６、７または８に記載の前記電力制御ステップは、前記温度検出部から検出される温度と、予め設定されている目標温度と比較して、前記加熱部に供給すべき電力の差分を算出し、該電力の差分に応じて前記加熱部に電力を供給することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態にかかる画像形成装置を示す構成図である。図１の画像形成装置は、レ−ザプリンタの場合を示している。レーザプリンタ本体１０１（以下、本体１０１という）には、記録紙Ｓを収納するカセット１０２と、カセット１０２の記録紙Ｓの有無を検知するカセット有無センサ１０３と、カセット１０２の記録紙Ｓのサイズを検知するカセットサイズセンサ１０４（復数個のマイクロスイッチで構成される）と、カセット１０２から記録紙Ｓを繰り出す給紙ローラ１０５とが設けられている。給紙ローラ１０５の下流には、記録紙Ｓを同期搬送するレジストローラ対１０６が設けられている。
【００２３】
レジストローラ対１０６の下流には、レーザスキャナ部１０７からのレーザ光に基づいて、記録紙Ｓ上にトナー像を形成する画像形成部１０８が設けられている。画像形成部１０８の下流には、記録紙Ｓ上に形成されたトナー像を熱定着する定着器１０９が設けられている。定着器１０９の下流には、排紙部の搬送状態を検知する排紙センサ１１０と、記録紙Ｓを排紙する排紙ローラ１１１と、記録の完了した記録紙Ｓを積載する積載トレイ１１２とが設けられている。この記録紙Ｓの搬送基準は、記録紙Ｓの画像形成装置の搬送方向に直交する方向の長さ、つまり記録紙Ｓの幅に対して中央になるように設定されている。
【００２４】
レーザスキャナ部１０７は、後述する外部装置１３１から送出される画像信号（画像信号ＶＤＯ）に基づいて、変調されたレーザ光を発光するレーザユニット１１３と、レーザユニット１１３からのレーザ光を後述する感光ドラム１１７上に走査するためのポリゴンモータ１１４と、結像レンズ１１５と、折り返しミラー１１６とから構成されている。
【００２５】
画像形成部１０８は、公知の電子写真プロセスに必要な、感光ドラム１１７と、１次帯電ローラ１１９と、現像器１２０と、転写帯電ローラ１２１と、クリーナ１２２とから構成されている。また、定着器１０９は、定着フィルム１０９ａと、加圧ローラ１０９ｂと、定着フィルム内部に設けられたセラミックヒータ１０９ｃと、セラミックヒータの表面温度を検出するサーミスタ１０９ｄとから構成されている。
【００２６】
メインモータ１２３は、給紙ローラクラッチ１２４を介して給紙ローラ１０５に駆動力を与え、レジストローラクラッチ１２５を介してレジストローラ対１０６に駆動力を与える。また、感光ドラム１１７を含む画像形成部１０８の各ユニット、定着器１０９、および排紙ローラ１１１にも駆動力を与えている。エンジンコントローラ１２６は、レーザスキャナ部１０７、画像形成部１０８、および定着器１０９による電子写真プロセスの制御と、本体１０１内の記録紙の搬送制御とを行なっている。
【００２７】
ビデオコントローラ１２７は、パーソナルコンピュータ等の外部装置１３１と汎用インタフェース（セントロニクス、ＲＳ２３２Ｃ等）１３０で接続されている。ビデオコントローラ１２７は、汎用インタフェース１３０から送られてくる画像情報を、ビットデータに展開し、そのビットデータをＶＤＯ信号として、エンジンコントローラ１２６へ送出している。
【００２８】
図２は、本発明の一実施形態にかかるセラミックヒータの制御回路を示す構成図である。画像形成装置は、交流電源１に接続されている。交流電源１は、ＡＣフィルタ２を介して、定着器１０９の加熱手段であるセラミックヒータ２４（図１における１０９ｃ）の発熱体３，２０に接続され、交流電流を供給することにより発熱体３，２０を発熱させる。制御回路は、この交流電流の位相角または波数を制御して、セラミックヒータ２４へ供給する電力を制御する。
【００２９】
発熱体３への電力の供給は、トライアック４の通電、遮断により制御をおこなう。抵抗５，６は、トライアック４のためのバイアス抵抗であり、フォトトライアックカプラ７は、一次、二次間の沿面距離を確保するためのデバイスである。フォトトライアックカプラ７の発光ダイオードに通電することにより、トライアック４をオンする。抵抗８は、フォトトライアックカプラ７の電流を制限するための抵抗であり、トランジスタ９によりフォトトライアックカプラ７をオン／オフする。トランジスタ９は、抵抗１０を介してエンジンコントローラ１１（図１における１２６）からのＯＮ１信号にしたがって動作する。
【００３０】
発熱体２０への電力の供給は、トライアック１３の通電、遮断により制御をおこなう。抵抗１４，１５は、トライアック１３のためのバイアス抵抗であり、フォトトライアックカプラ１６は、一次、二次間の沿面距離を確保するためのデバイスである。フォトトライアックカプラ１６の発光ダイオードに通電することにより、トライアック１３をオンする。抵抗１７は、フォトトライアックカプラ１６の電流を制限するための抵抗であり、トランジスタ１８によりフォトトライアックカプラ１６をオン／オフする。トランジスタ１８は、抵抗１９を介してエンジンコントローラ１１からのＯＮ２信号にしたがって動作する。
【００３１】
また、交流電源１は、ＡＣフィルタ２を介してゼロクロス検出回路１２に接続されている。ゼロクロス検出回路１２は、商用電源電圧がある閾値以下の電圧になっていることを、パルス信号としてエンジンコントローラ１１に送信する。以下、エンジンコントローラ１１に送信されるパルス信号をＺＥＲＯＸ信号と呼ぶ。エンジンコントローラ１１は、ＺＥＲＯＸ信号のパルスのエッジを検知し、位相制御または波数制御によりトライアック４，１３をオン／オフする。発熱体３，２０に通電されるヒータ電流は、トライアック４，１３により制御される。
【００３２】
ヒータ電流は、カレントトランス２５によって電圧変換され、ブリューダ抵抗２６を介して電流検出回路２７に入力される。電流検出回路２７は、電圧変換されたヒータ電流波形を平均値または実効値に変換し、ＨＣＲＲＴ信号としてエンジンコントローラ１１に入力する。
【００３３】
温度検出素子２１（図１における１０９ｄ）は、例えば、サ−ミスタ感温素子であり、発熱体３，２０が形成されているセラミックヒータ２４の温度を検知する。温度検出素子２１は、セラミックヒータ２４の上に、発熱体３，２０に対して絶縁距離を確保できるように絶縁耐圧を有する絶縁物を介して配置されている。温度検出素子２１によって検出される温度は、抵抗２２と、温度検出素子２１との分圧として検出され、エンジンコントローラ１１にＴＨ信号として入力される。
【００３４】
エンジンコントローラ１１は、ＴＨ信号により、セラミックヒータ２４の温度を検出している。エンジンコントローラ１１の内部で設定されているセラミックヒータ２４の設定温度と、検出された温度とを比較することによって、セラミックヒータ２４を構成する発熱体３，２０に供給すべき電力の差分を算出する。エンジンコントローラ１１は、算出された電力の差分を、位相角（位相制御）または波数（波数制御）に換算し、この制御条件により、トランジスタ９にＯＮ１信号を送出し、またはトランジスタ１８にＯＮ２信号を送出する。電力の差分を算出する際に、電流検出回路２７から送信されるＨＣＲＲＴ信号に基づいて、電力の差分の上限を算出して、この上限を超えないように通電する。例えば、エンジンコントローラ１１は、表１に示した制御表を有しており、この制御表に基づいて位相制御をおこなう。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
さらに、制御回路が故障し、発熱体３，２０が熱暴走に至った場合に、過昇温を防止する一手段として、過昇温防止手段２３がセラミックヒータ２４上に配されている。過昇温防止手段２３は、例えば、温度ヒューズやサーモスイッチである。発熱体３，２０が熱暴走に至ると、過昇温防止手段２３が所定の温度以上になり、過昇温防止手段２３は、ＯＰＥＮ状態になって発熱体３，２０への通電が遮断される。
【００３７】
図３は、定着器に設けられたセラミックヒータの構成を示す断面図であり、図４は、平面図である。セラミック面発ヒータ２４は、ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３等のセラミックス系の絶縁基板３１と、絶縁基板３１面上にペースト印刷等で形成されている発熱体３２，３３（図２における３，２０）と、２本の発熱体を保護しているガラス等の保護層３４から構成されている。セラミック面発ヒータ２４の温度を検出する温度検出素子２１と過昇温防止手段２３とは、保護層３４上に配設されている。温度検出素子２１と過昇温防止手段２３とは、記録紙の搬送基準、すなわち発熱部３２ａ、３３ａの長さ方向の中心ａ１に対して左右対称な位置αにあり、通紙可能な最小の記録紙幅ａ２よりも内側に配設されている。なお、発熱体３２，３３が印刷されている絶縁基板３１の面ｂと対向する面ｃには、摺動性を向上させるためにガラス層が形成される場合もある。
【００３８】
発熱体３２は、電力が供給されると発熱する発熱部３２ａ、コネクタを介して電力が供給される電極部３２ｃ，３２ｄ、および発熱部３２ａと電極部３２ｃ，３２ｄとを接続する導電部３２ｂとから構成されている。発熱体３３は、電力が供給されると発熱する発熱部３３ａ、コネクタを介して電力が供給される電極部３２ｃ，３３ｄ、および発熱部３３ａと電極部３２ｃ，３３ｄとを接続する導電部３３ｂとから構成されている。電極部３２ｃは、発熱体３２，３３の２本の発熱体に接続されており、発熱体３２，３３の共通電極となっている。
【００３９】
共通電極である電極部３２ｃ３２ｃと交流電源１のＨＯＴ側端子とは、過昇温防止手段２３を介して接続される。電極部３２ｄは、発熱体３２を制御するトライアック４を介して、交流電源１のＮｅｕｔｒａｌ端子に接続される。電極部３３ｄは、発熱体３３を制御するトライアック１３を介して、交流電源１のＮｅｕｔｒａｌ端子に接続される。
【００４０】
図５に、定着器の断面図を示す。セラミックヒータ２４（図１における１０９ｃ）は、フィルムガイド６２によって支持されている。円筒状の耐熱材製の定着フィルム６１（図１における１０９ａ）は、セラミックヒータ２４を下面側に支持させたフィルムガイド６２に外嵌させてある。フィルムガイド６２の下面のセラミックヒータ２４と、加圧部材としての弾性加圧ローラ６３（図１における１０９ｂ）とにより、定着フィルム６１を挟み、弾性加圧ローラ６３の弾性に抗して所定の加圧力をもって圧接させる。圧接部分は、加熱部として、所定幅の定着ニップ部を形成する。
【００４１】
過昇温防止手段２３、例えばサーモスタットは、セラミックヒータ２４の絶縁基板３１面上、または保護層３４面上に当接されている。サーモスタット２３は、フィルムガイド６２に位置を矯正され、サーモスタット２３の感熱面がセラミックヒータ２４の面上に当接されている。図示していないが、温度検出素子２１も同様にセラミックヒータ２４の面上に当接されている。ここで、図６に示したように、セラミックヒータ２４は、発熱体３２、３３が定着ニップ部とは反対側にあってもかまわない。また、フィルム６１の摺動性を上げるために、フィルム６１とセラミックヒータ２４との界面に、摺動性のグリースを塗布してもかまわない。
【００４２】
図７に、本発明の第１の実施形態にかかる定着器の制御シーケンスを示す。図８には、ヒータ電流とＯＮ１，ＯＮ２信号の動作波形を示す。エンジンコントローラ１１において、セラミックヒータ２４への電力供給開始の要求が発生すると（Ｓ１）、発熱体３，２０の両方に、同一の所定の固定デューティＤ１で通電する（Ｓ２）。デューティとは、ヒータ電流を全波供給したときの電力を１００として、任意の位相角で供給したときの電力の百分率である。エンジンコントローラ１１は、ＺＥＲＯＸ信号（図８（ｃ））をトリガにして、固定デューティＤ１に相当する位相角α１で、ＯＮ１，ＯＮ２信号を送出する（図８（ｂ））。ヒータには、位相角α１でヒータ電流が供給される（図８（ａ））。
【００４３】
固定デューティＤ１で通電している時に、電流検出回路２７から送信されるＨＣＲＲＴ信号により、ヒータ電流の電流値Ｉ１を検知する（Ｓ３）。固定デューティＤ１は、予め想定されている入力電圧範囲と発熱体抵抗値とを考慮して、許容電流を超えない設定とする。つまり、入力電圧が最大値、抵抗値が最小値の場合を想定して固定デューティＤ１を設定する。エンジンコントローラ１１において、検知された電流値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とから、通電可能な上限の電力デューティＤｌｉｍｉｔを算出する（Ｓ４）。電流検出回路２７が検知する電流値が実効値の場合、Ｄｌｉｍｉｔは、以下の式によって算出される。
Ｄｌｉｍｉｔ＝（Ｉｌｉｍｉｔ／Ｉ１）２×Ｄ１
電流値Ｉｌｉｍｉｔは、接続される交流電源１の定格電流に対して、セラミックヒータ２４以外に供給される電流を差し引いた許容電流値を設定している。
【００４４】
ヒータ立ち上がり時のＤｌｉｍｉｔが算出されると、定常の温調制御を開始する（Ｓ５）。エンジンコントローラ１１は、ＴＨ信号により検出した温度に基づいて、公知のＰＩ制御により、所定の温度になるように発熱体に供給する電力を制御する。目標の所定温度とＴＨ信号により検出した温度との差分から、供給するデューティを決定している。
【００４５】
次に、エンジンコントローラ１１は、常時、定着器への供給電力の位相角が、固定デューティＤ１以上（すなわち、位相角α１以下）で通電されているか否かを検出する（Ｓ６）。固定デューティＤ１以上で通電されている場合には、常時、定着器に供給されている位相角β（図８（ｅ））、および電流検出回路２７から送信されるＨＣＲＲＴ信号により電流値Ｉ２を検知する（Ｓ７）。エンジンコントローラ１１は、検知された電流値Ｉ２と、位相角βと、予め設定されている通電可能な電流値Ｉｌｉｍｉｔとから、通電可能な上限の電力デューティＤｌｉｍｉｔ（ここでは、位相角βｌｉｍｉｔに相当し、Ｄｌｉｍｉｔ（β）とする）を決定する（Ｓ８）。従って、常時Ｄｌｉｍｉｔは変化している。しかし、定着器への供給電力の位相角が、固定デューティＤ１以上で通電されていない場合には、電流値Ｉ２を検知せずに、上限の電力デューティは、最後に決定されたＤｌｉｍｉｔ（ここでは、位相角α１に相当するＤ１である）を保持する。
【００４６】
算出された通電可能な上限の電力デューティＤｌｉｍｉｔ（β）が、固定デューティＤ１を超える場合には、上限値をＤｌｉｍｉｔ（β）として電力を供給する。すなわち、通電可能な上限の電力デューティＤｌｉｍｉｔ（β）以下（位相角βｌｉｍｉｔ以上）でＰＩ温調制御をおこなう（Ｓ９）。このときのＯＮ１，ＯＮ２信号波形を図８（ｅ）に示し、ヒータ電流波形を図８（ｄ）に示す。ヒータ温調制御終了の要求がくるまで、算出された通電可能な上限の電力デューティＤｌｉｍｉｔ（β）以下で制御をおこなう（Ｓ１０）。
【００４７】
上述したように、第１の実施形態においては、定着器への供給電力の位相角が予め想定されている入力電圧範囲と発熱体抵抗値とを考慮して、許容電流を超えないように設定された固定デューティＤ１以上で通電されているか否かを、常時検知している。固定デューティＤ１以上で通電されている場合には、供給電力の上限値を算出し、算出された上限値以下で電力制御を行う。このようにして、許容電流値以上の電流を供給することを防ぐことができる。また、予め設定されたデューティ以上の場合のみ、すなわちヒータに供給する電力の差分が予め設定されている値以上の場合にのみ、電流検知することによってエンジンコントローラの負担を軽減させることができる。
【００４８】
図９に、本発明の第２の実施形態にかかる定着器の制御シーケンスを示す。図１０には、ヒータ電流とＯＮ１，ＯＮ２信号の動作波形を示す。エンジンコントローラ１１において、セラミックヒータ２４への電力供給開始の要求が発生すると（Ｓ２１）、発熱体３，２０の両方に、同一の所定の固定デューティＤ１で通電する（Ｓ２２）。エンジンコントローラ１１は、ＺＥＲＯＸ信号（図１０（ｃ））をトリガにして、固定デューティＤ１に相当する位相角α１で、ＯＮ１，ＯＮ２信号を送出する。ヒータには、位相角α１でヒータ電流が供給される。
【００４９】
固定デューティＤ１で通電している時に、電流検出回路２７から送信されるＨＣＲＲＴ信号により、ヒータ電流の電流値Ｉ１を検知する（Ｓ２３）。固定デューティＤ１は、予め想定されている入力電圧範囲と発熱体抵抗値とを考慮して、許容電流を超えない設定とする。つまり、入力電圧が最大値、抵抗値が最小値の場合を想定して固定デューティＤ１を設定する。エンジンコントローラ１１において、検知された電流値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とから、通電可能な上限の電力デューティＤｌｉｍｉｔを算出する（Ｓ２４）。電流検出回路２７が検知する電流値が実効値の場合、Ｄｌｉｍｉｔは、以下の式によって算出される。
Ｄｌｉｍｉｔ＝（Ｉｌｉｍｉｔ／Ｉ１）２×Ｄ１
電流値Ｉｌｉｍｉｔは、接続される交流電源１の定格電流に対して、セラミックヒータ２４以外に供給される電流を差し引いた許容電流値を設定している。
【００５０】
ヒータ立ち上がり時のＤｌｉｍｉｔが算出されると、定常の温調制御を開始する（Ｓ２５）。エンジンコントローラ１１は、全ての定着器が点灯しているか否かを検出し（Ｓ２６）、全ての定着器が点灯している場合には、上述した第１の実施形態と同じ制御を行う。すなわち、定着器への供給電力の位相角が、固定デューティＤ１以上（すなわち、位相角α１以下）で通電されているか否かを検出する。固定デューティＤ１以上で通電されている場合には、常時、定着器に供給されている位相角β、および電流検出回路２７から送信されるＨＣＲＲＴ信号により電流値Ｉ２を検知する（Ｓ２８）。エンジンコントローラ１１は、検知された電流値Ｉ２と、位相角βと、予め設定されている通電可能な電流値Ｉｌｉｍｉｔとから、通電可能な上限の電力デューティＤｌｉｍｉｔを決定する（Ｓ２９）。
【００５１】
第２の実施形態では、両方のヒータに通電されており、かつ固定デューティＤ１以上（位相角α１以下）で両方のヒータが通電されている場合のみ電流値Ｉ２を検知する。図１０は、電流値Ｉ２を検知しない場合の例を示している。図１０（ａ）は、発熱体３に供給されるヒータ電流の波形であり、図１０（ｂ）は、ＯＮ１信号の波形である。図１０（ｄ）は、発熱体２０に供給されるヒータ電流の波形であり、図１０（ｅ）は、ＯＮ２信号の波形である。制御開始時（図中左側１週期分）には、発熱体２０には通電されていない。
【００５２】
全ての定着器が点灯していない場合、または定着器への供給電力の位相角が固定デューティＤ１以上で通電されていない場合においては、電流値Ｉ２を検知せずに、上限の電力デューティは、最後に決定されたＤｌｉｍｉｔ（ここでは、位相角γｌｉｍｉｔに相当し、Ｄｌｉｍｉｔ（γ）とする）を保持する。
【００５３】
算出された通電可能な上限の電力デューティＤｌｉｍｉｔ（γ）が、最後に決定されたＤｌｉｍｉｔを超える場合は、上限値をＤｌｉｍｉｔ（γ）として電力を供給する。すなわち、通電可能な上限の電力デューティＤｌｉｍｉｔ（γ）以下（位相角γｌｉｍｉｔ以上）でＰＩ温調制御をおこなう（Ｓ３０）。図１０の右側１週期分が相当する。以下、上述したように、常時Ｄｌｉｍｉｔが変化するが、常にＩｌｉｍｉｔ以下の電流で制御が可能となる。ヒータ温調制御終了の要求がくるまで、算出された通電可能な上限の電力デューティＤｌｉｍｉｔ（γ）以下で制御をおこなう（Ｓ３１）。
【００５４】
上述したように、第２の実施形態においては、定常の温調制御中に全ての定着器が点灯しているか否かを検出し、また許容電流を超えないように設定された固定デューティＤ１以上で通電されているか否かを、常時検知している。全ての定着器が点灯されており、かつ固定デューティＤ１以上で通電されている場合には、供給電力の上限値を算出し、算出された上限値以下で電力制御を行う。このようにして、許容電流値以上の電流を供給することを防ぐことができる。
【００５５】
また、通紙中に通電していない発熱体がある状態で、検知した電流値に基づいて上限の電力デューティを決定すると、上限の電力デューティが高めに設定されてしまい、必要上の電流が供給されるのを防止することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ヒータの通電電流を検知して、定着器を構成するヒータに必要以上の電流を供給することなく、最大供給可能電流値以下で電力の供給を制御することが可能となる。
【００５７】
また、本発明によれば、予め設定されている値以上の場合にのみ、ヒータの通電電流を検知することにより、電力制御手段の負担を増やさずに、最大供給可能電流値以下で電力の供給を制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる画像形成装置を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるセラミックヒータの制御回路を示す構成図である。
【図３】定着器に設けられたセラミックヒータの構成を示す断面図である。
【図４】定着器に設けられたセラミックヒータの構成を示す平面図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる定着器を示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態にかかる定着器を示す断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態にかかる定着器の制御シーケンスを示すフローチャートである。
【図８】第１の実施形態にかかる制御シーケンスの動作波形を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態にかかる定着器の制御シーケンスを示すフローチャートである。
【図１０】第２の実施形態にかかる制御シーケンスの動作波形を示す図である。
【符号の説明】
３，２０    発熱体
１１    エンジンコントローラ
１２    ゼロクロス検出回路
２１    温度検出素子
２３    過昇温防止手段
２４    セラミックヒータ
２７    電流検出回路
【図１】
2005024779.tif 000004
【図２】
2005024779.tif 000005
【図３】
2005024779.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
2005024779.tif 000009
【図７】
2005024779.tif 000010
【図８】
2005024779.tif 000011
【図９】
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【図１０】
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