(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハロゲンヒータを用いた定着手段と、
前記ハロゲンヒータに電流を通電する通電手段と、
前記ハロゲンヒータへの前記電流の通電をＰＷＭ制御により制御して前記定着手段の温度を制御する制御手段と、
前記定着手段の温度を検出する温度検出手段と、
前記ハロゲンヒータへ供給される電力量を前記ハロゲンヒータに固有の所定の下限値以上とするように予め決められた前記ＰＷＭ制御におけるデューティの下限値である第１のデューティと、前記ＰＷＭ制御において前記第１のデューティの場合に前記ハロゲンヒータへ供給される電力量を前記下限値以上とするように前記ハロゲンヒータへ電流を通電する通電時間である基準通電時間と、前記所定の下限値を設定したときの周囲温度を示す規定温度と、を記憶する記憶手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記温度検出手段で検出された温度が前記規定温度以下の場合に、前記記憶手段に記憶されている前記第１のデューティを、検出された該温度と前記規定温度との差分に応じた値を該第１のデューティに加算した値に再設定すると共に、前記ＰＷＭ制御用の第２のデューティを算出し、前記第２のデューティが再設定された前記第１のデューティ以下である場合には、前記基準通電時間を前記ハロゲンヒータへ電流を通電する通電時間とすると共に前記ＰＷＭ制御におけるデューティを再設定された前記１のデューティとした前記ＰＷＭ制御によるハロゲンヒータへの前記電流の通電を制御し、前記第２のデューティが再設定された前記第１のデューティを超え、且つ前記ＰＷＭ制御の制御周期毎に前記ハロゲンヒータへ供給される電力量が前記ＰＷＭ制御におけるデューティを再設定された前記第１のデューティとしたときの電力量未満である場合には、前記基準通電時間、前記第２のデューティ、及び再設定された前記第１のデューティに基づいて算出した通電時間を前記ハロゲンヒータへ電流を通電する通電時間とすると共に前記ＰＷＭ制御におけるデューティを算出された前記第２のデューティとした前記ＰＷＭ制御によるハロゲンヒータへの前記電流の通電を制御すること、
を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記定着手段に給電される電圧を検出する電圧検出手段を備え、
前記制御手段は、前記電圧検出手段で検出した電圧情報に基づいて、前記ハロゲンヒータへの前記電流の通電を制御すること、
を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記定着手段に給電される電流を検出する電流検出手段を備え、
前記制御手段は、前記電流検出手段で検出した電流情報に基づいて、前記ハロゲンヒータへの前記電流の通電を制御すること、
を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関するものであり、特に、ハロゲンヒータを用いた定着手段を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着ヒータ駆動では、ＰＷＭ（Pulse  Wide  Modulation：パルス幅変調）点灯を前提とした制御を用いたものがある。ＰＷＭ点灯方式では、入力電力を程よく制御できる利点がある。また、ＰＷＭ点灯は、ＡＣ入力を全波整流し、ＤＣ電圧に変換し、インバータ駆動させることが既に知られている。
【０００３】
このようなＰＷＭ点灯（駆動）を用いた技術としては、たとえば交流電源の出力を整流して得た電源電圧を、画像形成装置の本体に設けられている負荷とスイッチング素子とが直列に接続された負荷回路に印加し、前記スイッチング素子のオン／オフ動作により前記負荷の電力制御を行う電力制御装置において、前記負荷と直列に接続された第１の共振手段と、この第１の共振手段と前記負荷との直列回路に並列に接続された第２の共振手段とを備え、前記第１の共振手段と前記第２の共振手段と前記負荷とを一体に設け前記本体から電気的に着脱可能な構成としたものがある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
このような電力制御装置においては、スイッチング素子によるスイッチングがソフトスイッチングとなり、スイッチング素子のスイッチング時にスイッチング素子に加わる電圧とスイッチング素子を流れる電流の交差する領域が少なくなってスイッチング損失を低減することができる。また、交流電源から負荷に流入する電流の波形が正弦波状となり、電源の力率が向上して高周波電流が低減するという効果が得られる。さらに、スイッチング素子のスイッチング回数が少なくなり、スイッチング損失を低減することができるとともに、スイッチングによる電圧電流の変化により発生するノイズも低減させることができる。また、スイッチング時の充放電電流が流れる経路を最短にでき、負荷と電力制御装置の一部とを接続する電線から放射されるノイズを低減することができる。
【０００５】
図９は、定着ヒータに用いるハロゲンヒータのハロゲンサイクルを説明するための模式図である。点灯中の高温のタングステンフィラメント１０１から蒸発したタングステン１０２はハロゲンガスと反応し、タングステン１０２とハロゲン１０３との化合物（以下、タングステン−ハロゲン化合物と呼ぶ）が生成される。タングステン−ハロゲン化合物１０４は、約２５０℃から１４００℃でその状態を維持する。したがって、バルブが２５０℃程度以上であればバルブ内壁に付着することはなく黒化（劣化）も起こらない。このタングステン−ハロゲン化合物１０４は、熱対流によってフィラメント付近に運ばれると高温のために再びタングステン１０２とハロゲン１０３とに分解され、タングステン１０２はフィラメントに再生し、自由になったハロゲン１０３は再び次の反応を繰り返す。
【０００６】
【特許文献１】特許第３５４５８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の電子写真方式のＰＷＭ点灯方式では、待機状態等の定着部の設定温度が低い場合、ハロゲンヒータへの通電Ｄｕｔｙが低く制御される為、前述の様なハロゲンヒータのハロゲンサイクルを正常にすることができなくなる可能性があった。ハロゲンヒータには、定格電圧で最適なハロゲンサイクルが働くように、そのフィラメント温度(色温度)に合わせた濃度のハロゲンガスが封入されている。したがって、バルブ温度が約２５０℃より低くなった場合、フィラメントは侵食されて短寿命になりやすくなる、という問題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＰＷＭ制御により入力電流の通電が制御されるハロゲンヒータを定着手段に備えた画像形成装置において、ハロゲンヒータの寿命が長く、耐久性に優れた画像形成装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる画像形成装置は、ハロゲンヒータを用いた定着手段と、前記ハロゲンヒータに電流を通電する通電手段と、前記ハロゲンヒータへの前記電流の通電をＰＷＭ制御により制御して前記定着手段の温度を制御する制御手段と、前記定着手段の温度を検出する温度検出手段と、前記ハロゲンヒータへ供給される電力量を前記ハロゲンヒータに固有の所定の下限値以上とするように予め決められた前記ＰＷＭ制御におけるデューティの下限値である第１のデューティと、前記ＰＷＭ制御において前記第１のデューティの場合に前記ハロゲンヒータへ供給される電力量を前記下限値以上とするように前記ハロゲンヒータへ電流を通電する通電時間である基準通電時間と、前記所定の下限値を設定したときの周囲温度を示す規定温度と、を記憶する記憶手段と、を備え、前記制御手段は、前記温度検出手段で検出された温度が前記規定温度以下の場合に、前記記憶手段に記憶されている前記第１のデューティを、検出された該温度と前記規定温度との差分に応じた値を該第１のデューティに加算した値に再設定すると共に、前記ＰＷＭ制御用の第２のデューティを算出し、前記第２のデューティが再設定された前記第１のデューティ以下である場合には、前記基準通電時間を前記ハロゲンヒータへ電流を通電する通電時間とすると共に前記ＰＷＭ制御におけるデューティを再設定された前記１のデューティとした前記ＰＷＭ制御によるハロゲンヒータへの前記電流の通電を制御し、前記第２のデューティが再設定された前記第１のデューティを超え、且つ前記ＰＷＭ制御の制御周期毎に前記ハロゲンヒータへ供給される電力量が前記ＰＷＭ制御におけるデューティを再設定された前記第１のデューティとしたときの電力量未満である場合には、前記基準通電時間、前記第２のデューティ、及び再設定された前記第１のデューティに基づいて算出した通電時間を前記ハロゲンヒータへ電流を通電する通電時間とすると共に前記ＰＷＭ制御におけるデューティを算出された前記第２のデューティとした前記ＰＷＭ制御によるハロゲンヒータへの前記電流の通電を制御すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、ハロゲンサイクルを正常に動作させて、画像形成装置の装置寿命よりもハロゲンヒータの寿命が短くなることを防止することができ、ハロゲンヒータの寿命が長く、耐久性に優れた画像形成装置を得ることができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる画像形成装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる画像形成装置の一例であるプリンタの概略構成を示す図である。本実施の形態にかかるプリンタは、作像部１と、書き込み部２と、定着部３と、操作部４と、ＲＯＭ(Read Only Memory)５と、ＲＡＭ（Random Access Memory）６と、通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）７と、制御部８と、を有する。
【００１３】
作像部１は、複数の像担持体としての感光体ドラムやトナー供給部などを備え、各感光体ドラム上に互いに異なる色の画像を形成してこれらの各感光体ドラム上の各色の画像を記録材としての記録紙上に重ねあわせて転写することにより、カラー画像を記録紙上に形成する。露光手段としての光書込部２は、各色の画像信号によりレーザダイオードを変調駆動し、このレーザダイオードからの各色の画像信号で変調されたレーザ光を上記複数の感光体ドラムにそれぞれ照射して露光することで、各感光体ドラム上に各色の画像信号に対応した静電潜像を形成する。
【００１４】
つまり、作像部１では、複数の感光体ドラムは、それぞれ、駆動部により回転駆動されて帯電手段により一様に帯電された後に光書込部２からの各色の画像信号で変調されたレーザ光により露光されて各色の画像信号に対応した静電潜像が形成される。各感光体ドラム上の各色の画像信号に対応した静電潜像はトナー供給部を含む現像手段により各色のトナーでそれぞれ現像されて各色のトナー像となる。給紙装置から記録紙が給送され、この記録紙は転写手段により各感光体ドラム上の各色のトナー像が重ね合わされて転写されることによりカラー画像が形成される。
【００１５】
定着部３は、定着ヒータを有し、作像部１でカラー画像が形成された記録紙が搬送されてきて該記録紙上の画像（トナー）を該記録紙に定着させる。この定着部３は、例えば駆動源により回転駆動される定着部材としての定着ローラ（若しくは定着ベルト）及び加圧部材としての加圧ローラがそのニップ部を通過する記録紙に対して加熱及び加圧により画像（トナー）を定着させ、定着ローラ（若しくは定着ベルト）及び加圧ローラの少なくとも一方を定着ヒータで加熱する定着装置が用いられる。
【００１６】
操作部４は、ユーザ又は作業者が当該プリンタの状態を設定する為に操作する部分である。ＲＯＭ５は、当該プリンタを制御する為のプログラム及び固定パラメータが記憶保持されている。ＲＡＭ６は、当該プリンタの初設定を記憶保持し、バッテリーでバックアップされている。通信Ｉ／Ｆ７は、ＬＡＮ等でホストと接続されており、外部とのＩ／Ｆを制御している部分で、外部からの画像データ等の入出力データを制御する。制御部８は、当該プリンタを制御する部分であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）も含まれ、バスＢを介して当該プリンタの各部を制御する。
【００１７】
図２は、定着部３が有する定着ヒータ駆動回路の一例を示す図である。定着ヒータ駆動回路の構成を説明すると、ＡＣ（Alternating Current：交流）電源９は、ノイズフィルタ１０の入力側に接続される。整流器ＤＢ１の出力側は、コンデンサＣ１、Ｃ２及びＬ２で構成されるノイズフィルタを介してインバータ回路１１に接続される。
【００１８】
インバータ回路１１においては、第１の共振手段であるＬ２と、画像形成装置における定着装置の定着ヒータとしての負荷であるハロゲンヒータ１３とが直列に接続され、Ｌ２とハロゲンヒータ１３との直列回路に並列に第２の共振手段であるＣ３が接続されて直並列回路が構成される。この直並列回路は、スイッチング素子Ｑ１であるＦＥＴトランジスタを直列に介して整流器ＤＢの出力側（コンデンサＣ１、Ｃ２およびコイルＬ１で構成されるノイズフィルタの出力側）に接続される。
【００１９】
スイッチング素子Ｑ１の駆動信号が入力されるゲートには、ＦＥＴ駆動回路１２の出力端子が接続され、ＦＥＴ駆動回路１２には機械の動作条件に応じてハロゲンヒータ１３をオン／オフさせるためのＰＷＭ信号線が制御手段としての制御部８から接続される。サーミスタ１４は、定着部３の温度を検出して、検出した温度情報を制御部８へ信号を入力している温度検出手段である。
【００２０】
つぎに、この定着ヒータ駆動回路の作用について説明する。ＡＣ電源９の出力は、ノイズフィルタ１０に入力される。このノイズフィルタ１０は、ＡＣラインからのノイズを除去している。ノイズフィルタ１０からの出力は、整流器ＤＢに供給されて全波整流される。整流器ＤＢの出力は、コンデンサＣ１、Ｃ２およびコイルＬ１で構成されるノイズフィルタに入力されてノイズが除去される。
【００２１】
このノイズフィルタのコンデンサＣ１、Ｃ２は、スイッチング素子Ｑ１を流れるパルス電流の高い周波数のノイズがＡＣ電源９側に漏れるのを防止する為に設けてあり、静電容量が小さな値に設定してある。したがって、このノイズフィルタの出力の電圧波形は、図３に示すようにＡＣ電源９の出力を全波整流した電圧Ｖｄｂとなる。このノイズフィルタの出力はインバータ回路１１に入力される。
【００２２】
この状態で、ハロゲンヒータ１３に電力を供給するタイミングになると、制御部８からハロゲンヒータをオンさせるＰＭＷ信号がＦＥＴ駆動回路１２に入力される。ＦＥＴ駆動回路１２は、制御部８からのＰＷＭ信号がＨＩの時にオンしてスイッチング素子Ｑ１の駆動信号Ｖｂを生成し、この信号によりスイッチング素子Ｑ１をＡＣ電源の出力周波数よりもはるかに高い周波数（例えば２０ＫＨｚ）で駆動する。
【００２３】
これにより、スイッチング素子Ｑ１がオンした時には、上記ノイズフィルタの出力Ｖｉｎがスイッチング素子Ｑ１を介してハロゲンヒータ１３とコイルＬ２，コンデンサＣ３の直並列回路に印加されて、ハロゲンヒータ１３とコイルＬ２，コンデンサＣ３の直並列回路に負荷電流Ｉｃが流れ、ハロゲンヒータ１３に電力が供給され、コイルＬ２にエネルギーが蓄えられる。
【００２４】
ここでは、ＡＣ（Alternating Current：交流）電源９、ノイズフィルタ１０、整流器ＤＢ１、コンデンサＣ１、Ｃ２及びＬ２で構成されるノイズフィルタ、スイッチング素子Ｑ１、ハロゲンヒータ１３とコイルＬ２，コンデンサＣ３の直並列回路、によりハロゲンヒータ１３に電流を通電する通電手段が構成されている。
【００２５】
また、スイッチング素子Ｑ１がオフした時には、ハロゲンヒータ１３とコイルＬ２，コンデンサＣ３の直並列回路内でコイルＬ２からエネルギーが放出され、コンデンサＣ３が充電されるとともにハロゲンヒータ１３に電流が流れる。前述の動作をすることにより、ハロゲンヒータ１３に供給される電流は、図３のＩｈｔに示されるように正弦波に近い電流波形とされており力率が向上して高周波電流が低減されている。また、ハロゲンヒータ１３の入力電流は、ＰＷＭＤｕｔｙを増減することにより制御できるので、消費電力もＰＷＭＤｕｔｙにより精度良く制御でき、消費電力を精度良く制御できることにより、定着部の温度リップルについても低減することが可能となる。定着部の温度リップルを低減させることにより、カラープリントなどの発色を安定させることが可能となるなどメリットがある。
【００２６】
一方ハロゲンヒータ１３においては、図９にハロゲンサイクルの概略図を示したように、点灯中の高温のフィラメントから蒸発したタングステンは、ハロゲンガスと反応して、タングステンとハロゲンとの化合物（タングステン−ハロゲン化合物）が生成される。タングステン−ハロゲン化合物は、約２５０℃から１４００℃でその状態を維持する。したがって、バルブ温度が２５０℃程度以上であればバルブ内壁に付着することはなく黒化（劣化）も起こらない。この化合物は熱対流によってフィラメント付近に運ばれると高温のために再びタングステンとハロゲンに分解され、タングステンはフィラメントに再生し、自由になったハロゲンは再び次の反応を繰り返す。
【００２７】
このように、ハロゲンヒータ１３には、定格電圧で最適なハロゲンサイクルが働くように、そのフィラメント温度(色温度)に合わせた濃度のハロゲンガスが封入されている。したがって、ハロゲンサイクルが正常にならない条件下、例えば電圧を下げて使用した場合や入力電流を下げて使用した場合には、バルブ温度が低くなる。バルブ温度が約２５０℃以下となった場合は、タングステン−ハロゲン化合物がバルブに接触した時にバルブ温度により該タングステン−ハロゲン化合物が冷やされる。そして、該タングステン−ハロゲン化合物は化合物としての状態を維持できずにタングステン分子とハロゲンガスとに分解し、タングステン分子はバルブ内壁に付着し、黒化現象を発生させることが知られている。さらに、このような状態が続くことにより、タングステンフィラメントがやせ細り、やがて断線となる、といった劣化現象が一般的に知られている。
【００２８】
従来の技術では、前述の画像形成装置を搭載したプリンタおよび複写機等では、動作モードにより、例えば、低電力待機，待機，省エネ待機等の定着温度を低く使用する状態を維持する動作モードとなることがある。このような場合は、少ない電力で定着部の温度を維持できる場合がある為、低いＰＷＭＤｕｔｙで長時間使用されることがあり、ハロゲンヒータの劣化が加速される状態となる可能性があり、画像形成装置の装置寿命に対してハロゲンヒータの寿命が短くなるといった不具合が発生する可能性があった。
【００２９】
ハロゲンヒータを点灯させる際は、正常なハロゲンサイクルが行なわれるバルブの下限温度（約２５０℃。以下、Ｔｆとする。）に短時間で達するようにハロゲンヒータへ電流を通電することにより、寿命の急激な劣化を抑制することが可能となる。
【００３０】
ＰＷＭＤｕｔｙを１００％で点灯させることにより、最短で正常なハロゲンサイクルに移行できるが、近年では、ファーストプリントの時間短縮等の要求に対し、プリント時の定着部温度維持に必要な熱量以上のハロゲンヒータを搭載し、更に、熱容量の小さい定着部機構構成部品を搭載しており、定着部の温度リップルの低減といった、相反する問題がある。したがって、温度リップルを発生させず、ハロゲンヒータの寿命を画像形成装置の装置寿命以上にする下限Ｄｕｔｙを設定し、その下限Ｄｕｔｙ以上では、ハロゲンヒータへの電流の通電制御は行なわないようにすることにより、ハロゲンヒータの寿命を装置寿命以上とし、定着部の温度リップルを低減させることが可能となる。
【００３１】
装置寿命をＬ（時間）として、装置寿命Ｌに対してハロゲンヒータ寿命が長くなるようなＰＷＭＤｕｔｙの下限値をＡ％とした場合の、Ａ％の決定方法の一例について説明する。ハロゲンヒータを定格入力の条件で使用した場合の寿命をＬｈｔ(時間)とする。ここでＬｈｔは、装置に使用するハロゲンヒータにより固有な特性である。図４−１は、一般的なハロゲンヒータの相対寿命とバルブ温度の関係を示す図である。
【００３２】
本実施の形態での画像形成装置の使用形態の最悪な状態は、バルブ温度が常温から電流の通電を開始し、２５０℃に到達した時点で通電停止することを繰り返すことである。バルブ温度の昇温は、ＰＷＭＤｕｔｙが一定であれば、温度上昇の傾きは一定であるので、バルブ温度が２５０℃以下の場合の寿命は、図４−１より約５０％程度となる。電流の通電開始用のＰＷＭＤｕｔｙを別途設定したり、バルブ温度を常温まで下がらないように温度制御をすることにより約５０％よりも寿命を長くすることができる。
【００３３】
図４−２は、画像形成装置の動作モードの中で、最もハロゲンヒータの寿命に対して悪い使われ方をした場合の定着部の温度遷移とバルブ温度遷移とを例示した図である。例えば、低電力待機モードなどで、プリント時の定着部温度に対して定着部目標温度が低く設定されており、また、記録紙が定着部を通過しない為に温度維持に大きな電力を必要としないときの画像形成装置の定着部とバルブ温度との遷移は、バルブ温度と定着部温度は定着部の熱伝達による遅延等あるが概ね相対的に図４−２に示す関係にあるとすることができる。
【００３４】
図４−２においてｔonは、ハロゲンヒータ１３へＰＷＭＤｕｔｙ：Ａ％で電流を通電している時間である。また、図４−２においてｔoffは、ハロゲンヒータ１３への電流の通電を停止している状態である。ｔonは、ＰＷＭＤｕｔｙにより勾配が異なるが、ｔoffは、画像形成装置の定着部３等の熱容量により固有である。また、低電力待機の為、プリント等の状態遷移がない限り、この状態が継続される。状態の遷移が無い場合には、ｔ１の周期にて、ハロゲンヒータ１３への電流の通電が行なわれるので、画像形成装置寿命：Ｌと、ハロゲンヒータ１３への電流の通電は、（Ｌ／ｔ１）回行なわれる。このときの、ＰＷＭＤｕｔｙ：Ａ％による総電流の通電時間は、ｔon×（Ｌ／（ｔon＋ｔoff））となる。
【００３５】
これに対して、ハロゲンヒータ１３の寿命が長ければ良い。したがって、
０．５×Ｌth＞ｔon×（Ｌ／（ｔon＋ｔoff））
ｔon＜（０．５×Ｌht×ｔoff）／（Ｌ−０．５×Ｌht）
となるようなｔonを設定することができる。
【００３６】
したがって、画像形成装置に搭載されているハロゲンヒータの定格消費電力をＷとすると、Ｗ×Ａ×ｔonの電力量によって、画像形成装置の定着部の温度維持が行なわれ、画像形成装置寿命に対して、ハロゲンヒータ寿命を長くすることができることになる。ＰＷＭＤｕｔｙ：Ａ％と連続通電時間：ｔonは、あらかじめ画像形成装置のＲＯＭ５に記憶されている。
【００３７】
連続通電時間：ｔonと定着部温度制御周期：Ｆ(時間。以下、制御周期：Ｆとする。)とＰＷＭＤｕｔｙ：Ｂ％（温度制御により算出された値）の関係について説明する。制御周期：Ｆ毎に、定着部目標温度に対して、定着部温度をサンプリングした定着部温度を比較演算し、ハロゲンヒータへのＰＷＭＤｕｔｙ：Ｂ％を決定する。制御周期：Ｆは、プリント中などの温度変動に対して、定着部目標温度を維持する為に制御周期間隔が固定値にてあらかじめ決められている。
【００３８】
ｔon≦Ｆの画像形成装置では、Ｗ×Ａ×ｔon≦Ｗ×Ａ×Ｆであるので、バルブ温度が正常にハロゲンサイクルを行なえる温度に達する電力量を供給できるので下限のＰＷＭＤｕｔｙ：Ａ％を設定することにより画像形成装置寿命に対して、ハロゲンヒータ寿命を長くすることができることになる。
【００３９】
また、ｔon＞Ｆの画像形成装置では、Ｗ×Ａ×ｔon＞Ｗ×Ａ×Ｆとなり、１制御周期にて、バルブ温度が正常にハロゲンサイクルを行なえる温度に達する電力量を供給できない。よって、ＰＷＭＤｕｔｙ：Ｂ％と制御周期：Ｆにより、電力量を計算して制御する必要がある。
【００４０】
Ｂ≦Ａの場合は、制御部８はＰＷＭＤｕｔｙを下限ＰＷＭＤｕｔｙ：Ａ％に再設定し、且つ、ｔon時間連続でハロゲンヒータ１３を点灯させる制御を行なう。また、Ｂ＞Ａ、且つ、Ｗ×Ａ×ｔon＞Ｗ×Ｂ×Ｆの場合は、制御部８はＰＷＭＤｕｔｙ：Ｂにて、（Ａ×ｔon）／Ｂ時間連続でハロゲンヒータ１３を点灯させる制御を行なう。また、Ｂ＞Ａ、且つ、Ｗ×Ａ×ｔon≦Ｗ×Ｂ×Ｆの場合は、制御部８はＰＷＭＤｕｔｙ：Ｂ、制御周期：Ｆにてハロゲンヒータ１３の制御を行なう。なお、また、バルブの温度上昇は、定着部の周辺温度、入力電圧、入力電流の変動により影響を受けるので各々の変動分に対して、寿命に影響の無い様にする。
【００４１】
本実施の形態では、定着部３が備えるハロゲンヒータ１３への電流の通電をＰＷＭ制御により制御し、ＰＷＭ制御の周期である制御周期毎に制御周期におけるハロゲンヒータ１３への供給電力量を算出し、算出した供給電力量がハロゲンヒータ１３に固有の所定の下限値以上となるようにＰＷＭ制御によるハロゲンヒータ１３への電流の通電を制御する制御手段の機能を制御部８が行っている。
【００４２】
つぎに、図５を参照しての動作説明を行なう。図５は、実施の形態１にかかるプリンタの動作を説明するためのフローチャートである。まずサーミスタ１４は、定着部３の温度（定着温度）を測定しており、その温度情報信号を制御部８に入力する。制御部８では、この温度情報信号に基づいて、定着部目標温度に対してサーミスタ１４における検出温度が低く、定着温度を上昇させる必要があるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。
【００４３】
定着温度を上昇させる必要がないと判断した場合には（ステップＳ１０１否定）、制御部８では、そのまま温度情報信号に基づく判断を繰り返す。また、定着部目標温度に対して、サーミスタ１４における検出温度が低く、定着温度を上昇させる必要があると判断した場合には（ステップＳ１０１肯定）、制御部８では出力ＰＷＭＤｕｔｙの決定処理を実行する。制御部８は、例えばＰＩＤ計算式等により、ＰＷＭＤｕｔｙ：Ｂ％を算出する（ステップＳ１０２）。
【００４４】
つぎに、制御部８は、算出したＰＷＭＤｕｔｙ：Ｂ％と、ＲＯＭ５に記憶されている下限ＰＷＭＤｕｔｙ：Ａ％と、を比較し、Ｂ％がＡ％よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ１０３）。判断の結果、Ｂ％＞Ａ％である場合には（ステップＳ１０３肯定）、制御部８はつぎに電力量を算出して電力量の比較し、Ｗ×Ａ×ｔon≦Ｗ×Ｂ×Ｆであるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。
【００４５】
ここで、Ｗ×Ａ×ｔon≦Ｗ×Ｂ×Ｆであると判断した場合には（ステップＳ１０４肯定）、制御部８はＰＷＭＤｕｔｙ：Ｂ％、制御周期：ＦにてＰＷＭ信号を設定し、ＰＷＭＤｕｔｙ出力処理を実行する（ステップＳ１０５）。また、Ｗ×Ａ×ｔon＞Ｗ×Ｂ×Ｆと判断した場合には（ステップＳ１０４否定）、制御部８はＰＷＭＤｕｔｙ：Ｂにて、連続通電時間：（Ａ×ｔon）／Ｂを算出し（ステップＳ１０７）、ＰＷＭＤｕｔｙ出力処理を実行する（ステップＳ１０５）。
【００４６】
ステップＳ１０３に戻って、Ｂ≦Ａであると判断した場合には（ステップＳ１０３否定）、制御部８はＰＷＭＤｕｔｙ：Ａ％、連続通電時間：ｔonに再設定し（ステップＳ１０６）、ＰＷＭＤｕｔｙ出力処理へ進む。ＰＷＭＤｕｔｙ出力処理では、設定されたＰＷＭＤｕｔｙ、設定された連続点灯時間出力を行なう。
【００４７】
つぎに、定着部３の環境温度が低い場合についての補正方法の例について説明する。サーミスタ１４からの検出温度：Ｔが、ある規定温度：Ｔ１以下の場合、制御部８は下限ＰＷＭＤｕｔｙ：Ａ％を（Ａ＋α）％と再設定してＲＡＭ６に記憶する。Ｔ１は、ＲＯＭ５に記憶されているＡ％、Ｎの設定値を決めたときの周囲温度とする。連続通電時間：Ｍ＝Ａ／Ｎにて、バルブ温度：Ｔｆに到達するように、αは一定値でも良く（Ｔ−Ｔ１）によって可変される値でも良い。
【００４８】
図６を参照して、定着部３の環境温度が低い場合の補正方法について具体的に説明する。図６は、実施の形態１にかかるプリンタの動作を説明するためのフローチャートである。まずサーミスタ１４は、定着部３の温度（定着温度）を測定しており、その温度情報信号を制御部８に入力する。制御部８では、この温度情報信号に基づいて、定着部目標温度に対してサーミスタ１４における検出温度が低く、定着温度を上昇させる必要があるか否かを判断する（ステップＳ２０１）。
【００４９】
定着温度を上昇させる必要がないと判断した場合には（ステップＳ２０１否定）、制御部８では、そのまま温度情報信号に基づく判断を繰り返す。また、定着部目標温度に対して、サーミスタ１４における検出温度が低く、定着温度を上昇させる必要があると判断した場合には（ステップＳ２０１肯定）、制御部８ではサーミスタの検出温度：Ｔが、規定温度：Ｔ１以上（Ｔ１≦Ｔ）であるか判断を行なう（ステップＳ２０２）。
【００５０】
判断の結果、Ｔ１≦Ｔである場合には（ステップＳ２０２肯定）、制御部８ではハロゲンヒータ１３への電流の通電開始の処理を開始し、出力ＰＷＭＤｕｔｙの決定処理を実行する。制御部８は、例えばＰＩＤ計算式等により、ＰＷＭＤｕｔｙ：Ｂ％を算出する（ステップＳ２０３）。
【００５１】
つぎに、制御部８は、算出したＰＷＭＤｕｔｙ：Ｂ％と、ＲＯＭ５に記憶されている下限ＰＷＭＤｕｔｙ：Ａ％と、を比較し、Ｂ％がＡ％よりも大きい（Ｂ％＞Ａ％）か否かを判断する（ステップＳ２０４）。判断の結果、Ｂ％＞Ａ％である場合には（ステップＳ２０４肯定）、制御部８はつぎに電力量を算出して電力量の比較し、Ｗ×Ａ×ｔon≦Ｗ×Ｂ×Ｆであるか否かを判断する（ステップＳ２０５）。
【００５２】
ここで、Ｗ×Ａ×ｔon≦Ｗ×Ｂ×Ｆであると判断した場合には（ステップＳ２０５肯定）、制御部８はＰＷＭＤｕｔｙ：Ｂ％、制御周期：ＦにてＰＷＭ信号を設定し、ＰＷＭＤｕｔｙ出力処理を実行する（ステップＳ２０６）。また、Ｗ×Ａ×ｔon＞Ｗ×Ｂ×Ｆと判断した場合には（ステップＳ２０５否定）、制御部８はＰＷＭＤｕｔｙ：Ｂにて、連続通電時間：（Ａ×ｔon）／Ｂを算出し（ステップＳ２０８）、ＰＷＭＤｕｔｙ出力処理を実行する（ステップＳ２０６）。
【００５３】
ステップＳ２０４に戻って、Ｂ％≦Ａ％であると判断した場合には（ステップＳ２０４否定）、制御部８はＰＷＭＤｕｔｙ：Ａ％、連続通電時間：ｔonに再設定し（ステップＳ２０７）、ＰＷＭＤｕｔｙ出力処理へ進む。ＰＷＭＤｕｔｙ出力処理では、設定されたＰＷＭＤｕｔｙ、設定された連続点灯時間出力を行なう。
【００５４】
また、ステップＳ２０２に戻って、判断の結果、サーミスタの検出温度：Ｔが、規定温度：Ｔ１未満（Ｔ１＞Ｔ）である場合には（ステップＳ２０２否定）、制御部８は、ＲＯＭ５に記憶されている下限ＰＷＭＤｕｔｙ：Ａ％に対して、補正値：αを加えて、（Ａ＋α）％を最小ＰＷＭＤｕｔｙとして、ＲＡＭ６に記憶する（ステップＳ２０９）。
【００５５】
つぎに、制御部８はハロゲンヒータ１３への通電開始の処理を開始し、出力ＰＷＭＤｕｔｙの決定処理を実行する。制御部８は、例えばＰＩＤ計算式等により、ＰＷＭＤｕｔｙ：Ｂ％を算出する（ステップＳ２１０）。
【００５６】
つぎに、制御部８は、算出したＰＷＭＤｕｔｙ：Ｂ％と、ＲＡＭ６に記憶されている下限ＰＷＭＤｕｔｙ：（Ａ＋α）％と、を比較し、Ｂ％が（Ａ＋α）％よりも大きい（Ｂ％＞（Ａ＋α）％）か否かを判断する（ステップＳ２１１）。判断の結果、Ｂ％＞（Ａ＋α）％である場合には（ステップＳ２１１肯定）、制御部８はつぎに電力量を算出して電力量の比較し、Ｗ×（Ａ＋α）×ｔon≦Ｗ×Ｂ×Ｆであるか否かを判断する（ステップＳ２１２）。
【００５７】
ここで、Ｗ×（Ａ＋α）×ｔon≦Ｗ×Ｂ×Ｆであると判断した場合には（ステップＳ２１２肯定）、制御部８はＰＷＭＤｕｔｙ：Ｂ％、制御周期：ＦにてＰＷＭ信号を設定し、ＰＷＭＤｕｔｙ出力処理を実行する（ステップＳ２１３）。また、Ｗ×Ａ×ｔon＞Ｗ×Ｂ×Ｆと判断した場合には（ステップＳ２１２否定）、制御部８はＰＷＭＤｕｔｙ：Ｂにて、連続通電時間：（（Ａ＋α）×ｔon）／Ｂを算出し（ステップＳ２１５）、ＰＷＭＤｕｔｙ出力処理を実行する（ステップＳ２１３）。
【００５８】
ステップＳ２１１に戻って、Ｂ％≦（Ａ＋α）％であると判断した場合には（ステップＳ２１１否定）、制御部８はＰＷＭＤｕｔｙ：（Ａ＋α）％、連続通電時間：ｔonに再設定し（ステップＳ２１４）、ＰＷＭＤｕｔｙ出力処理へ進む。ＰＷＭＤｕｔｙ出力処理では、設定されたＰＷＭＤｕｔｙ、設定された連続点灯時間出力を行なう。
【００５９】
以上の処理により、ハロゲンヒータを点灯させる際に、電流の通電時のＰＷＭＤｕｔｙと連続通電時間により、ハロゲンヒータへの供給時の電力量がハロゲンヒータに固有のある一定の下限値以下とならないように制御して、正常なハロゲンサイクルが行なわれるバルブの下限温度以下の状態、例えば約２５０℃以下となっている状態の発生を抑制することができるため、画像形成装置の寿命よりもハロゲンヒータの寿命が短くなることを防止できる。
【００６０】
上述したように、本実施の形態にかかる画像形成装置によれば、ハロゲンヒータ１３に対して、電流の通電を行なう際に通電時のＰＷＭＤｕｔｙと連続通電時間により、供給時の電力量がある一定値以下とならないように制御することができる。これにより、バルブ温度が例えば約２５０℃以下となっている状態の発生を抑制することができるため、画像形成装置の寿命よりもハロゲンヒータの寿命が短くなることを防止できる。したがって、本実施の形態にかかる画像形成装置によれば、ＰＷＭ制御により電流の通電が制御されるハロゲンヒータを定着手段に備えた画像形成装置において、ハロゲンヒータの寿命が長く、耐久性に優れた画像形成装置を得ることができる。
【００６１】
実施の形態２．
図７は、実施の形態２にかかる画像形成装置の定着部３が有する定着ヒータ駆動回路の他の例を示す図である。なお、実施の形態２にかかる画像形成装置の構成は、定着ヒータ駆動回路以外は実施の形態２の場合と同様であるため、ここでは説明を省略する。図７に示す定着ヒータ駆動回路は、図２に示す定着ヒータ駆動回路に対して、入力電圧検出回路１５と入力電流検出回路１６とをさらに搭載している。
【００６２】
入力電圧検出回路１５は、定着部３に給電される入力電力を検出する電圧検出手段として機能する回路である。また、入力電流検出回路１６は、定着部３に給電される入力電流を検出する電流検出手段として機能する回路である。この例では、入力電圧検出回路１５と入力電流検出回路１６とを同時に搭載しているが、どちらか一方のみを搭載しても良い。
【００６３】
ユーザ先の電源事情等により、定着部３に給電される入力電圧が変動することがあり、ＲＯＭ５に保持しているハロゲンヒータ１３の定格入力電圧値（規定値：Ｖ）が供給されないことがある。ハロゲンヒータ定格入力電圧：Ｖとすると、入力電圧：Ｖｉｎの時のハロゲンヒータ１３の電力：Ｗｉｎは、Ｗｉｎ＝Ｗ×（Ｖｉｎ／Ｖ）＾（１／０．６５）となる。ここで、ハロゲンヒータの定格電力：Ｗとすると、最小ＰＷＭＤｕｔｙをＡ％から（Ａ×Ｗｉｎ／Ｗ）％に補正すれば、同じ電力量を供給することが可能となる。これにより、正常なハロゲンサイクルが行なわれるバルブの下限温度以下の状態、例えば約２５０℃以下となっている状態の発生を抑制することができるため、画像形成装置の寿命よりもハロゲンヒータの寿命が短くなることを防止できる。
【００６４】
また、ユーザ先の電源事情等により、同様に定着部３に給電される入力電流が変動することがあり、ＲＯＭ５に保持しているハロゲンヒータ１３の定格入力電流値が供給されないことがある。ハロゲンヒータ定格入力電流：Ｉ、ハロゲンヒータの抵抗値：Ｒとすると、入力電圧：Ｉｉｎの時のハロゲンヒータの電力：Ｗｉｎは、Ｗｉｎ＝Ｗ×（（Ｉｉｎ×Ｒ）／（Ｉ×Ｒ））＾（１／０．６５）となる。ここで、ハロゲンヒータの定格電力：Ｗとすると、最小ＰＷＭＤｕｔｙをＡ％から（Ａ×Ｗｉｎ／Ｗ）％に補正すれば、同じ電力量を供給することが可能となる。これにより、正常なハロゲンサイクルが行なわれるバルブの下限温度以下の状態、例えば約２５０℃以下となっている状態の発生を抑制することができるため、画像形成装置の寿命よりもハロゲンヒータの寿命が短くなることを防止できる。
【００６５】
つぎに、図８を参照して、定着部３に給電される入力電圧が変動する場合の補正方法について説明する。まずサーミスタ１４は、定着部３の温度（定着温度）を測定しており、その温度情報信号を制御部８に入力する。制御部８では、この温度情報信号に基づいて、定着部目標温度に対してサーミスタ１４における検出温度が低く、定着温度を上昇させる必要があるか否かを判断する（ステップＳ３０１）。
【００６６】
定着温度を上昇させる必要がないと判断した場合には（ステップＳ３０１否定）、制御部８では、そのまま温度情報信号に基づく判断を繰り返す。また、定着部目標温度に対して、サーミスタ１４における検出温度が低く、定着温度を上昇させる必要があると判断した場合には（ステップＳ３０１肯定）、制御部８では、入力電圧検出回路１５で検出される入力電圧：Ｖｉｎが、規定値：Ｖ以上（Ｖ≦Ｖｉｎ）であるか判断を行なう（ステップＳ３０２）。
【００６７】
判断の結果、入力電圧：Ｖｉｎが、規定値：Ｖ以上（Ｖ≦Ｖｉｎ）である場合には（ステップＳ３０２肯定）、制御部８ではハロゲンヒータ１３への電流の通電開始の処理を開始し、出力ＰＷＭＤｕｔｙの決定処理を実行する。制御部８は、例えばＰＩＤ計算式等により、ＰＷＭＤｕｔｙ：Ｂ％を算出する（ステップＳ３０３）。
【００６８】
つぎに、制御部８は、算出したＰＷＭＤｕｔｙ：Ｂ％と、ＲＯＭ５に記憶されている下限ＰＷＭＤｕｔｙ：Ａ％と、を比較し、Ｂ％がＡ％よりも大きい（Ｂ％＞Ａ％）か否かを判断する（ステップＳ３０４）。判断の結果、Ｂ％＞Ａ％である場合には（ステップＳ３０４肯定）、制御部８はつぎに電力量を算出して電力量の比較し、Ｗ×Ａ×ｔon≦Ｗ×Ｂ×Ｆであるか否かを判断する（ステップＳ３０５）。
【００６９】
ここで、Ｗ×Ａ×ｔon≦Ｗ×Ｂ×Ｆであると判断した場合には（ステップＳ３０５肯定）、制御部８はＰＷＭＤｕｔｙ：Ｂ％、制御周期：ＦにてＰＷＭ信号を設定し、ＰＷＭＤｕｔｙ出力処理を実行する（ステップＳ３０６）。また、Ｗ×Ａ×ｔon＞Ｗ×Ｂ×Ｆと判断した場合には（ステップＳ３０５否定）、制御部８はＰＷＭＤｕｔｙ：Ｂにて、連続通電時間：（Ａ×ｔon）／Ｂを算出し（ステップＳ３０８）、ＰＷＭＤｕｔｙ出力処理を実行する（ステップＳ３０６）。
【００７０】
ステップＳ３０４に戻って、Ｂ％≦Ａ％であると判断した場合には（ステップＳ３０４否定）、制御部８はＰＷＭＤｕｔｙ：Ａ％、連続通電時間：ｔonに再設定し（ステップＳ３０７）、ＰＷＭＤｕｔｙ出力処理へ進む。ＰＷＭＤｕｔｙ出力処理では、設定されたＰＷＭＤｕｔｙ、設定された連続点灯時間出力を行なう。
【００７１】
また、ステップＳ３０２に戻って、判断の結果、入力電圧検出回路１５で検出される入力電圧：Ｖｉｎが、規定値：Ｖ未満（Ｖ＞Ｖｉｎ）である場合には（ステップＳ３０２否定）、制御部８は、ＲＯＭ５に記憶されている下限ＰＷＭＤｕｔｙ：Ａ％に対して補正を行い、（Ａ×Ｗｉｎ／Ｗ）％を最小ＰＷＭＤｕｔｙとして、ＲＡＭ６に記憶する（ステップＳ３０９）。
【００７２】
つぎに、制御部８はハロゲンヒータ１３への電流の通電開始の処理を開始し、出力ＰＷＭＤｕｔｙの決定処理を実行する。制御部８は、例えばＰＩＤ計算式等により、ＰＷＭＤｕｔｙ：Ｂ％を算出する（ステップＳ３１０）。
【００７３】
つぎに、制御部８は、算出したＰＷＭＤｕｔｙ：Ｂ％と、ＲＡＭ６に記憶されている下限ＰＷＭＤｕｔｙ：（Ａ×Ｗｉｎ／Ｗ）％と、を比較し、Ｂ％が（Ａ×Ｗｉｎ／Ｗ）％よりも大きい（Ｂ％＞（Ａ×Ｗｉｎ／Ｗ）％）か否かを判断する（ステップＳ３１１）。判断の結果、Ｂ％＞（Ａ×Ｗｉｎ／Ｗ）％である場合には（ステップＳ３１１肯定）、制御部８はつぎに電力量を算出して電力量の比較し、Ｗ×（Ａ×Ｗｉｎ／Ｗ）×ｔon≦Ｗ×Ｂ×Ｆであるか否かを判断する（ステップＳ３１２）。
【００７４】
ここで、Ｗ×（Ａ×Ｗｉｎ／Ｗ）×ｔon≦Ｗ×Ｂ×Ｆであると判断した場合には（ステップＳ３１２肯定）、制御部８はＰＷＭＤｕｔｙ：Ｂ％、制御周期：ＦにてＰＷＭ信号を設定し、ＰＷＭＤｕｔｙ出力処理を実行する（ステップＳ３１３）。また、Ｗ×（Ａ×Ｗｉｎ／Ｗ）×ｔon＞Ｗ×Ｂ×Ｆと判断した場合には（ステップＳ３１２否定）、制御部８はＰＷＭＤｕｔｙ：Ｂにて、連続通電時間：（（Ａ×Ｗｉｎ／Ｗ）×ｔon）／Ｂを算出し（ステップＳ３１５）、ＰＷＭＤｕｔｙ出力処理を実行する（ステップＳ３１３）。
【００７５】
ステップＳ３１１に戻って、Ｂ％≦（Ａ×Ｗｉｎ／Ｗ）％であると判断した場合には（ステップＳ３１１否定）、制御部８はＰＷＭＤｕｔｙ：（Ａ×Ｗｉｎ／Ｗ）％、連続通電時間：ｔonに再設定し（ステップＳ３１４）、ＰＷＭＤｕｔｙ出力処理へ進む。ＰＷＭＤｕｔｙ出力処理では、設定されたＰＷＭＤｕｔｙ、設定された連続点灯時間出力を行なう。
【００７６】
なお、定着部３に給電される入力電流が変動する場合の補正は、上述した定着部３に給電される入力電圧が変動する場合の補正方法において電圧検出を電流検出に変更することによって可能となるため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００７７】
上述したように、本実施の形態にかかる画像形成装置によれば、ハロゲンヒータ１３に対して、電流の通電を行なう際に通電時のＰＷＭＤｕｔｙと連続通電時間により、供給時の電力量がある一定値以下とならないように制御することができる。これにより、バルブ温度が例えば約２５０℃以下となっている状態の発生を抑制することができるため、画像形成装置の寿命よりもハロゲンヒータの寿命が短くなることを防止できる。したがって、本実施の形態にかかる画像形成装置によれば、ＰＷＭ制御により通電が制御されるハロゲンヒータを定着手段に備えた画像形成装置において、ハロゲンヒータの寿命が長く、耐久性に優れた画像形成装置を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
以上のように、本発明にかかる画像形成装置は、耐久性が要求される用途に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる画像形成装置の一例であるプリンタの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかるプリンタの定着部３が有する定着ヒータ駆動回路を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる画像形成装置の定着部３が有する定着ヒータ駆動回路の制御特性を示す図である。
【図４−１】一般的なハロゲンヒータの相対寿命とバルブ温度の関係を示す図である。
【図４−２】定着部の温度遷移とバルブ温度遷移とを例示した図である。
【図５】本発明の実施の形態１にかかるプリンタの動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】実施の形態１にかかるプリンタの動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２にかかるプリンタの定着部３が有する定着ヒータ駆動回路を示す図である。
【図８】実施の形態２にかかるプリンタの動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】定着ヒータに用いるハロゲンヒータのハロゲンサイクルを説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００８０】
１  作像部
２  光書込部
３  定着部
４  操作部
８  制御部
９  電源
１０  ノイズフィルタ
１１  インバータ回路
１２  駆動回路
１３  ハロゲンヒータ
１４  サーミスタ
１５  入力電圧検出回路
１６  入力電流検出回路
１０１  タングステンフィラメント
１０２  タングステン
１０３  ハロゲン
１０４  ハロゲン化合物
【図１】
0005211594.tif 000002
【図２】
0005211594.tif 000003
【図３】
0005211594.tif 000004
【図４−１】
0005211594.tif 000005
【図４−２】
0005211594.tif 000006
【図５】
0005211594.tif 000007
【図６】
0005211594.tif 000008
【図７】
0005211594.tif 000009
【図８】
0005211594.tif 000010
【図９】
0005211594.tif 000011