(57)【要約】【課題】フリッカの発生を防止しつつ、回転体の温度制御の高精度化を図ることができる定着装置および画像形成装置を提供すること。【解決手段】制御手段は、各制御周期内にて、第１のヒータを制御周期の始点から第１のヒータの通電時間長さに亘って駆動するとともに、第２のヒータを制御周期の終点に対し第２のヒータの通電時間長さ分逆算した時点から制御周期の終点まで駆動する。本発明では、第１のヒータの消費電力は、第２ヒータの消費電力よりも大きいのが好ましい。【選択図】図６
2007101734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに圧接しながら回転する１対の回転体と、
通電により発熱して、前記１対の回転体の一方または双方を加熱する第１のヒータおよび第２のヒータと、
前記１対の回転体の一方または双方の温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段によって検知された温度に基づき、前記１対の回転体の一方また双方を設定温度とするように、予め設定された制御周期ごとに該制御周期内における前記第１のヒータおよび前記第２のヒータへのそれぞれの通電時間長さを制御する制御手段とを有し、
未定着像を担持する記録媒体を前記１対の回転体の間に通過させながら加熱・加圧することにより、前記未定着像を前記記録媒体に定着させる定着装置であって、
前記制御手段は、各制御周期内にて、前記第１のヒータを前記制御周期の始点から前記第１のヒータの通電時間長さに亘って駆動するとともに、前記第２のヒータを前記制御周期の終点に対し前記第２のヒータの通電時間長さ分逆算した時点から前記制御周期の終点まで駆動することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記第１のヒータの消費電力は、前記第２のヒータの消費電力よりも大きい請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記温度検知手段は、前記回転体の軸線方向での互いに異なる部位の温度を検知する第１の温度検知素子および第２の温度検知素子を有し、前記制御手段は、前記第１の温度検知素子および前記第２の温度検知素子のそれぞれによって検知された温度に基づき、前記第１のヒータおよび前記第２のヒータのそれぞれの通電時間長さを算出し、その算出結果に基づいて前記第１のヒータおよび前記第２のヒータの駆動を制御する請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記第１のヒータの配熱分布は、前記第２のヒータの配熱分布と異なり、前記第１の温度検知素子は、前記回転体のうちの前記第１のヒータの配熱分布の最大部に対応する部分の温度を検知し、前記第２の温度検知素子は、前記回転体のうちの前記第２のヒータの配熱分布の最大部に対応する部分の温度を検知する請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
ｎ−１回目の制御周期の終点で前記第１のヒータがオン状態からオフ状態に切り換わる場合、ｎ回目の制御周期の始点で前記第２のヒータをオフ状態とする請求項１ないし４のいずれかに記載の定着装置（ただしｎは自然数である）。
【請求項６】
前記制御周期は、１〜５ｓｅｃである請求項１ないし５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記制御周期をｔ個の期間に分割してカウントするカウント手段を有し、前記カウント手段のカウント値と、前記第１のヒータおよび前記第２のヒータのそれぞれの通電時間長さとに基づいて、前記第１のヒータおよび前記第２のヒータのそれぞれをオン／オフする請求項１ないし６のいずれかに記載の定着装置（ただしｔは自然数である）。
【請求項８】
前記カウント手段は、前記制御周期を１００×ｘ個の期間に分割して０〜１００までカウントアップする第１のカウント手段と、前記制御周期を１００×ｙ個の期間に分割して１００〜０までカウントダウンする第２のカウント手段とを有し、前記第１のカウント手段のカウント値をＴｍとし、前記第２のカウント手段のカウント値をＴｓとし、前記制御周期内における前記第１のヒータの通電時間長さの比をＤｕｔｙｍ［％］とし、前記制御周期内における前記第２のヒータの通電時間長さの比をＤｕｔｙｓ［％］としたときに、Ｔｍ／ｘがＤｕｔｙｍよりも小さい場合に、前記第１のヒータをオンとし、Ｔｍ／ｘがＤｕｔｙｍよりも大きい場合に、前記第１のヒータをオフとし、Ｔｓ／ｙがＤｕｔｙｓよりも小さい場合に、前記第２のヒータをオンとし、Ｔｓ／ｙがＤｕｔｙｓよりも大きい場合に、前記第２のヒータをオフとする請求項７に記載の定着装置（ただしｘ、ｙ、Ｔｍ、Ｔｓはそれぞれ自然数である）。
【請求項９】
帯電・露光・転写・定着を含む一連の画像形成プロセスにより画像を記録媒体に形成する画像形成装置であって、
請求項１ないし８のいずれかに記載の定着装置を備え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、定着装置および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用するプリンタ、複写機、ファクシミリなどの画像形成装置には、トナーにより形成されたトナー像を未定着状態で担持する紙等の記録媒体に加熱することにより、トナー像を記録媒体に定着させる定着装置が備えられている(例えば、特許文献１参照。)。
例えば、特許文献１にかかる定着装置は、互いに圧接回転する円筒状の定着ローラおよび加圧ローラと、定着ローラを加熱する第１のヒータおよび第２のヒータとを有している。このような定着ローラと加圧ローラとの間に記録媒体を通紙することにより、記録媒体を加熱および加圧して、記録媒体上に形成されたトナー像を記録媒体上に定着させる。
【０００３】
このような特許文献１にかかる定着装置では、定着ローラに接触する温度検知素子の検知温度に基づいて、定着ローラが設定温度となるように、第１のヒータおよび第２のヒータのそれぞれに対し制御周期内における通電時間長さを制御する。このとき、第１のヒータおよび第２のヒータは、それぞれ、制御周期において、制御周期の始点から点灯を開始し、設定された点灯時間長さに達したときに消灯する。特に、特許文献１にかかる定着装置では、第１のヒータの制御周期と第２のヒータの制御周期とを１／２周期ずらすとともに、第１のヒータのオフタイミングと第２のヒータのオフタイミングが同時とならないようにずらしている。これにより、第１のヒータのオンタイミングと第２のオンタイミングとが同時とならず、また、第１のヒータのオフタイミングと第２のヒータのオフタイミングが同時とならないので、突入電流を低減して、フリッカを防止することができる。
【０００４】
しかしながら、第１のヒータおよび第２のヒータのそれぞれのオンタイミングおよびオフタイミングがすべて異なるため、第１のヒータの制御周期と第２のヒータの制御周期とを合わせた全期間中に計４回の電圧変動が生じてしまう。
また、温度検知素子の検地結果に基いて最適な点灯時間長さを算出しても、その算出結果が第１のヒータのオフタイミングと第２のヒータのオフタイミングとを同時とするようなものである場合、第１のヒータのオフタイミングと第２のヒータのオフタイミングとを強制的にずらすため、温度制御の精度を損なってしまう。
【０００５】
【特許文献１】特許第３４９２０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、フリッカの発生を防止しつつ、回転体の温度制御の高精度化を図ることができる定着装置および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の定着装置は、互いに圧接しながら回転する１対の回転体と、
通電により発熱して、前記１対の回転体の一方または双方を加熱する第１のヒータおよび第２のヒータと、
前記１対の回転体の一方または双方の温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段によって検知された温度に基づき、前記１対の回転体の一方また双方を設定温度とするように、予め設定された制御周期ごとに該制御周期内における前記第１のヒータおよび前記第２のヒータへのそれぞれの通電時間長さを制御する制御手段とを有し、
未定着像を担持する記録媒体を前記１対の回転体の間に通過させながら加熱・加圧することにより、前記未定着像を前記記録媒体に定着させる定着装置であって、
前記制御手段は、各制御周期内にて、前記第１のヒータを前記制御周期の始点から前記第１のヒータの通電時間長さに亘って駆動するとともに、前記第２のヒータを前記制御周期の終点に対し前記第２のヒータの通電時間長さ分逆算した時点から前記制御周期の終点まで駆動することを特徴とする。
【０００８】
これにより、第１のヒータのオンタイミングと第２のヒータのオンタイミングとが同時となることがなく、また、第１のヒータのオフタイミングと第２のヒータのオフタイミングとが同時となることもない。そのため、突入電流を低減して、フリッカを防止することができる。また、第１のヒータのオンタイミングと第２のヒータのオフタイミングとが同時となるので、第１のヒータおよび第２のヒータのそれぞれのオンタイミングおよびオフタイミングによる電圧変動を３回以内に抑えることができる。また、このような第１のヒータおよび第２のヒータの駆動は、第１のヒータおよび第２のヒータのそれぞれを正確な温度制御をする上で最も適した通電時間長さとしつつ行うことが可能である。
したがって、本発明によれば、フリッカの発生を防止しつつ、回転体の温度制御の高精度化を図ることができる。
【０００９】
本発明の定着装置では、前記第１のヒータの消費電力は、前記第２のヒータの消費電力よりも大きいことが好ましい。
これにより、第１のヒータのオンタイミングでの電圧変動のほうが第２のヒータのオンタイミングでの電圧変動よりも大きくなるが、第１のヒータのオンタイミングと第２のヒータのオフタイミングとが同時であるため、第１のヒータのオンタイミングでの全体の電圧変動を抑えることができる。
【００１０】
本発明の定着装置では、前記温度検知手段は、前記回転体の軸線方向での互いに異なる部位の温度を検知する第１の温度検知素子および第２の温度検知素子を有し、前記制御手段は、前記第１の温度検知素子および前記第２の温度検知素子のそれぞれによって検知された温度に基づき、前記第１のヒータおよび前記第２のヒータのそれぞれの通電時間長さを算出し、その算出結果に基づいて前記第１のヒータおよび前記第２のヒータの駆動を制御することが好ましい。
これにより、より高精度な制御をより簡単に行うことができる。
【００１１】
本発明の定着装置では、前記第１のヒータの配熱分布は、前記第２のヒータの配熱分布と異なり、前記第１の温度検知素子は、前記回転体のうちの前記第１のヒータの配熱分布の最大部に対応する部分の温度を検知し、前記第２の温度検知素子は、前記回転体のうちの前記第２のヒータの配熱分布の最大部に対応する部分の温度を検知することが好ましい。
これにより、回転体の軸線方向での温度分布の均一化を図るとともに、第１のヒータおよび第２のヒータの温度制御をより高精度かつ簡単に行うことができる。
【００１２】
本発明の定着装置では、ｎ−１回目の制御周期の終点で前記第１のヒータがオン状態からオフ状態に切り換わる場合、ｎ回目の制御周期の始点で前記第２のヒータをオフ状態とすることが好ましい（ただしｎは自然数である）。
これにより、第１のヒータのオンタイミングと第２のヒータのオンタイミングとが同時となるのをより確実に防止することができる。
【００１３】
本発明の定着装置では、前記制御周期は、１〜５ｓｅｃであることが好ましい。
これにより、制御を簡単なものとしつつ、高精度な温度制御を可能とする。
本発明の定着装置では、前記制御手段は、前記制御周期をｔ個の期間に分割してカウントするカウント手段を有し、前記カウント手段のカウント値と、前記第１のヒータおよび前記第２のヒータのそれぞれの通電時間長さとに基づいて、前記第１のヒータおよび前記第２のヒータのそれぞれをオン／オフすることが好ましい（ただしｔは自然数である）。
これにより、比較的簡単な構成で、第１のヒータおよび第２のヒータを駆動制御することができる。
【００１４】
本発明の定着装置では、前記カウント手段は、前記制御周期を１００×ｘ個の期間に分割して０〜１００までカウントアップする第１のカウント手段と、前記制御周期を１００×ｙ個の期間に分割して１００〜０までカウントダウンする第２のカウント手段とを有し、前記第１のカウント手段のカウント値をＴｍとし、前記第２のカウント手段のカウント値をＴｓとし、前記制御周期内における前記第１のヒータの通電時間長さの比をＤｕｔｙｍ［％］とし、前記制御周期内における前記第２のヒータの通電時間長さの比をＤｕｔｙｓ［％］としたときに、Ｔｍ／ｘがＤｕｔｙｍよりも小さい場合に、前記第１のヒータをオンとし、Ｔｍ／ｘがＤｕｔｙｍよりも大きい場合に、前記第１のヒータをオフとし、Ｔｓ／ｙがＤｕｔｙｓよりも小さい場合に、前記第２のヒータをオンとし、Ｔｓ／ｙがＤｕｔｙｓよりも大きい場合に、前記第２のヒータをオフとすることが好ましい（ただしｘ、ｙ、Ｔｍ、Ｔｓはそれぞれ自然数である）。
これにより、比較的簡単な構成でかつ簡単な制御で、第１のヒータおよび第２のヒータを駆動制御することができる。
【００１５】
本発明の画像形成装置は、帯電・露光・転写・定着を含む一連の画像形成プロセスにより画像を記録媒体に形成する画像形成装置であって、
本発明の定着装置を備えることを特徴とする。
これにより、フリッカの発生を防止しつつ、高品位な画像を記録媒体に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の定着装置およびこれを備える画像形成装置の好適な実施形態を図１ないし図８に基づいて説明する。
図１は、本実施形態にかかる画像形成装置を示す全体構成の模式的断面図、図２は、図１に示す画像形成装置に備えられた定着装置の好適な実施形態を示す模式的断面図、図３は、図２におけるＡ−Ａ線断面図、図４は、図２に示す定着装置に備えられた第１のヒータおよび第２のヒータを説明するための図（図２におけるＢ−Ｂ線断面図）、図５は、図２に示す定着装置のヒータ制御系のブロック図、図６は、図２に示す定着装置のヒータの駆動制御を説明するための図、図７および図８は、図２に示す定着装置のヒータの駆動制御を説明するためのフローチャートである。
【００１７】
≪画像形成装置≫
本発明の定着装置に先立ち、本発明の定着装置を備える画像形成装置を簡単に説明する。
図１に示す本実施形態の画像形成装置１０は、露光・現像・転写・定着を含む一連の画像形成プロセスによって、紙やＯＨＰシート等の記録媒体に画像を形成するものである。このような画像形成装置１０は、図１に示すように、静電的な潜像を担持し図示矢印方向に回転する感光体２０を有し、その回転方向に沿って順次、帯電ユニット３０、露光ユニット４０、現像ユニット５０、一次転写ローラ６０、クリーニングユニット７５が配設されている。また、画像形成装置１０は、図１にて下部に、紙などの記録媒体Ｐを収容する給紙トレイ８２が設けられ、その給紙トレイ８２に対して記録媒体Ｐの搬送方向下流に、二次転写ローラ８０、定着装置９０が記録媒体Ｐの搬送方向に沿って順次配設されている。また、画像形成装置１０には、記録媒体の両面に画像を形成する場合に、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを表裏反転させて二次転写ローラ８０へ帰還させるための搬送部８８が設けられている。
【００１８】
感光体２０は、円筒状の導電性基材（図示せず）と、その外周面に形成された感光層（図示せず）とを有し、その軸線まわりに図１中矢印方向に回転可能となっている。
帯電ユニット３０は、コロナ帯電などにより感光体２０の表面を一様に帯電するための装置である。
露光ユニット４０は、図示しないパーソナルコンピュータなどのホストコンピュータから画像情報を受けこれに応じて、一様に帯電された感光体２０上に、レーザを照射することによって、静電的な潜像を形成する装置である。
【００１９】
現像ユニット５０は、ブラック現像装置５１と、マゼンタ現像装置５２と、シアン現像装置５３と、イエロー現像装置５４との４つの現像装置を有し、これらの現像装置を感光体２０上の潜像に対応して選択的に用いて、前記潜像をトナー像として可視化する装置である。ブラック現像装置５１はブラック（Ｋ）トナー、マゼンタ現像装置５２はマゼンタ（Ｍ）トナー、シアン現像装置５３はシアン（Ｃ）トナー、イエロー現像装置５４はイエロー（Ｙ）トナーを用いて現像を行う。
【００２０】
本実施形態におけるＹＭＣＫ現像ユニット５０は、前述の４つの現像装置５１、５２、５３、５４を選択的に感光体２０に対向するように、回転可能となっている。具体的には、このＹＭＣＫ現像ユニット５０は、軸５０ａを中心として回転可能な保持体５５の４つの保持部５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄにそれぞれ４つの現像装置５１、５２、５３、５４が保持されており、保持体５５の回転により、４つの現像装置５１、５２、５３、５４が相対位置関係を維持したまま、感光体２０に選択的に対向するようになっている。
【００２１】
中間転写体６１は、エンドレスベルト状の中間転写ベルト７０を有し、この中間転写ベルト７０は、一次転写ローラ６０、従動ローラ７２、駆動ローラ７１で張架されており、駆動ローラ７１の回転により、図１に示す矢印方向に、感光体２０とほぼ同じ周速度にて回転駆動される。
一次転写ローラ６０は、感光体２０に形成された単色のトナー像を中間転写ベルト７０に転写するための装置である。
【００２２】
中間転写ベルト７０上には、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのうちの少なくとも１色のトナー像が担持され、例えばフルカラー画像の形成時に、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの４色のトナー像が順次重ねて転写されて、フルカラーのトナー像が形成される。本実施形態では、駆動ローラ７１が、後述する二次転写ローラ８０のバックアップローラとしても機能する。また、一次転写ローラ６０、駆動ローラ７１、従動ローラ７２は、基体７３によって支持されている。
【００２３】
二次転写ローラ８０は、中間転写ベルト７０上に形成された単色やフルカラーなどのトナー像を、紙、フィルム、布等の記録媒体Ｐに転写するための装置である。
定着装置９０は、前記トナー像の転写を受けた記録媒体Ｐを加熱および加圧することにより、前記トナー像を記録媒体Ｐに融着させて永久像として定着させるための装置である。なお、定着装置９０については、後に詳述する。
【００２４】
クリーニングユニット７５は、一次転写ローラ６０と帯電ユニット３０との間で感光体２０の表面に当接するゴム製のクリーニングブレード７６を有し、一次転写ローラ６０によって中間転写ベルト７０上にトナー像が転写された後に、感光体２０上に残存するトナーをクリーニングブレード７６により掻き落として除去するための装置である。
搬送部８８は、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを挟持搬送する搬送ローラ対８８Ａ、８８Ｂと、搬送ローラ対８８Ａ、８８Ｂによって搬送される記録媒体Ｐを表裏反転しつつレジストローラ８６へ向け案内する搬送路８８Ｃとを備えている。これにより、記録媒体の両面に画像形成する場合に、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを表裏反転して二次転写ローラ８０へ帰還させる。
【００２５】
次に、このように構成された画像形成装置１０の動作を説明する。
まず、図示しないホストコンピュータからの指令により、感光体２０、現像ユニット５０に設けられた現像ローラ（図示せず）、および中間転写ベルト７０が回転を開始する。そして、感光体２０は、回転しながら、帯電ユニット３０により順次帯電される。
感光体２０の帯電された領域は、感光体２０の回転に伴って露光位置に至り、露光ユニット４０によって、第１色目、例えばイエローＹの画像情報に応じた潜像が前記領域に形成される。
【００２６】
感光体２０上に形成された潜像は、感光体２０の回転に伴って現像位置に至り、イエロー現像装置５４によってイエロートナーで現像される。これにより、感光体２０上にイエロートナー像が形成される。このとき、ＹＭＣＫ現像ユニット５０は、イエロー現像装置５４が、前記現像位置にて感光体２０と対向している。
感光体２０上に形成されたイエロートナー像は、感光体２０の回転に伴って一次転写位置（すなわち、感光体２０と一次転写ローラ６０との対向部）に至り、一次転写ローラ６０によって、中間転写ベルト７０に転写（一次転写）される。このとき、一次転写ローラ６０には、トナーの帯電極性とは逆の極性の一次転写電圧（一次転写バイアス）が印加される。なお、この間、二次転写ローラ８０は、中間転写ベルト７０から離間している。
【００２７】
前述の処理と同様の処理が、第２色目、第３色目および第４色目について繰り返して実行されることにより、各画像信号に対応した各色のトナー像が、中間転写ベルト７０に重なり合って転写される。これにより、中間転写ベルト７０上にはフルカラートナー像が形成される。
一方、記録媒体Ｐは、給紙トレイ８２から、給紙ローラ８４、レジストローラ８６によって二次転写ローラ８０へ搬送される。
【００２８】
中間転写ベルト７０上に形成されたフルカラートナー像は、中間転写ベルト７０の回転に伴って二次転写位置（すなわち、二次転写ローラ８０と駆動ローラ７１との対向部）に至り、二次転写ローラ８０によって記録媒体Ｐに転写（二次転写）される。このとき、二次転写ローラ８０は中間転写ベルト７０に押圧されるとともに二次転写電圧（二次転写バイアス）が印加される。
【００２９】
記録媒体Ｐに転写されたフルカラートナー像は、定着装置９０によって加熱および加圧されて記録媒体Ｐに融着される。その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対８７によって画像形成装置１０の外部へ排出される。
一方、感光体２０は一次転写位置を経過した後に、クリーニングユニット７５のクリーニングブレード７６によって、その表面に付着しているトナーが掻き落とされ、次の潜像を形成するための帯電に備える。掻き落とされたトナーは、クリーニングユニット７５内の残存トナー回収部に回収される。
【００３０】
記録媒体の両面に画像形成する場合には、定着装置９０によって一方の面に定着処理された記録媒体Ｐを一旦排紙ローラ対８７により挟持した後に、排紙ローラ対８７を反転駆動するとともに、搬送ローラ対８８Ａ、８８Ｂを駆動して、当該記録媒体Ｐを搬送路８８Ｃを通じて表裏反転して二次転写ローラ８０へ帰還させ、前述と同様の動作により、記録媒体Ｐの他方の面に画像を形成する。
【００３１】
≪定着装置≫
ここで、定着装置９０を図２ないし図８に基づいて詳細に説明する。
定着装置９０は、図２に示すように、互いに圧接回転する１対の定着ローラ（第１のローラ）９１および加圧ローラ（第２のローラ）９２と、定着ローラ９１を加熱するためのヒータ９３（第１のヒータ９３Ａ、第２のヒータ９３Ｂ）と、定着ローラ９１の温度を検知するための第１の温度検知素子９４Ａおよび第２の温度検知素子９４Ｂとを有している。
【００３２】
この定着装置９０は、定着ローラ９１および加圧ローラ９２の圧接により形成されるニップ部Ｎ（圧接部）に対し、図２にて下方から、未定着状態のトナー像Ｔ（未定着像）を担持する記録媒体Ｐがニップ部Ｎへ搬送され、記録媒体Ｐを加熱および加圧することにより、トナー像Ｔを前記記録媒体に定着させる。本実施形態では、ニップ部Ｎに搬送される記録媒体Ｐは定着ローラ９１側にトナー像Ｔを担持している。
【００３３】
定着ローラ９１は、円筒状をなし、その軸線まわりに回転可能となっている。
また、定着ローラ９１は、図２に示すように、円筒状をなす金属製の基部（芯金）９１Ａと、基部９１Ａの外周面を覆う弾性層９１Ｂと、弾性層９１Ｂの外周面を覆う離型層９１Ｃとを有している。
このような定着ローラ９１の内部空間には、ハロゲンヒータ等の第１のヒータ９３Ａおよび第２のヒータ９３Ｂが配設されている。
【００３４】
第１のヒータ９３Ａおよび第２のヒータ９３Ｂは、図４に示すように、互いに配熱分布（配光分布）が異なっている。すなわち、第１のヒータ９３Ａは、定着ローラ９１の軸線方向での中央部を加熱するようになっており、また、第２のヒータ９３Ｂは、定着ローラ９１の軸線方向での両端部を加熱するようになっている。このような第１のヒータ９３Ａおよび第２のヒータ９３Ｂとをそれぞれ独立して駆動することにより、例えば、小サイズの記録媒体を定着処理する場合に、定着ローラ９１の両端部に記録媒体が接触せず、定着ローラ９１の中央部と両端部とで記録媒体に奪われる熱量の差が生じても、定着ローラ９１の両端部の過昇温を防止することができる。
【００３５】
また、このような定着ローラ９１の外周面に対し、第１の温度検知素子９４Ａおよび第２の温度検知素子９４Ｂが接触または近接して設けられている。第１の温度検知素子９４Ａおよび第２の温度検知素子９４Ｂは、それぞれ、例えばサーミスタであり、これらが温度検知手段を構成する。そして、第１の温度検知素子９４Ａは定着ローラ９１の軸線方向での中央部、第２の温度検知素子９４Ｂは定着ローラ９１の軸線方向での端部の温度を検知する。すなわち、第１の温度検知素子９４Ａは、定着ローラ９１の外表面のうち前述した第１のヒータ９３Ａの配熱分布の大きい部位に対応する部位の温度を検知し、第２の温度検知素子９４Ｂは、定着ローラ９１の外表面のうち前述した第２のヒータ９３Ｂの配熱分布の大きい部位に対応する部位の温度を検知する。
【００３６】
このような第１の温度検知素子９４Ａおよび第２の温度検知素子９４Ｂによって検知された温度に基づき、後述する制御手段９９により、定着ローラ９１の外表面が目標温度となるように、前述した第１のヒータ９３Ａおよび第２のヒータ９３Ｂの駆動が制御される。なお、第１のヒータ９３Ａおよび第２のヒータ９３Ｂの駆動制御については、後に詳述する。
【００３７】
加圧ローラ９２は、円筒状または円柱状をなし、その軸線まわりに回転可能となっているとともに、定着ローラ９１に圧接している。
また、加圧ローラ９２は、図２および図３に示すように、円柱状をなす金属製の基部（芯金）９２Ａと、基部９２Ａの外周面を覆う弾性層９２Ｂと、弾性層９２Ｂの外周面を覆う離型層９２Ｃとを有している。
【００３８】
ここで、定着装置９０の第１のヒータ９３Ａおよび第２のヒータ９３Ｂの駆動について詳細に説明する。
定着装置９０は、図５に示すように、第１のヒータ９３Ａおよび第２のヒータ９３Ｂへの通電状態を切り換える切換手段９８と、前述した第１の温度検知素子９４Ａおよび第２の温度検知素子９４Ｂの検知結果に基づいて、切換手段９８の切り換えを制御する制御手段９９とを備えている。
【００３９】
切換手段９８は、第１のヒータ９３Ａへの通電を導通状態と遮断状態とに切り換え可能な第１のスイッチ素子９８Ａと、第２のヒータ９３Ｂへの通電を導通状態と遮断状態とに切り換え可能な第２のスイッチ素子９８Ｂとを有している。
このような切換手段９８の切換を制御する制御手段９９は、図５に示すように、第１の温度検知素子９４Ａの出力をＡ／Ｄ変換回路９９ＢにてＡ／Ｄ変換するとともに、第２の温度検知素子９４Ｂの出力をＡ／Ｄ変換回路９９ＣにてＡ／Ｄ変換した後に、これらに基づき、ＣＰＵ９９Ａが、前述した第１のスイッチ素子９８Ａおよび第２のスイッチ素子９８Ｂの駆動を制御する。
【００４０】
本実施形態の制御手段９９は、図示しない電源からの電圧波形の数波から数十波程度に設定された制御周期内に第１のスイッチ素子９８Ａおよび第２のスイッチ素子９８Ｂをオン状態とオフ状態とに切り換えることにより、第１のヒータ９３Ａおよび第２のヒータ９３Ｂへの通電量を制御する。
より具体的には、制御手段９９は、前述した制御周期内における第１のスイッチ素子９８Ａのオン状態の時間長さの割合（以下、Ｄｕｔｙｍともいう）を変化させることにより、第１のヒータ９３Ａへの通電量を制御する。また、制御手段９９は、前述した制御周期内における第２のスイッチ素子９８Ｂのオン状態の時間長さの割合（以下、Ｄｕｔｙｓともいう）を変化させることにより、第２のヒータ９３Ｂへの通電量を制御する。
【００４１】
また、制御手段９９は、第１のヒータ９３Ａおよび第２のヒータ９３Ｂの通電量算出のためのプログラムを収容するとともにそのプログラム実行時に必要な情報を記憶するメモリ９９Ｄを有する。
このような制御手段９９は、各制御周期内にて、第１のヒータ９３Ａを制御周期の始点から第１のヒータ９３Ａの通電時間長さに亘って駆動するとともに、第２のヒータ９３Ｂを制御周期の終点に対し第２のヒータ９３Ｂの通電時間長さ分逆算した時点から制御周期の終点まで駆動するように設定されている。
【００４２】
より具体的に説明すると、図６（ａ）に示す１順目の制御周期のように、例えば、制御周期におけるＤｕｔｙｍが９０［％］、Ｄｕｔｙｓが５０［％］となった場合、図６（ｂ）に示すように、１順目の制御周期内において、制御周期の始点から９０％の時点まで第１のヒータ９３Ａは点灯し、制御周期の５０％の時点から終点まで第２のヒータ９３Ｂは点灯する。
【００４３】
これにより、第１のヒータ９３Ａのオンタイミングと第２のヒータ９３Ｂのオンタイミングとが同時となることがなく、また、第１のヒータ９３Ａのオフタイミングと第２のヒータ９３Ｂのオフタイミングとが同時となることもない。そのため、図６（ｃ）に示すように、突入電流を低減して、フリッカを防止することができる。
また、図６（ｂ）に示すように、第１のヒータ９３Ａのオンタイミングと第２のヒータ９３Ｂのオフタイミングとが同時となるので、図６（ｃ）に示すように、第１のヒータ９３Ａおよび第２のヒータ９３Ｂのそれぞれのオンタイミングおよびオフタイミングによる電圧変動を３回以内に抑えることができる。
【００４４】
また、このような第１のヒータ９３Ａおよび第２のヒータ９３Ｂの駆動は、第１のヒータ９３Ａおよび第２のヒータ９３Ｂのそれぞれを正確な温度制御をする上で最も適した通電時間長さとしつつ行うことが可能である。
したがって、本発明の定着装置９０によれば、フリッカの発生を防止しつつ、定着ローラ９１の温度制御の高精度化を図ることができる。
【００４５】
このような温度制御を行う上で、第１のヒータ９３Ａの消費電力は第２のヒータ９３Ｂの消費電力よりも大きいのが好ましい。これにより、第１のヒータ９３Ａのオンタイミングでの電圧変動のほうが第２のヒータ９３Ｂのオンタイミングでの電圧変動よりも大きくなるが、第１のヒータ９３Ａのオンタイミングと第２のヒータ９３Ｂのオフタイミングとが同時であるため、第１のヒータ９３Ａのオンタイミングでの全体の電圧変動を抑えることができる。
【００４６】
また、制御手段９９は、前述したように定着ローラ９１の軸線方向での互いに異なる部位の温度を検知する第１の温度検知素子９４Ａおよび第２の温度検知素子９４Ｂのそれぞれによって検知された温度に基づき、第１のヒータ９３Ａおよび第２のヒータ９３Ｂのそれぞれの通電時間長さを算出し、その算出結果に基づいて第１のヒータ９３Ａおよび第２のヒータ９３Ｂの駆動を制御するので、より高精度な制御をより簡単に行うことができる。
【００４７】
特に、前述したように第１のヒータ９３Ａの配熱分布と第２のヒータ９３Ｂの配熱分布とは異なり、第１の温度検知素子９４Ａは、定着ローラ９１のうちの第１のヒータ９３Ａの配熱分布の最大部に対応する部分の温度を検知し、第２の温度検知素子９４Ｂは、定着ローラ９１のうちの第２のヒータ９３Ｂの配熱分布の最大部に対応する部分の温度を検知するので、定着ローラ９１の軸線方向での温度分布の均一化を図るとともに、第１のヒータ９３Ａおよび第２のヒータ９３Ｂの温度制御をより高精度かつ簡単に行うことができる。
【００４８】
また、制御周期は、１〜５ｓｅｃであるのが好ましく、１〜３ｓｅｃであるのがより好ましい。これにより、制御を簡単なものとしつつ、高精度な温度制御を可能とする。
また、制御手段９９は、制御周期をｔ個の期間に分割してカウントするカウント手段を有し、このカウント手段のカウント値と、第１のヒータ９３Ａおよび第２のヒータ９３Ｂのそれぞれの通電時間長さとに基づいて、第１のヒータ９３Ａおよび第２のヒータ９３Ｂのそれぞれをオン／オフするのが好ましい。これにより、比較的簡単な構成で、第１のヒータ９３Ａおよび第２のヒータ９３Ｂを駆動制御することができる。
【００４９】
この場合、前述したカウント手段は、制御周期を１００×ｘ個の期間に分割して０〜１００までカウントアップする第１のカウント手段と、制御周期を１００×ｙ個の期間に分割して１００〜０までカウントダウンする第２のカウント手段とを有し、第１のカウント手段のカウント値をＴｍとし、第２のカウント手段のカウント値をＴｓとし、制御周期内における第１のヒータ９３Ａの通電時間長さの比をＤｕｔｙｍ［％］とし、制御周期内における第２のヒータ９３Ｂの通電時間長さの比をＤｕｔｙｓ［％］としたときに、Ｔｍ／ｘがＤｕｔｙｍよりも小さい場合に、第１のヒータ９３Ａをオンとし、Ｔｍ／ｘがＤｕｔｙｍよりも大きい場合に、第１のヒータ９３Ａをオフとし、Ｔｓ／ｙがＤｕｔｙｓよりも小さい場合に、第２のヒータ９３Ｂをオンとし、Ｔｓ／ｙがＤｕｔｙｓよりも大きい場合に、第２のヒータ９３Ｂをオフとするのが好ましい（ただしｘ、ｙ、Ｔｍ、Ｔｓはそれぞれ自然数である）。
【００５０】
これにより、比較的簡単な構成でかつ簡単な制御で、第１のヒータ９３Ａおよび第２のヒータ９３Ｂを駆動制御することができる。
このような第１のヒータ９３Ａおよび第２のヒータ９３Ｂの駆動制御の一例を、図７および図８に基づいて、より具体的に説明する。
まず、制御周期内の時間を計測するためのタイムカウンタをリセットする（Ｓ１）。このとき、第１のヒータ９３Ａの駆動制御用のタイムカウンタＴｍ（第１のタイムカウンタ）を０にセットするとともに、第２のヒータ９３Ｂの駆動制御用のタイムカウンタＴｓ（第２のタイムカウンタ）を１００にセットする。すなわち、本例では、前述したｘ、ｙはそれぞれ１である。
【００５１】
次に、第１のヒータ９３Ａの駆動制御用のタイムカウンタＴｍが０であるか否かを判断する（Ｓ２）。このとき、タイムカウンタＴｍは０であるので、ＤｕｔｙｍおよびＤｕｔｙｓを計算する（Ｓ３）。なお、後述するＳ４〜Ｓ１０を経て、タイムカウンタＴｍが０出ない数値（１〜９９）となった場合、Ｓ２での計算を行わずに、後述するＳ４へ進む。
次に、タイムカウンタＴｍがＤｕｔｙｍより大きいか否かを判断する（Ｓ４）。タイムカウンタＴｍがＤｕｔｙｍよりも大きい場合には、第１のヒータ９３Ａをオン状態とする（Ｓ５）。これにより、タイムカウンタＴｍがＤｕｔｙｍに達するまで、第１のヒータ９３Ａはオン状態を維持することとなる。一方、タイムカウンタＴｍがＤｕｔｙｍよりも小さい場合には、第１のヒータ９３Ａをオフ状態とする（Ｓ６）。これにより、第１のヒータ９３Ａは、制御周期内にてＤｕｔｙｍ分だけ点灯されることとなる。
【００５２】
次に、タイムカウンタＴｓがＤｕｔｙｓより大きいか否かを判断する（Ｓ７）。タイムカウンタＴｓがＤｕｔｙｓよりも大きい場合には、第２のヒータ９３Ｂをオン状態とする（Ｓ８）。これにより、タイムカウンタＴｓがＤｕｔｙｓに達するまで、第１のヒータ９３Ａはオン状態を維持することとなる。一方、タイムカウンタＴｓがＤｕｔｙｓよりも小さい場合には、第２のヒータ９３Ｂをオフ状態とする（Ｓ９）。これにより、第２のヒータ９３Ｂは、制御周期内にてＤｕｔｙｓ分だけ点灯されるように点灯開始時点を制御周期の始点よりも終点側へ遅らせることとなる。
【００５３】
そして、タイムカウンタＴｍを１つカウントアップするとともに、タイムカウンタＴｓを１つカウントダウンする（Ｓ１０）。
その後、タイムカウンタＴｍが１００であるか否かを判断する（Ｓ１１）。タイムカウンタＴｍが１００でない場合、すなわち、１００に達していない場合、前述したＳ２へ戻る。そして、タイムタウンタＴｍが１００に達するまで、前述したＳ２〜Ｓ９を繰り返す。一方、タイムカウンタＴｍが１００である場合には、制御周期の終点であるため、制御を終了するか否かを判断し（Ｓ１２）、終了しない場合には、Ｓ１へ戻り、すなわち制御周期の始点へ戻り、前述したＳ１〜Ｓ１１を繰り返す。
【００５４】
ここで、図８に基づいてＳ３を詳細に説明する。
Ｓ３では、ｎ−１回目の制御周期の終点で第１のヒータ９３Ａがオン状態からオフ状態に切り換わる場合、ｎ回目の制御周期の始点で第２のヒータ９３Ｂをオフ状態とする。ただし、ｎは自然数である。
これにより、第１のヒータ９３Ａのオンタイミングと第２のヒータ９３Ｂのオンタイミングとが同時となるのをより確実に防止することができる。
【００５５】
図８に基づき、より具体的に説明すると、まず、第１の温度検知素子９４Ａおよび第２の温度検知素子９４Ｂのそれぞれによって検知された温度に基づいて、ＤｕｔｙｍおよびＤｕｔｙｓを算出する（Ｓ３１）。ここで、第１の温度検知素子９４Ａおよび第２の温度検知素子９４Ｂのそれぞれによって検知された温度に基づいてＤｕｔｙｍおよびＤｕｔｙｓを算出する関数を、それぞれ、ｆ（Ｔｈｍ，Ｔｈｓ）、ｆ（Ｔｈｍ，Ｔｈｓ）という。
【００５６】
次に、ｎ−１回目の制御周期におけるＤｕｔｙｍ（以下、Ｄｕｔｙｍ（ｎ−１）という）が１００より小さいか否かを判断する（Ｓ３２）。Ｄｕｔｙｍ（ｎ−１）が１００より大きい場合、すなわち、Ｄｕｔｙｍ（ｎ−１）が１００であった場合には、ｎ回目のＤｕｔｙｍをＤｕｔｙｍ（ｎ−１）と同じにセットする（Ｓ３６）。
Ｓ３２にてＤｕｔｙｍ（ｎ−１）が１００より小さい場合、Ｄｕｔｙｍが０より大きいか否かを判断する（Ｓ３３）。Ｄｕｔｙｍが０より小さい場合、すなわち、Ｄｕｔｙｍが０である場合には、ｎ回目のＤｕｔｙｍをＤｕｔｙｍ（ｎ−１）と同じにセットする（Ｓ３６）。
【００５７】
Ｓ３３にてＤｕｔｙｍが０より大きい場合、Ｄｕｔｙｓが１００か否かを判断する（Ｓ３４）。Ｄｕｔｙｓが１００でない場合には、ｎ回目のＤｕｔｙｍをＤｕｔｙｍ（ｎ−１）と同じにセットする（Ｓ３６）。
Ｓ３４にてＤｕｔｙｓが１００である場合には、Ｄｕｔｙｓを９０にセットし、ｎ回目のＤｕｔｙｍをＤｕｔｙｍ（ｎ−１）と同じにセットする（Ｓ３６）。
以上のようにして図７におけるＳ３の計算を行うことにより、ｎ−１回目の制御周期の終点で第１のヒータ９３Ａがオン状態からオフ状態に切り換わる場合、ｎ回目の制御周期の始点で第２のヒータ９３Ｂをオフ状態とすることができる。
【００５８】
以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、本発明の定着装置および画像形成装置を構成する各部は、同様の機能を発揮する任意のものと置換、または、その他の構成を追加することもできる。
また、前述した実施形態では回転体がローラ状をなすものについて説明したが、これに限定されず、回転体は無端フィルム状またはベルト状をなすものであってもよい。
また、前述した実施形態では、ヒータとしてハロゲンヒータを用いた例を説明したが、これに限定されず、ヒータとして、セラミックヒータや誘導加熱方式のヒータを用いてもよい。また、誘導加熱方式のヒータを用いる場合には、回転体自体を発熱させるように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明にかかる画像形成装置の１実施形態を示す全体構成の模式的断面図である。
【図２】図１に示す画像形成装置に備えられた定着装置の好適な実施形態を示す模式的断面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図２に示す定着装置のヒータ制御系のブロック図である。
【図６】図２に示す定着装置のヒータの駆動制御を説明するための図である。
【図７】図２に示す定着装置のヒータの駆動制御を説明するためのフローチャートである。
【図８】図２に示す定着装置のヒータの駆動制御を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００６０】
１０‥‥‥画像形成装置  ２０‥‥‥感光体  ３０‥‥‥帯電ユニット  ４０‥‥‥露光ユニット  ５０‥‥‥現像ユニット  ５０ａ‥‥‥軸  ５１‥‥‥ブラック現像装置  ５２‥‥‥マゼンタ現像装置  ５３‥‥‥シアン現像装置  ５４‥‥‥イエロー現像装置  ５５‥‥‥保持体  ５５ａ〜５５ｄ‥‥‥保持部  ６０‥‥‥一次転写ローラ  ６１‥‥‥中間転写体  ７０‥‥‥中間転写ベルト  ７１‥‥‥駆動ローラ  ７２‥‥‥従動ローラ  ７３‥‥‥基体  ７５‥‥‥クリーニングユニット  ７６‥‥‥クリーニングブレード  ８０‥‥‥二次転写ローラ  ８２‥‥‥給紙トレイ  ８４‥‥‥給紙ローラ  ８６‥‥‥レジローラ  ８７‥‥‥排紙ローラ対  ８８‥‥‥搬送部  ８８Ａ、８８Ｂ‥‥‥搬送ローラ対  ８８Ｃ‥‥‥搬送路  ９０‥‥‥定着装置  ９１‥‥‥定着ローラ（回転体）  ９１Ａ‥‥‥基部  ９１Ｂ‥‥‥弾性層  ９１Ｃ‥‥‥離型層  ９２‥‥‥加圧ローラ（回転体）  ９２Ａ‥‥‥基部  ９２Ｂ‥‥‥弾性層  ９２Ｃ‥‥‥離型層  ９３‥‥‥ヒータ  ９３Ａ‥‥‥第１のヒータ  ９３Ｂ‥‥‥第２のヒータ  ９４Ａ‥‥‥第１の温度検知素子  ９４Ｂ‥‥‥第２の温度検知素子  ９８‥‥‥切換手段  ９８Ａ‥‥‥第１のスイッチ素子  ９８Ｂ‥‥‥第２のスイッチ素子  ９９‥‥‥制御手段  ９９Ａ‥‥‥ＣＰＵ  ９９Ｂ‥‥‥Ａ／Ｄ変換回路  ９９Ｃ‥‥‥Ａ／Ｄ変換回路  ９９Ｄ‥‥‥メモリ  Ｐ‥‥‥記録媒体  Ｔ‥‥‥トナー像  Ｎ‥‥‥ニップ部
【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】
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【図８】
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