(57)【要約】【課題】通電発熱体の通電制御中における電流値の制御精度を向上できてより多くの電流を通電発熱体の立上げ時に投入でき、立ち上がりの速い像加熱装置を提供すること。【解決手段】記録媒体Ｐ上に形成された現像像を加熱するための通電発熱体３０２ａ，３０２ｂと、通電発熱体に通電される電流を検出する電流検出手段５０７と、通電発熱体の通電を制御する制御手段５０１と、を有する。制御手段は、通電発熱体の通電制御を開始する前の電流値検出期間において前記電流検出手段の出力信号に基づいて検出される電流値Iｓをもとに、通電発熱体の通電制御を行う電流制御期間において、電流値Iｓよりも大きい目標電流値Iｔで通電発熱体を制御する為の通電条件を求め、制御状態を電流値検出期間から電流制御期間へと変更する。【選択図】図４
2007212536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体に画像を形成する画像形成装置に用いられる像加熱装置であって、
記録媒体上に形成された現像像を加熱するための通電発熱体と、
前記通電発熱体に通電される電流を検出する電流検出手段と、
前記通電発熱体の通電を制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記通電発熱体の通電制御を開始する前の電流値検出期間において前記電流検出手段の出力信号に基づいて検出される電流値Iｓをもとに、前記通電発熱体の通電制御を行う電流制御期間において、前記電流値Iｓよりも大きい目標電流値Iｔで前記通電発熱体を制御する為の通電条件を求め、制御状態を前記電流値検出期間から前記電流制御期間へと変更することを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記電流値検出期間において、所定の位相角θrefで通電するときの電流値Iｓを検出することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項３】
前記制御手段が前記電流値検出期間中に検出する電流値Iｓは平均電流値であることを特徴とする請求項１または２に記載の像加熱装置。
【請求項４】
前記制御手段が前記電流値検出期間中に通電発熱体に対し位相角θrefでIrmsref[％]の電流を印加したとき、検知される平均電流値Iｓを、実効電流値Is´に変換した後、目標電流値Itとの関係より、電流制御期間中の位相角θに対応する印加電流Irms[%]を下式の関係から求めることを特徴とする請求項３に記載の像加熱装置。
Irms=Irmsref×It/Is´
【請求項５】
さらに、電流制御期間中の位相角θを記憶する記憶手段を有することを特徴とする請求項４に記載の像加熱装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された位相角θを用いて、前記画像形成装置の画像形成動作開始時に、前記印加電流Irmsよる前記通電発熱体への通電制御を開始することを特徴とする請求項５に記載の像加熱装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記電流値検出期間に係わる動作を、前記画像形成装置の画像形成動作に関わる動作以外の期間に実行することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に搭載される定着器として用いれば好適な像加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写機・プリンター等の画像形成装置において、電源を投入した後に記録紙等の記録媒体上に形成した未定着のトナー像（現像像）を加熱定着させるには、定着装置（定着器）の温度を所定温度（目標温度）に昇温させなくてはならない。定着装置の温度を急速に上昇させるためには、記録媒体上に形成した未定着トナー像を加熱するためのヒータ（通電発熱体）への供給電流量を多くする必要がある。
【０００３】
しかしながら、商用交流電源を用いる画像形成装置においてはコンセントの電流定格による規制があり、定格電流以下の電流しか使用することはできない。
【０００４】
そこで、特許文献１で開示されているように、定着装置に流れる電流を検出する手段を設け、定格電流以下でより多くの電流を定着装置に供給する制御が行なわれている。
【特許文献１】特開平１０−２７４９０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述した電流検出手段を有する画像形成装置においては、定着装置におけるヒータ抵抗のバラツキや、入力電圧のバラツキにより、任意の使用条件において正確に電流値を導出することができなかった。よって、商用交流電源において使用可能な上限の電流値を設定する場合においても、規格上の設定値に対して、コンポーネントのバラツキを含めたマージンを設ける必要があるため、ヒータの使用可能な電流値が制限されるものであった。
【０００６】
本発明は、上記のバラツキを考慮して為されたものであり、通電発熱体の通電制御中における電流値の制御精度を向上できてより多くの電流を通電発熱体の立上げ時に投入でき、立ち上がりの速い像加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る像加熱装置の代表的な構成は、記録媒体に画像を形成する画像形成装置に用いられる像加熱装置であって、記録媒体上に形成された現像像を加熱するための通電発熱体と、前記通電発熱体に通電される電流を検出する電流検出手段と、前記通電発熱体の通電を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記通電発熱体の通電制御を開始する前の電流値検出期間において前記電流検出手段の出力信号に基づいて検出される電流値Iｓをもとに、前記通電発熱体の通電制御を行う電流制御期間において、前記電流値Iｓよりも大きい目標電流値Iｔで前記通電発熱体を制御する為の通電条件を求め、制御状態を前記電流値検出期間から前記電流制御期間へと変更することを特徴とする像加熱装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、通電発熱体の通電制御中における電流値の制御精度を向上できてより多くの電流を通電発熱体の立上げ時に投入でき、立ち上がりの速い像加熱装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を図面に基づいて詳しく説明する。
【実施例１】
【００１０】
（１）画像形成装置
図１は本発明に係る像加熱装置を画像加熱定着装置として搭載できる画像形成装置の一例の構成模型図である。この画像形成装置は電子写真方式を用いたレーザビームプリンタである。このプリンタにおいて、記録紙（記録媒体）の搬送基準は、記録紙の面において記録紙の搬送方向と直交する長手方向幅の中心と定着装置に設けられるヒータ（加熱源）の長手方向長さの中心とを一致させた状態に記録紙を搬送する中央基準搬送である。
【００１１】
本実施例のプリンタは、プリンタの筐体を構成するプリンタ本体（画像形成装置本体）１００の下部に記録媒体としての記録紙Ｐを収納するデッキ１０１を有する。デッキ１０１の周囲には、デッキ１０１内の記録紙Ｐの有無を検知するデッキ紙有無センサ１０２と、デッキ１０１内の記録紙Ｐのサイズを検知する紙サイズ検知センサ１０３と、デッキ１０１から記録紙Ｐを繰り出すピックアップローラ１０４が設けられている。そして、記録紙Ｐの搬送方向に沿って、ピックアップローラ１０４によって繰り出された記録紙Ｐを搬送するデッキ給紙ローラ１０５と、この給紙ローラ１０５と対をなし、記録紙Ｐの重送を防止するためのリタードローラ１０６が設けられている。そして、給紙ローラ１０５の記録紙Ｐ搬送方向の下流には、後述する両面反転部からの給紙搬送状態を検知する給紙センサ１０７と、さらに下流へと記録紙Ｐを搬送するための給紙搬送ローラ１０８が配設されている。さらに、記録紙Ｐを印刷タイミングと同期して搬送するレジストローラ対１０９と、このレジストローラ対１０９への記録紙Ｐの搬送状態を検知するレジ前センサ１１０が配設されている。
【００１２】
また、レジストローラ対１０９の記録紙Ｐ搬送方向の下流には、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）と、この感光ドラム１に作用するプロセス手段と、を一体的にカートリッジ化したプロセスカートリッジ１１２を有する。カートリッジ１１２は、プリンタ本体１００に対して取り外し可能に装着されている。このカートリッジ１１２は、プロセス手段として、感光ドラム１の外周面（表面）を一様に帯電する帯電ローラ（帯電手段）２と、感光ドラム１表面に形成される静電潜像を現像する現像装置（現像手段）１３６などを有している。現像装置１３６は、トナー（現像剤）を収容するトナー収容容器１３５と、トナー収容容器１３５内のトナーを感光ドラム１表面に転移させる現像ローラ１３４などを有している。感光ドラム１表面には画像信号に応じたレーザ光が後述のレーザスキャナ部１１１から照射されることで静電潜像が形成される。そしてこの静電潜像に現像装置１３６の現像ローラ１３４によりトナーを転移させることで潜像が可視像化（顕像化）される。そして、上記静電潜像の形成と同期させてレジストローラ対１０９により記録紙Ｐが感光ドラム１表面と転写ローラ１１３（転写手段）表面との間の転写部に送り込まれる。記録紙Ｐが転写部を通過する過程で転写ローラ１１３は感光ドラム１表面のトナー像を記録紙Ｐ上に転写する。１１４は記録紙Ｐ上の電荷を除去し感光ドラム１表面からの記録紙Ｐの分離を促進するための放電部材（以後除電針と記す）である。
【００１３】
さらに、除電針１１４の記録紙Ｐ搬送方向の下流には、搬送ガイド１１５と、記録紙Ｐ上に転写されたトナー像を熱定着する定着装置２００が配設されている。そして、定着装置２００からの搬送状態を検知する定着排紙センサ１１９と、定着装置２００から搬送されてきた記録紙Ｐを排紙部か両面反転部に行き先を切り替えるための両面フラッパ１２０が配設されている。排紙部側の記録紙Ｐ搬送方向の下流には、排紙部の記録紙Ｐの搬送状態を検知する排紙センサ１２１と、記録紙Ｐを排紙する排紙ローラ対１２２が配設されている。
【００１４】
一方、記録紙Ｐの両面に印字するために片面印字終了後の記録紙Ｐを表裏反転させ、再度画像形成部へと給紙するための両面反転部側には、正逆転によって記録紙Ｐをスイッチバックさせる反転ローラ対１２３が配設されている。さらに、反転ローラ対１２３への記録紙Ｐの搬送状態を検知する反転センサ１２４と、記録紙Ｐの長手方向幅の位置を合わせるための横方向レジスト部（不図示）から記録紙Ｐを搬送するためのＤカットローラ１２５が配設されている。さらに、両面反転部の記録紙Ｐの搬送状態を検知する両面センサ１２６と、両面反転部から給紙部へと記録紙Ｐを搬送するための両面搬送ローラ対１２７が配設されている。
【００１５】
レーザスキャナ部１１１は、ホストコンピュータ等の外部装置１２８から送出される画像信号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１２９を有する。そしてこのユニット１２９からのレーザ光を感光ドラム１表面に走査するためのポリゴンミラー１３０と、このミラー１３０を回転するスキャナモータ１３１と、結像レンズ群１３２と、折り返しミラー１３３とを備えている。
【００１６】
３は高電圧電源であり、後述する電力供給制御回路５００の他に、帯電ローラ２と、現像ローラ１３４と、転写ローラ１１３と、除電針１１４にそれぞれ所定のバイアスを印加する高電圧回路を有する。Ｍ１はメインモータであり、感光ドラム１、帯電ローラ２、現像ローラ１３４、転写ローラ１１３、及び、記録紙Ｐを搬送するためのローラ等をギア列を介して回転させる。
【００１７】
４はプリンタ全体を制御するプリンタ制御部であり、ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリ、タイマ、Ｉ／Ｏポート等を具備するＭＰＵ、及び各種入出力制御回路（不図示）等で構成されている。プリンタ制御部４はインターフェース１３６を介して外部装置１２８と接続されている。
【００１８】
（２）定着装置２００
図２はフィルム加熱方式の定着装置２００の一例の横断面側面模型図である。
【００１９】
本実施例の定着装置２００は加圧ローラ駆動式である。
【００２０】
この定着装置２００は、セラミックヒータ（加熱源）２０５を保持させたガイド部材（加熱源支持部材）２０４を、可撓性を有するスリーブ状の定着フィルム（移動部材）２０１を介して加圧ローラ（加圧部材）２０２に所定の押圧力をもって圧接させている。これによって、定着フィルム２０１と加圧ローラ２０２との間にニップ部（圧接ニップ部、定着ニップ部）Ｎを形成している。上記のフィルム２０１と、ガイド部材２０４と、ヒータ２０５と、加圧ローラ２０２は、それぞれ記録紙Ｐの搬送方向と直交する方向を長手とする細長い部材である。
【００２１】
フィルム２０１は、定着処理の高速化の一環としての熱容量低減のために、耐熱性のＰＴＦＥ、ＰＦＡ又はＦＥＰ等を主成分とする無端状の単層で構成され、全層厚が１００μｍ以下、好ましくは４０μｍ以上８０μｍ以下に採られている。或いは、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ又はＰＰＳ等を主成分とする無端状の基体の外周面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ又はＦＥＰ等をコーティングした複合層に構成され、全層厚が１００μｍ以下、好ましくは４０μｍ以上８０μｍ以下に採られている。
【００２２】
ガイド部材２０４は、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の高耐熱性樹脂材等により横断面略半円形樋型に形成してある。このガイド部材２０４は、ヒータ３０１を支持するとともにフィルム２０１の内面を長手方向全域にわたってガイドする機能をもつ。
【００２３】
加圧ローラ２０２は、鉄、アルミニウム等を主成分とする円柱状若しくは略円柱状の芯金２０３の外周面に、耐熱性及び離型性を有するシリコーンゴム等を主成分とする円筒状の弾性層２０４を被覆することによって構成されている。この加圧ローラ２０２は、芯金２０３の一端部に設けた駆動ギア（不図示）が定着モータＭ２から回転力を受けることによって矢印方向へ回転されるようになっている。
【００２４】
（３）セラミックヒータ２０５
図３はヒータ２０５の概略構成模型図である。
【００２５】
ヒータ２０５は、アルミナ等に代表されるセラミックスを主成分とする薄板状基板３０１を有する。この基板３０１は記録紙Ｐの搬送方向と直交する方向を長手とする細長い部材である。この基板３０１の片面には、基板３０１の長手方向に沿ってＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等を主成分とする発熱体パターン（通電発熱体）３０２ａ，３０２ｂがスクリーン印刷等により塗工してある。そして、この発熱パターン３０２ａ，３０２ｂの一端部にはＡｇを主成分とする給電電極３０３ａ，３０３ｂが、他端部には共通電極３０３ｃがそれぞれスクリーン印刷等により塗工してある。そして、この発熱パターン３０２ａ，３０２ｂをガラス或いはフッ素等を主成分とする絶縁保護層３０４で被覆している。
【００２６】
以下、発熱体パターン３０２ａにより形成されたヒータ部をメインヒータ、発熱体パターン３０２ｂにより形成されたヒータ部をサブヒータと記す。この２つのメインヒータ３０２ａとサブヒータ３０２ｂは発熱分布が大きく異なる。メインヒータ３０２ａの発熱分布は、ヒータ２０５長手方向のヒータ中心位置Ｃに対し基板３０１中央部で左右対称である。一方、サブヒータ３０２ｂの発熱分布は、上記のヒータ中心位置Ｃに対し基板３０１中央部と一部重複する基板３０１端部で左右対称である。
【００２７】
（４）サーミスタＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３
ヒータ２０５の基板３０１には、メインヒータ３０２ａ及びサブヒータ３０２ｂ側の面とは反対側の面に３つのサーミスタ（温度検知手段）ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３が当接して配置されている。各サーミスタＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３の配置を矢印Ｅ，Ｆ，Ｇで示す。各サーミスタＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３は基板３０１の短手方向（記録紙Ｐの搬送方向）でメインヒータ３０２ａとサブヒータ３０２ｂを跨ぐように配置してある。サーミスタＴＨ１はメインヒータ３０２ａの発熱分布と対応する位置に配置してある。サーミスタＴＨ２，ＴＨ３はサブヒータ３０２ｂの発熱分布と対応する位置に配置してある。各サーミスタＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３はヒータ２０５温度を検知し、その検知信号（温度情報）Ｓｔ１，Ｓｔ２，Ｓｔ３をＣＰＵ（制御手段）５０１に出力する。
【００２８】
（５）電力供給制御回路５００
図４はヒータ２０５に電力を供給する電力供給制御回路５００の一例を表す図である。
【００２９】
ヒータ２０５への電力制御はメインヒータ３０２ａとサブヒータ３０２ｂで独立して制御する構成となっている。
【００３０】
電力供給制御回路５００は、ＣＰＵ（中央演算装置）５１０と、第１のトライアック５０２と、第２のトライアック５０３と、ＡＣ電源５０４と、電流検出回路５０７と、を有する。
【００３１】
電力供給制御回路５００において、第１のトライアック５０２とメインヒータ３０２ａとを直列接続し、また第２のトライアック５０３とサブヒータ３０２ｂとを直列接続し、それらを並列にＡＣ電源５０４に対して接続させてある。第１と第２のトライアック５０２，５０３は、ＣＰＵ５０１が外部装置１２８から出力されるプリント指示信号を取り込むことによって出力する第１と第２のヒータ駆動信号Ｓ１・Ｓ２のＯＮ／ＯＦＦによってＯＮ・ＯＦＦ制御される。
【００３２】
電流検出回路５０７は、第１と第２のトライアック５０２、５０３と、ＡＣ電源５０４との間に挿入してある。電流検出回路５０７については後述する。なお、ヒータ３０２ａ，３０２ｂへの電流印加量の調整は、ＡＣ電源の１半波内の位相角で通電のＯＮ／ＯＦＦを行なうことでヒータ３０２ａ，３０２ｂへの印加電流を制御する位相制御によって実現する。
【００３３】
ＣＰＵ５０１は、ＡＣ電源５０４のゼロクロスタイミングを検知するゼロクロス検知回路（不図示）から出力されるゼロクロス信号を用いてヒータ３０２ａ，３０２ｂへの通電を制御する。図５（ａ）にゼロクロス信号とヒータ駆動信号Ｓ１，Ｓ２の駆動タイミングを表す図である。ゼロクロス信号の立下りのタイミングから所定時間ｔ１，ｔ２後にヒータ駆動信号Ｓ１をＯＮしてヒータ３０２ａ，３０２ｂへの通電を制御する。これにより、図示のような波形のヒータ電流を得ている。図５（ｂ）にヒータ駆動信号Ｓ１がＯＮしたときのタイミングｔ１，ｔ２と、そのタイミングｔ１，ｔ２でヒータ３０２ａ，３０２ｂに印加される電流Ｉｒｍｓの関係を表すテーブルを示す。このテーブルはＡＣ電源５０４の周波数が５０Ｈｚの場合のものであり、全位相で通電した場合の印加電流を１００％として表している。
【００３４】
（６）電流検出回路５０７
電流検出回路５０７の構成および動作について説明する。図６は電流検出回路５０７の一例を表す図である。図７は回路内各部の波形図である。
【００３５】
電流検出回路５０７ではメインヒータ３０２ａとサブヒータ３０２ｂに流れる電流の合計電流値を検出し、所定電流値すなわち後述の電流レベル検出信号Ｓ６を出力する。
【００３６】
図７において、（ａ）は各ヒータ３０２ａ，３０２ｂに全波の電流が流れた場合の波形、（ｂ）は１半波内の位相角で通電のＯＮ／ＯＦＦを行なうことで各ヒータ３０２ａ，３０２ｂへの印加電流を制御する位相制御を行なった場合の波形を示している。
【００３７】
図６において、端子６４６と６４７はＡＣ電源５０４の間に接続されている。６４５はカレントトランスであり、入力端子である１番端子と２番端子にはメインヒータ３０２ａとサブヒータ３０２ｂに通電される電流（ヒータ電流）Ｉ６０１が印加される。カレントトランス６４５の出力端子である３番端子及び４番端子には、抵抗６４０、６４３、及びダイオード６４２、６４４で構成された整流回路が接続されている。整流回路の出力部には電流Ｉ６０１のレベルに応じた半波の交流電圧Ｖｔが発生する。６４１，６３９は整流回路の出力部に接続された抵抗である。
【００３８】
整流回路の出力部はオペアンプ６３３、ＦＥＴ６３６、コンデンサ６３４、抵抗６３５、６３８で構成された積分回路に接続されている。積分回路では交流電圧の１周期の積分動作が行なわれ、コンデンサ６３４の端子間には積分値に相当する電圧が発生する。コンデンサ６３４間の電圧はＲＳＴ信号で駆動されたＦＥＴ６３６の動作によって、１周期毎に０Ｖにクリアされる。６３７はＦＥＴ６３６のＲＳＴ信号入力部に接続された抵抗である。ＲＳＴ信号はＡＣ電源５０４のゼロクロス点に対し所定タイミングでＣＰＵ５０１から出力される信号である。オペアンプ６３３の出力端子の電圧Ｖｉｎｔは下記の式で表すことができる。
【００３９】
【数１】
2007212536.tif 000003
【００４０】
ここでΣＶｔは整流回路の出力電圧Ｖｔの積分値である。オペアンプ６３３の出力はオペアンプ６２８、抵抗６３１、６３２、６３０、６２９、及びダイオード６２７で構成した差動回路に入力される。差動回路内の抵抗は、抵抗６３０と抵抗６３１、及び抵抗６２９と抵抗６３２がそれぞれ同じ抵抗値に設定されている。前記差動回路には積分回路の出力電圧Ｖｉｎｔと整流回路の出力電圧Ｖｔが入力される。差動回路の出力電圧Ｖｃｓは下記で表される。
【００４１】
【数２】
2007212536.tif 000004
【００４２】
ここでＲ６３１は抵抗６３１の抵抗値、Ｒ６３２は抵抗６３２の抵抗値である。差動回路の出力電圧Ｖｃｓはコンデンサ６２６によってピークホールドされるが、ＲＳＴ信号で駆動されたＦＥＴ６２５の動作によって、１周期毎に０Ｖにクリアされる。６２４はＦＥＴ６２５のＲＳＴ信号入力部に接続された抵抗である。差動回路の出力電圧Ｖｃｓはメインヒータ３０２ａとサブヒータ３０２ｂに流れる電流の半周期区間の平均値に相当するレベルとなる。
【００４３】
差動回路の出力電圧Ｖｃｓはオペアンプ６２２を介し、電流レベル検出信号Ｓ６として出力されＣＰＵ５０１のアナログ入力ポートに入力される。６２３，６２０は抵抗である。６５１は電流検出回路５０７の出力端子である。
【００４４】
（７）ＣＰＵ５０１のヒータ電流算出処理
ＣＰＵ５０１は、電流検出回路５０７から出力された電流レベル検出信号Ｓ６に基づいて電流の絶対値を算出する演算処理を行なう。
【００４５】
図８は電流値検出期間における電流値演算処理のフローチャートである。この電流値検出期間における電流値演算処理（電流値検出期間に係わる動作）は、プリンタのプリント（画像形成）動作に関わる動作以外の期間に実行される。
【００４６】
まず、Ｓ９０２で電流レベル検出信号Ｓ６のサンプリングを行なう。図９は、印加電流Ｉｒｍｓ［％］と位相角θの関係を表す図である。
【００４７】
図９に示すように、所定位相角１０２．８°で通電を開始することにより、１００％通電時の６０％に相当する電流が印加される。本実施例においては、５０ＨｚのＡＣ入力に対して、５波（１００ｍｓｅｃ）のサンプリングを行う。サンプリングは図７（ａ）及び（ｂ）に示される波形の１周期内の所定区間Ｓ内で行なうことにより、ヒータ電流に応じたレベル信号Ｖｓをサンプリングすることができる。
【００４８】
次にＳ９０３でレベル信号Ｖｓの５回分の平均化処理を行い、Ｓ９０４の電流演算処理に移行する。図１０にヒータ電流に応じたレベル信号Ｖｓとヒータ３０２ａ，３０２ｂに通電される平均電流値Ｉｓの関係を示す。これらは比例関係にあり、本実施例ではレベル信号Ｖｓ＝０．１Ａが平均電流値Ｉｓ＝１．０Ａに相当するように設定してある。したがって、レベル信号Ｖｓの測定結果から平均電流値Ｉｓを算出することができる。
【００４９】
次にＳ９０５では電流の補正処理を行なう。Ｓ９０４で算出した電流値はヒータ３０２ａ，３０２ｂに印加されている交流波形の平均電流値である。一方、ヒータ３０２ａ，３０２ｂに発生する電力量は実効電流値で決まることから、Ｓ９０４で算出した平均電流値Ｉｓを実効電流値Ｉｓ’に変換する処理を行なう。変換は図１１に示すテーブルで決まる係数ＲＭＳＣＯＮＶを用いる。係数ＲＭＳＣＯＮＶは実効電流値Ｉｓ’と平均電流値Ｉｓの比率を示すものであり、位相制御を行なった場合には通電を開始する位相角によって値が変わる。図１１に示すテーブルは位相制御時の印加電流Ｉｒｍｓ［％］に対しての係数ＲＭＳＣＯＮＶの関係を示したものである。補正は下記式を用いて行なう。
【００５０】
【数３】
2007212536.tif 000005
【００５１】
Ｓ９０３において５回の平均化処理を行った電流レベル信号がＶｓ＝０．６Ａの場合、平均電流値はＩｓ＝６．０Ａとなる。一方、電流値検出期間における印加電流がＩｒｍｓ＝６０％のとき、図１１に示すテーブルよりＲＭＳＣＯＮＶ＝１．３９であることから、平均電流値Ｉｓ＝６．０Ａを実効電流に変換するとＩｓ´＝８．３４Ａになる。
【００５２】
次にＳ９０６の電流値切換処理に移行する。本実施例においては、ヒータ３０２ａ，３０２ｂに投入できるターゲット電流値（目標電流値）Ｉｔを１２．５Ａとする。実効電流値Ｉｓ´との関係から、ターゲット電流値Ｉｔを印加する場合の印加電流Ｉｒｍｓ［％］は、下式で求められる。
【００５３】
Ｉｒｍｓ＝６０％×１２．５Ａ／８．３４Ａ＝８９．９％
図９に示す印加電流Ｉｒｍｓ［％］と位相角θの関係より、６０°の位相角で通電制御することにより、１２．５Ａの電流を通電可能である。よって、図８に示す電流値検出期間終了後は、後述のようにヒータ温度が所定温度（目標温度）に到達するまで、位相角６０°の電流にてヒータ３０２ａ，３０２ｂを通電制御する。
【００５４】
（８）定着装置２００の加熱定着動作
本実施例の定着装置２００は、ＣＰＵ５０１がプリント指示信号を取り込むと、図２に示すように、定着モータＭ２が加圧ローラ２０２を矢印方向に回転させる。すると、加圧ローラ２０２の回転によるフィルム２０１表面との摺動摩擦力により、フィルム２０１に回転力が作用してフィルム２０１がガイド部材２０４の外回りを矢印方向に回転する。そして、サーミスタＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３の検知信号Ｓｔ１，Ｓｔ２，Ｓｔ３に基づいてヒータ２０５の温度が所定温度になるようにＣＰＵ５０１がトライアック５０２，５０３をＯＮ／ＯＦＦ制御する。これによってヒータ３０２ａ，３０２ｂは所定温度に温調制御される。この状態でニップ部Ｎに記録紙Ｐが導入され、ニップ部Ｐで記録紙Ｐを挟持搬送しつつフィルム２０１を介してヒータ２０５の熱を記録紙Ｐに付与することにより、記録紙Ｐ上の未定着トナー像ｔを記録紙Ｐに加熱定着させる。そしてこの記録紙Ｐはフィルム３０表面から曲率分離されて排紙される。
【００５５】
本実施例の電力供給制御回路５００では、ＣＰＵ５０１において、ヒータ３０２ａ，３０２ｂの通電制御を開始する前に、所定位相角の電流を通電してレベル信号Ｖｓを５波分（１００ｍｓｅｃ）サンプリングする電流値検出期間を設けている。そしてこのサンプリングしたレベル信号Ｖｓに基づいて平均電流値Ｉｓを求め、この平均電流値Ｉｓに基づきヒータ３０２ａ，３０２ｂの通電制御を行う位相角とヒータ３０２ａ，３０２ｂに投入できるターゲット電流Ｉｔとの関係を確認する。つまり、平均電流値Ｉｓよりも大きいターゲット電流Ｉｔでヒータ３０２ａ，３０２ｂを制御する為の通電条件を求める。これにより、ターゲット電流Ｉｔに対する位相角を正確に算出することができる。そして、このターゲット電流Ｉｔに応じた使用可能な最大電流を印加できる位相角を求め、その位相角の電流値にてヒータ３０２ａ，３０２ｂの通電制御を行う。つまり、制御状態を電流値検出期間からヒータ３０２ａ，３０２ｂの通電制御を行うための電流制御期間へと変更する。これにより、任意の使用環境において、ヒータへの通電開始１００ｍｓｅｃ後には、様々なコンポーネントのバラツキを考慮して使用可能な最大電流をヒータに印加することができる。これによって、ヒータ立上げを最短にすることが可能となる。
【００５６】
すなわち、本実施例の電力供給制御回路は、ヒータへの通電開始初期において電流値検出期間を設け、所定位相角で通電したときの印加電流を計測する。この計測された電流値と、供給可能な最大電流の目標値から、供給可能な最大電流を投入できる位相角を算出する。そして、その位相角により、ヒータ立上げ時に供給可能な最大の電流をヒータに印加することで、ヒータ立上げ時間を極力削減することができる。この処理を短縮することで、プリント信号受信から１枚目の排紙完了までの時間（First Print Out Time：ＦＰＯＴ）を短縮することができるため、ユーザがプリントを行う際の待ち時間が短縮される。
【００５７】
本実施例では、電流値検出期間においてレベル信号のサンプリング回数は５回としたが、検出精度によってはレベル信号のサンプリング回数は５回に限定されるものではない。
【実施例２】
【００５８】
実施例１においては、ヒータに対する通電初期において、電流値検出期間を設け、電流制御期間に移行した場合に供給可能な最大電流を投入するための位相角の算出方法を説明した。
【００５９】
本実施例においては、その応用例として、電流値検出期間のタイミングについて説明する。実施例１と共通する部材・部分には同じ符号を付して再度の説明を省略する。後述の実施例３も同様とする。
【００６０】
本実施例に示す定着装置では、ヒータ立上げ時に供給可能な最大の電流をヒータに印加し、ヒータ立上げ時間を極力削減することを目的としている。それは、ヒータ立上げ時間を短縮することで、ＦＰＯＴを短縮することができるため、ユーザがプリントを行う際の待ち時間を短縮できるからである。
【００６１】
定着装置２００の動作は次の４つの処理に大別できる。
【００６２】
１）電源投入時、あるいは、スリープモード（待機モード）復帰時における、ウォームアップ処理。
【００６３】
２）プリント開始時における、ヒータ立上げ処理（前回転）。
【００６４】
３）プリント中における、プリント処理。
【００６５】
４）記録紙排出時のヒータ立ち下げ処理（後回転）。
【００６６】
実施例１で説明した電流値検出期間については、電流を絞った状態で電流値Ｉｓの測定を行い、最大供給電流を算出する。この処理を毎回上記２）のヒータ立上げ処理の最初に行うのは、投入電力的に制約が生じる。
【００６７】
そこで、本実施例においては、電流値検出期間を上記１）のウォームアップ処理の中、好ましくは、ウォームアップ処理の最初に行い、最大電流を供給可能な位相角を不図示の記憶手段に記憶しておく。この位相角の記憶場所は、ＣＰＵ５０１内のメモリでもかまわないし、別の記憶手段を用いても良い。そして、上記２）のヒータ立上げ処理においては、記憶された位相角において、ヒータ通電初期から最大電流を供給するものである。つまり、ＣＰＵ５０１は、記憶手段に記憶された位相角θを用いて、画像形成装置のプリント動作開始時に、印加電流Iｒｍｓよるヒータ３０２ａ，３０２ｂへの通電制御を開始する。
【００６８】
これにより、プリント動作時においては、常に最短のＦＰＯＴを実現できる定着装置（定着器）を提供することができる。
【実施例３】
【００６９】
図１２に定着装置の他の例の横断面側面模型図を示す。この定着装置は、いわゆる熱ローラ方式の定着装置であり、実施例１の定着装置２００に代えて画像形成装置に搭載できる。
【００７０】
本実施例の定着装置２００Ａは、ハロゲンヒータ７３０を内部に備える細長い円筒状の定着ローラ７００と、この定着ローラ７００の外周面（表面）と接してニップ部Ｎを形成する加圧ローラ（加圧部材）７２０と、を有する。
【００７１】
定着ローラ７００は、アルミニウムを芯金７０１とし、表層にはＰＦＡの離型層７０２を被覆している。
【００７２】
ヒータ７３０は、ガラス製のバルブ７３０ａ内に通電発熱体としてのフィラメント７３０ｂを有している。そして、ヒータ７３０は、実施例１の電力供給制御回路５００において第１のトライアック５０２によりＣＰＵ５０１から出力される第１のヒータ駆動信号Ｓ１のＯＮ／ＯＦＦによってＯＮ／ＯＦＦ制御される。電力供給制御回路５００のよるヒータ７３０のフィラメント７３０ｂへの電流値検出期間に係る動作、及び、通電制御に係る動作は実施例１の場合と同じである。このヒータ７３０のヒータ配光は通紙基準に対して左右対称な分布になっている。
【００７３】
加圧ローラ（加圧部材）７２０は、アルミニウム芯金７２１上にシリコーンゴムの弾性層７２２、表層にＰＦＡの離型層７２３を有しており、所定の加圧力をかけることで定着ローラ７００との間にニップ部Ｎを形成している。
【００７４】
本実施例の定着装置２００Ａにおいて、記録紙Ｐは入り口ガイド７０５によりニップ部Ｎに導かれる。そして、記録紙Ｐはヒータ７３０によって加熱された定着ローラ７００と加圧ローラ７２０とにより加熱および加圧される。これにより、記録紙Ｐ上のトナー像ｔが記録紙Ｐに固着される。この記録紙Ｐは、定着ローラ７００の外周面（表面）と接触する分離爪７０６、もしくは加圧ローラ７２０の外周面（表面）と接触する分離爪７０７より剥離された後、排紙ガイド７０８を介して排紙ローラ７０９に導かれ、機外に排出される。
【００７５】
メインサーミスタ７４０は定着ローラ７００表面に当接している。このサーミスタ７４０は定着ローラ７００表面の検知信号をＣＰＵ５０１に出力する。ＣＰＵ５０１はその信号に基づいてヒータ７３０の温度が所定温度になるようにトライアック５０２をＯＮ・ＯＦＦ制御する。例えば、定着ローラ７００として、芯金７０１が１ｍｍ以下の薄肉（低熱容量）の定着ローラを使用する場合、定着ローラ温度の立ち上がりスピードは、実施例１で示したフィルム方式のオンデマンド定着装置２００と類似の振る舞いとなる。そのため、ヒータ７３０に対して実施例１と同様な通電制御を行うことで、定着ローラ７００温度の立ち上がりスピードを早くすることができ、同時にＦＰＯＴを早くする効果が大きい。
【００７６】
一方、実施例１で説明したように、使用可能な最大の電流をヒータ７３０に投入することが可能である場合、熱容量の大きな定着ローラ７３０を用いた定着装置２００Ａにおいても、立上げ時間の短縮という観点において、大きな効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】画像形成装置の一例の構成模型図
【図２】実施例１に係る定着装置の一例の横断面側面模型図
【図３】ヒータの概略構成模型図
【図４】電力供給制御回路の一例を表す図
【図５】（ａ）はゼロクロス信号とヒータ駆動信号の駆動タイミングを表す図、（ｂ）はヒータ駆動信号がＯＮしたときのタイミングと、そのタイミングｔ１，ｔ２でヒータに印加される電流Ｉｒｍｓの関係を表す図
【図６】電流検出回路の一例を表す図
【図７】電流検出回路内各部の波形図
【図８】電流値検出期間における電流値演算処理のフローチャート
【図９】印加電流Ｉｒｍｓ［％］と位相角θの関係を表す図
【図１０】ヒータ電流に応じたレベル信号Ｖｓとヒータに通電される平均電流値Ｉｓの関係を表す図
【図１１】位相制御時の印加電流Ｉｒｍｓ［％］に対しての係数ＲＭＳＣＯＮＶの関係を表す図
【図１２】実施例３に係る定着装置の一例の横断面側面模型図
【符号の説明】
【００７８】
２００：定着装置、２０１：定着フィルム、２０２：加圧ローラ、
２０５：セラミックヒータ、３０２ａ：メインヒータ、３０２ｂ：サブヒータ、
５０１：ＣＰＵ、５０７：電流検出回路、２００Ａ：定着装置、７００：定着ローラ、
７２０：加圧ローラ、７３０：ハロゲンランプ、７３０ｂ：フィラメント、Ｐ：記録紙
【図５】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図１２】
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