JP2000200672A - 加熱装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱装置が仕向け先電源電圧仕様に適してい
ない場合、加熱開始時のヒータの温度上昇を最適化する
ことができないという課題があった。 【解決手段】 加熱動作開始信号を受け付けると、前記
ヒータ部８に通電を開始し、このヒータ部の温度情報を
基に温度制御を行い、既定の目標温度に到達する時点よ
りも後に、前記ヒータ部に用紙Ｐを突入させる加熱装置
において、電源投入後、最初の加熱動作で前記既定の目
標温度と、用紙が前記ヒータ部に突入する直前の温度制
御の制御量とにより、前記加熱動作におけるヒータ通電
開始時の通電量を決定する制御手段１１を備えたもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はヒータ部の発熱で被
加熱材（以下、被記録材と称する）を加熱する加熱装置
および該加熱装置を未定着画像を加熱定着させる定着手
段として具備したマルチファンクションプリンタ、複写
機、ＦＡＸ等の画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の画像形成装置あるいは画
像記録装置に用いられる加熱装置、即ち、電子写真等に
よる記録部にて被記録材に目的の画像情報に対応した未
定着画像を形成担持させ、この未定着画像を被記録材に
加熱定着させる加熱装置に関して、熱伝達効率が高く、
装置の立ち上がりも速い方式として、固定支持された加
熱体としての低熱容量のヒータと、このヒータと摺動す
る薄膜の耐熱性フィルム（以下、フイルムと称する）を
用いたフィルム加熱方式の加熱装置が、例えば特開昭６
３−３１３１８２号公報、特開平２−１５７８７８号公
報、特開平４−４４０７５〜４４０８３号公報、特開平
４−２０４９８０〜２０４９８４号公報等に提案されて
いる。

【０００３】具体的に説明すると、略平板状の加熱体に
フィルムを接触させて移動させ、このフィルムの加熱体
側とは反対側に圧接して回転運動する加圧回転体を有
し、該加熱体と該加圧回転体との間に形成される圧接部
に記録部から画像定着すべき未定着画像を有する被記録
材を供給し、圧接部を加圧回転体の駆動力で挟持搬送さ
せて加熱体の熱で未定着画像を被記録材に加熱定着させ
るものである。

【０００４】図５はフィルム加熱方式の加熱装置（加熱
定着装置）の一例の概略構成を示す横断面模型図、図６
は加熱ニップ部分の拡大模型図であり、円筒状のフィル
ムを用いたフィルム加熱方式・加圧ローラ駆動式・テン
ションレスタイプの加熱装置である。

【０００５】図において、１００は加熱アセンブリであ
り、加熱体としてのセラミックヒータ（以下、ヒータと
称する）１０１、ヒータホルダ１０２、円筒状のフィル
ム（定着フィルム）１０３、補強ステー１０４等から構
成されている。

【０００６】上記ヒータ１０１は、図５において、紙面
に垂直方向を長手とする細長平板状で低熱容量の部材で
あり、このヒータ１０１の具体的構造については後述す
る。

【０００７】ヒータホルダ１０２は剛性・耐熱性を有す
る部材であり、本例のものは横断面略半円状樋型の横長
部材であり、上記のヒータ１０１は該ヒータホルダの下
面に長手に沿って形成具備させたヒータ嵌め込溝１０２
ａ内に嵌め込んで固定支持させてある。

【０００８】補強ステー１０４は横断面下向きＵ字型の
横長の剛性部材であり、横断面略半円状樋型のヒータホ
ルダ１０２の内側に載置して配設してある。円筒状のフ
ィルム１０３は上記のヒータ１０１、ヒータホルダ１０
２、補強ステー１０４の組み立て体に対して周長に余裕
を持たせてルーズに外嵌させてある。このフィルム１０
３は、熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上す
るために、通常、ポリイミド等のフィルム表面にＰＴＦ
Ｅ，ＰＦＡ，ＦＥＰ等を離型層としてコーティングした
膜厚１００μｍ以下で、耐熱性、離型性、耐久性等を兼
ね備えた複合層フィルムで構成されている。

【０００９】１０５は加圧部材としての弾性加圧ローラ
であり、芯金と、その外側に設けたシリコンゴム等の耐
熱ゴム弾性層等からなる。加圧ローラはその両端軸部を
回転自由に軸受け保持させて配設してあり、この加圧ロ
ーラ１０５の上側に上記のヒータ１０１，ヒータホルダ
１０２，フィルム１０３，補強ステー１０４等からなる
加熱アセンブリ１００をヒータ１０１側を下向きにして
対向させ、補強ステー１０４の両端部をそれぞれ加圧バ
ネ部材（不図示）で下方に押圧状態にすることで、ヒー
タ１０１の下向き面と加圧ローラ１０５とでフィルム１
０３を挟ませて、加圧ローラ１０５の弾性に抗して圧接
させ、所定幅の加熱ニップ部（定着ニップ部）Ｎを形成
させてある。

【００１０】加圧ローラ１０１は駆動源Ｍから駆動力が
伝達されて、矢印の反時計方向Ｒに所定の周速度で回転
駆動される（加圧ローラ駆動型）。

【００１１】この加圧ローラ１０５の回転駆動による該
加圧ローラの外面とフィルム１０３の外面との、加熱ニ
ップ部Ｎにおける圧接摩擦力でフィルム１０３に回転力
が作用して、該フィルム１０３はその内面が加熱ニップ
部Ｎにおいて、ヒータ１０１の下向き面に密着して摺動
しながら加圧ローラ１０５の回転周速度にほぼ対応した
周速度をもって、ヒータホルダ１０２の外回りを矢印の
時計方向ａに従動回転状態になる。ヒータホルダ１０２
は円筒状のフィルム１０３の回転ガイド部材としての役
目もしている。

【００１２】この場合、ヒータホルダ１０２の外回りを
従動回転する円筒状のフィルム１０３はその周長のニッ
プ部Ｎとその近傍部のフィルム部分以外のフィルム部分
はテンションフリー（テンションが加わらない状態）の
状態にある。また、フィルム１０３の回転に伴なって生
じる、ヒータホルダ１０２の長手に沿う寄り移動はヒー
タホルダ１０２の端部側に設けたフランジ部材（不図
示）の内側面にフィルム１０３の端部が受け止められて
規制される。

【００１３】而して、加圧ローラ１０５が回転駆動さ
れ、それに伴って円筒状のフィルム１０３がヒータホル
ダ１０２の外回りを従動回転状態になり、ヒータ１０１
に通電がなされて該ヒータ１０１の発熱で加熱ニップ部
Ｎの温度が所定に立ち上がって温調された状態におい
て、加熱ニップ部Ｎに、未定着顕画像（未定着トナー画
像）ｔを形成担持させた紙等の被記録材Ｐが導入され、
加熱ニップ部Ｎにおいて被記録材Ｐの未定着トナー画像
担持面側がフィルム１０３の外面に密着して該フィルム
と一緒に加熱ニップ部Ｎを挟持搬送される。

【００１４】この被記録材Ｐの挟持搬送過程において、
ヒータ１０１の熱がフィルム１０３を介して被記録材Ｐ
に付与され、該被記録材Ｐ上の未定着トナー画像ｔが加
熱加圧され定着される。被記録材Ｐは加熱ニップ部Ｎを
通過すると、フィルム１０３の外面から曲率分離して排
出搬送される。ヒータ１０１は、ヒータ基板１０１ａと
してアルミナよりも熱伝導率が約１０倍程度良い窒化ア
ルミニウム（ＡｌＮ）を用いた裏面加熱型・裏面電極パ
ターンヒーターである。

【００１５】図７の（ａ）は該ヒータ１０１の表面側の
途中部分省略・一部切欠きの平面模型図、（ｂ）は裏面
側の途中部分省略・一部切欠きの平面模型図である。こ
のヒータ１０１はヒータ基板１０１ａのフィルム・被記
録材加熱面側を基板表面側（ヒータ表面側）、その逆面
側を基板裏面側（ヒータ裏面側）としたとき、ヒータ基
板１０１ａの裏面側に、（ｂ）図のように、第一の電極
パターン１０１ｆ→一方の通電発熱抵抗体１０１ｂ→導
電路パターン１０１ｅ→他方の通電発熱抵抗体１０１ｂ
→第二の電極パターン１０１ｇの直列電路からなる一次
回路（ＡＣライン）と、第三の電極パターン１０１ｈ→
一方の導電路パターン１０１ｋ→サーミスタ１０１ｄ→
他方の導電路パターン１０１ｍ→第四の電極パターン１
０１ｊの直列電路からなる二次回路（ＤＣライン）を形
成具備させてあり（裏面加熱型・裏面電極パターンヒー
タ）、ヒータ基板１０１ａにはスルーホールが存在しな
い。

【００１６】そして、このヒータ基板裏面側において、
第一と第二および第三と第四の電極パターン１０１ｆ，
１０１ｇ，１０１ｈ，１０１ｊの部分を除いて通電発熱
抵抗体１０１ｂ，１０１ｂ及びサーミスタ１０１ｄと導
電路パターン１０１ｋ，１０１ｍを覆わせて保護層とし
ての耐熱ガラスコート層１０１ｃを形成してある。安全
素子１０６はこのヒータ基板裏面側の保護層としての耐
熱ガラスコート層１０１ｃの面に接触させている。

【００１７】ヒータ基板１０１ａの表面側はＡｌＮ素材
面そのものであり、このヒータ基板１０１ａの表面が加
熱ニップ部面に面する。

【００１８】次に動作について説明する。

【００１９】実際の画像加熱定着装置としての動作時に
は、ヒータ１０１の上記ＡＣラインの第一と第二の電極
パターン１１０ｆ，１０１ｇ間にそれぞれに中間接点部
材１０７を介して、給電用のヒータコネクタ１０８の第
一と第二のバネ接点部１０８ａと１０８ｂによりＡＣ電
源１０９からＡＣドライバ１１０，リード線ｗを介して
電力が供給されることで、ヒータ１０１の通電発熱抵抗
部１０１ｂ，１０１ｂが全長に渡って発熱してヒータ１
０１が急速昇温する。

【００２０】また、ヒータ１０１の昇温温度がサーミス
タ１０１ｄで検出されて、その検温情報が上記ＤＣライ
ンの第三と第四の電極パターン１０１ｈ，１０１ｊ、中
間接点部材１０７、検温用コネクタ１１１の第一と第二
のバネ接点部１１１ａ，１１１ｂ、リード線ｗ、Ａ／Ｄ
変換器１１２を介して制御部（ＣＰＵ）１１３へ入力す
る。Ａ／Ｄ変換器１１２はサーミスタ１０１ｄの出力を
テジタル化して制御部１１３に入力する。

【００２１】このようにヒータ１０１が所定の定着温度
に温調された状態において、定着ニップ部Ｎの加圧ロー
ラ１０５とフィルム１０３との間に未定着トナー画像ｔ
を有する被加熱材としての被記録材Ｐが挟持搬送される
ことにより、ヒータ１０１の熱がフィルム１０３を介し
て被記録材に付与されてトナー画像ｔが被記録材Ｐに加
熱定着される。

【００２２】そして、商用電源電圧の異なる地域には、
このヒータ１０１の仕様を変え対応している。例えば、
１００Ｖ系の低電圧地域と、２００Ｖ系の高電圧地域に
は、それぞれ１００Ｖ系ヒータ、２００Ｖ系ヒータの２
種類で対応している。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】従来の加熱装置は以上
のように、１００Ｖ系の低電圧地域においては、商用電
源電圧が１００Ｖの日本から、商用電源電圧が１２７Ｖ
のメキシコまでを対象としている。従って、例えば、商
用電源電圧が１００Ｖの時、加熱開始時のヒータの温度
上昇と、商用電源電圧１２７Ｖの時、加熱開始時のヒー
タの温度上昇とでは、ヒータに供給される電力の違いに
よって異なる。

【００２４】商用電源電圧が１００Ｖの時に加熱開始時
のヒータの温度上昇をオーバーシュート無く最適な温度
制御にした場合、商用電源電圧が１２７Ｖでは温度のオ
ーバーシュートが生じ、ヒータに熱ストレスを与える。
また、商用電源電圧が１２７Ｖの時に加熱開始時のヒー
タの温度上昇をオーバーシュート無く最適な温度制御に
した場合、商用電源電圧が１００Ｖでは温度上昇が遅く
なり、ファーストプリント時間が極端に長くなる。

【００２５】さらに、商用電源電圧が１００Ｖの時にヒ
ータの温度にリプルが無く最適に温度制御されている場
合、商用電源電圧が１２７Ｖの時にはヒータの温度リプ
ルが大きくなり、トナー定着画像に定着ムラが生じる可
能性があった。

【００２６】前記従来技術において、１００Ｖ系の低電
圧地域と、２００Ｖ系の高電圧地域に、それぞれ１００
Ｖ系ヒータ、２００Ｖ系ヒータの２種類で対応する場
合、１００Ｖ系ヒータでは商用電源電圧の公差を含め
て、９０Ｖ〜１４０Ｖまでの範囲で、また、２００Ｖ系
定着ヒータでは１８０Ｖ〜２６４Ｖまでの範囲で使用可
能な性能にする必要がある。

【００２７】また、上記ヒータを具備した画像形成装置
の温度制御も上記広範囲な商用電源電圧に対応するた
め、例えば１００Ｖ系の画像形成装置に２００Ｖ系のヒ
ータが誤搭載された場合、または、逆に２００Ｖ系の画
像形成装置に１００Ｖ系のヒータが誤搭載された場合も
正常に温度制御を可能にする必要があるという課題があ
った。

【００２８】本発明は上記のような課題を解消するため
になされたもので、加熱装置が広範囲の入力電圧（商用
電源電圧）で使用される場合に、加熱開始時のヒータの
温度上昇を最適化することを第１の目的とする。

【００２９】また、加熱装置が広範囲の入力電圧（商用
電源電圧）で使用される場合に、ヒータの温調中に温度
リプルを少なくすることを第２の目的とする。

【００３０】さらに、加熱装置が広範囲の入力電圧（商
用電源電圧）で使用される場合に、１００Ｖ系ヒータ
と、２００Ｖ系ヒータを判別し、加熱装置の仕向け先電
源電圧仕様に適しているかを判断することを第３の目的
とする。

【００３１】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする加熱装置および画像形成装置である。

【００３２】（１）ヒータ部の温度を検出する温度検出
手段と、加熱動作開始信号を受け付けると前記ヒータ部
に通電を開始し、前記温度検出手段で検出した温度情報
を基に既定の目標温度に制御する温度制御手段と、前記
目標温度に到達後に前記ヒータ部に被加熱材を突入させ
る被加熱材搬送制御手段とを有する加熱装置において、
電源投入後、最初の加熱動作で、前記既定の目標温度と
前記被加熱材が前記ヒータ部に突入する直前の温度制御
の制御量とにより、前記ヒータ部に対する通電開始時の
通電量を決定する制御手段を備えたことを特徴とする加
熱装置。

【００３３】（２）ヒータ部の温度を検出する温度検出
手段と、加熱動作開始信号を受け付けると前記ヒータ部
に通電を開始し、前記温度検出手段で検出した温度情報
を基に既定の目標温度に制御する温度制御手段と、前記
目標温度に到達後に前記ヒータ部に被加熱材を突入させ
る被加熱材搬送制御手段とを有する加熱装置において、
電源投入後、最初の加熱動作で、前記既定の目標温度と
前記被加熱材が前記ヒータ部に突入する直前の温度制御
の制御量とにより、前記ヒータ部に対する温度制御のゲ
インを決定する制御手段を備えたことを特徴とする加熱
装置。

【００３４】（３）前記決定した前記ヒータ部に対する
通電量と温度制御のゲインは、投入された電源がオフさ
れるまで記憶しておくことを特徴とする（１）または
（２）に記載の加熱装置。

【００３５】（４）電源投入後、最初の加熱動作で、前
記既定の目標温度と前記被加熱材が前記ヒータ部に突入
する直前の温度制御の制御量とにより、低電圧地域、高
電圧地域に見合った前記ヒータ部が装置本体に搭載され
ていることを判別する制御手段を備えたことを特徴とす
る（１）から（３）のうちのいずれか１つに記載の加熱
装置。

【００３６】（５）被記録材に未定着画像を形成担持さ
せる作像手段と、被記録材に形成担持させた未定着画像
を加熱定着させる定着手段を有する画像形成装置におい
て、前記定着手段が（１）から（４）のうちのいずれか
１つに記載の加熱装置であることを特徴とする画像形成
装置。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を添
付図面について説明する。

【００３８】実施の形態１．図１は本発明の実施の形態
１による加熱装置を定着手段として備えた画像形成装置
であるレーザビームプリンタの構成を示す断面図であ
る。図１において、１は画像形成装置本体、２はペーパ
ーカセット、３ａはペーパーカセット２から画像形成用
紙Ｐ（以下、用紙Ｐと略称する）を給紙する給紙ロー
ラ、３ｂは給紙ローラ３ａで給紙された用紙Ｐを搬送路
上へ搬送する搬送ローラ、４は画像書き込みタイミング
を検知する給紙センサ、５はレーザスキャナユニット
で、画像データに基づいて半導体レーザ５ａから照射さ
れるレーザ光りをスキャニングし、折り返しミラー６に
よって、画像形成装置７の感光ドラム７ａ上に走査しな
がら静電潜像を形成する。

【００３９】この感光ドラム７ａ上の静電潜像は現像器
７ｂでトナー現像され、転写部７ｃで用紙Ｐに転写され
る。用紙上のトナー像は実施の形態１による加熱装置８
において、熱と圧力を加えられて用紙Ｐ上に定着され
る。この加熱装置８は発熱抵抗体である定着ヒータ８
ａ、発熱抵抗体の温度状態を検知するサーミスタ８ｂ、
加圧ローラ８ｃ、耐熱性フィルム８ｄで構成されてい
る。９は排紙ローラであり、加熱装置８を通過した用紙
Ｐを排紙トレイ１０へ排出する。

【００４０】１１は制御手段としてのエンジンコントロ
ーラ部であり、各デバイスを統括的に制御する。特に、
電源投入後、最初の加熱動作で、前記既定の目標温度と
前記被加熱材が前記ヒータ部としての加熱装置８に突入
する直前の温度制御の制御量とにより、前記加熱装置８
に対する通電開始時の通電量を決定する機能、前記加熱
装置８に対する温度制御のゲインを決定する機能、低電
圧地域、高電圧地域に見合った前記加熱装置８が装置本
体に搭載されていることを判別する機能等を有する。

【００４１】図２は上記加熱装置８の動作内容を説明す
る図であり、（ａ）は加熱動作が行われる際の温度上昇
を示すサーミスタ検出温度のグラフ、（ｂ）は用紙が加
熱装置突入前の温度制御の制御量を示す関係図で、ここ
では、商用電源の半波毎の波数を１ブロック全１４波数
でオンオフされる波数の関係図を示す。（ｃ）は温調立
ち上げ制御選定に関する図である。

【００４２】図２（ａ）に示すように、加熱動作開始の
命令に基づいて、ヒータに通電が開始され、温度検出手
段であるサーミスタの情報に基づいて、目標温度Ｔ１
（ここでは最高温調温度を示す。以下、Ｔ１とする）に
向って昇温する。そして、図２（ｂ）に示すように用紙
Ｐが加熱装置に突入する前（Ａ部）の温調波数Ｎ１（以
下、Ｎ１とする）をモニタする。図中の灰色部が通電さ
れている波数Ｎ１に相当する。そして、目標温度Ｔ１の
情報と、Ｎ１の情報とから入力電圧を推定し記憶してお
き、次に加熱動作に入った時は、先に記憶した入力電圧
の情報を基に温調の立ち上げ制御を行う。

【００４３】ここで製品本体の仕様としては、各国の入
力電圧仕様及び、加熱装置の主要部品であるヒータの抵
抗値のバラツキ、仕様環境などを考慮して、例えば、１
００Ｖ圏内で使用する装置であれば、入力電圧が交流電
圧９０Ｖ〜交流電圧１４０Ｖ、ヒータの抵抗値が仕様上
下限値（例えば２０Ω〜２５Ω）、環境温度が低温の環
境（例えば５℃）などのいかなる組み合わせにおいて
も、製品仕様を満足し、かつプリントアウトされた画像
においても求めた品質を満足するよう設計されているの
が通例である。

【００４４】しかしながら実際には、一度設置された箇
所の入力電圧の変動は上記（交流電圧９０Ｖ〜交流電圧
１４０Ｖ）ほど大きくなく、また、装置本体に装着され
た加熱装置のヒータ抵抗値においても交換されない限り
不変である。従って、用紙Ｐが加熱装置に突入する前の
温調波数から入力電圧を推定することで、装置本体に見
合った最適な温度立ち上げ制御が行える。

【００４５】この温度立ち上げ方法としては、図２
（ｃ）に示されるように、加熱動作に入った時の目標温
度Ｔ１を確認する。さらに、ヒータ部に用紙Ｐが突入す
る前で、サーミスタ部の熱容量のバラツキによる温度の
変動が比較的少ない温調波数Ｎ１をモニタする。この温
調波数Ｎ１のレベルに応じて、入力電圧のレベルが推定
され、次回画像形成動作に入った時の温度立ち上げ制御
量のレベルが決定される。例えば、温調波数Ｎ１が多い
「Ｈ」と検出された時は、入力電圧が低い（Ｌ）と判断
されて該入力電圧のレベル「Ｌ」が記憶される。そし
て、次回の加熱動作に入った場合、入力電圧が低い（レ
ベル「Ｌ１」）であるため、温度立ち上げ制御量を増や
し「Ｈ」、目標温度へ向って昇温する。

【００４６】また、推定された入力電圧の情報は、装置
の電源がオフされるまで不変とする。文中にも記載した
ように、加熱動作に入った時のサーミスタ温度立ち上が
り時は、サーミスタ部の熱容量のバラツキによる変動を
受けやすいため、比較的この変動が少ないヒータ部に用
紙Ｐが突入する前の温調時の波数を用いる。さらに、用
紙Ｐがヒータ部に突入するタイミングは、給紙センサ４
を用紙Ｐが通過してから規定時間後であり、装置本体に
よって一意的に定められている。

【００４７】また、温度制御の制御量に関して、この実
施の形態１では商用電源の半波毎の波数を用いて通電を
制御する、いわゆる波数制御について説明したが、商用
電源の位相角を用いて通電を制御する、いわゆる位相制
御においても同様の手段により実施することが可能であ
る。

【００４８】この実施の形態１では、入力電圧の推定お
よびヒータの温度立ち上げ制御量を３段階に設定してい
るが、さらに細分化することも可能である。また、目標
温度と波数の情報から入力電圧を推定し記憶している
が、推定された入力電圧から得られる立ち上げ制御量を
記憶しておく手法もある。

【００４９】また、連続通紙による画像形成動作を行う
ような場合には、加熱装置の温度がより安定している２
枚目以降の用紙Ｐが加熱装置に突入前の温調波数および
目標温度の情報により制御させる手法もある。

【００５０】実施の形態２．図３は実施の形態２におけ
る加熱装置の動作内容を説明する図であり、（ａ）は加
熱動作が行われる際の温度上昇を示すサーミスタ検出温
度のグラフ、（ｂ）は用紙が加熱装置に突入する前の温
度制御の制御量を示す関係図で、ここでは、商用電源の
半波毎の波数を１ブロック全１４波数でオンオフされる
波数の関係図を示す。（ｃ）は温調制御のゲイン選定に
関する図である。

【００５１】図３（ａ）に示すように、加熱動作監視の
命令に基づいて、ヒータに通電が開始され、温度検出手
段であるサーミスタの情報に基づいて、目標温度Ｔ２
（ここでは最高温調温度を示す、以下、Ｔ２とする）に
向って昇温する。そして、図３（ｂ）に示すように用紙
Ｐが加熱装置に突入する前（Ｂ部）の温調波数Ｎ２（以
下、Ｎ２とする）をモニタする。図中の灰色部が通電さ
れている波数Ｎ２に相当する。目標温度Ｔ２の情報と、
Ｎ２の情報とから入力電圧を推定し記憶しておく。そし
て、次の加熱動作に入った時は、先に記憶した入力電圧
の情報を基に温調制御のゲインを変更する。

【００５２】ここで製品本体の仕様としては、各国の入
力電圧仕様及び、加熱装置の主要部品であるヒータの抵
抗値のバラツキ、使用環境などを考慮して、例えば、１
００Ｖ圏内で使用する装置であれば、入力電圧が交流電
圧９０Ｖ〜交流電圧１４０Ｖ、ヒータの抵抗値が仕様上
下限値（例えば２０Ω〜２５Ω）、環境温度が低温の環
境（例えば５℃）などのいかなる組み合わせにおいて
も、製品仕様を満足し、かつプリントアウトされ画像に
おいても求めた品質を満足するよう設計されているのが
通例である。

【００５３】しかしながら実際には、一度設置された箇
所の入力電圧の変動は上記（交流電圧９０Ｖ〜交流電圧
１４０Ｖ）ほど大きくなく、また、装置本体に装着され
た加熱装置のヒータ抵抗値においても交換されない限り
不変である。従って、用紙が加熱装置に突入する前の温
調波数から入力電圧を推定することで、装置本体に見合
った最適な温調制御が行える。

【００５４】この温調制御方法としては、図３（ｃ）に
示されるように、加熱動作に入った時の目標温度Ｔ２を
確認する。さらに、サーミスタ部の熱容量のバラツキに
よる温度の変動が比較的少ないヒータ部に用紙Ｐが突入
する前の温調波数Ｎ２をモニタする。この波数Ｎ２のレ
ベルに応じて、入力電圧のレベルが推定され、次回画像
形成動作に入った時の温調制御ゲインのレベルが決定さ
れる。例えば、波数Ｎ２が多い「Ｈ」と検出された時
は、入力電圧が低い（Ｌ）と判断されて該入力電圧のレ
ベル「Ｌ」が記憶される。そして、次回の加熱動作に入
った場合は、入力電圧が低い（レベル「Ｌ」）ため、温
調制御ゲイン量を増やし「Ｈ」、目標温度での温調を安
定化させる。

【００５５】ここで、温調制御のゲインとは、以下のよ
うに規定している。任意の時間ｔにおいて、制御波数を
ｎとし、その時の目標温度とサーミスタ検出温度との差
をΔＴとすると、次回の制御時間ｔ＋αにおいて、制御
波数ｎ＋βにすることによって、サーミスタ検出温度を
目標温度に近づけていく。この時のαとβの関係によっ
て温調制御ゲインが決定される。例えば、αが一定の
時、βを大きくすれば温調制御ゲインは大きくなる。こ
こで、αは制御時間に＋される時間、βは制御波数に＋
される波数である。

【００５６】また、推定された入力電圧の情報は、装置
の電源がオフされるまで不変とする。文中にも記載した
ように、加熱動作に入った時のサーミスタ温度立ち上が
り時は、サーミスタ部の熱容量のバラツキによる変動を
受けやすいため、用紙Ｐが加熱装置に突入する前の比較
的変動が少ない温調時の波数を用いる。さらに、用紙Ｐ
が加熱装置に突入するタイミングは給紙センサ４を該用
紙が通過してから規定時間後であり、装置本体によって
一意的に定められている。

【００５７】また、温度制御の制御量に関して、この実
施の形態２では商用電源の半波毎の波数を用いて通電を
制御する、いわゆる波数制御について説明したが、商用
電源の位相角を用いて通電を制御する、いわゆる位相制
御においても同様の手段により実施することが可能であ
る。

【００５８】この実施の形態２では、入力電圧の推定お
よびヒータの温調制御ゲイン量を３段階に設定している
が、さらに細分化することも可能である。また、目標温
度と波数の情報から入力電圧を推定し記憶しているが、
推定された入力電圧から得られる温調制御ゲイン量を記
憶しておく手法もある。

【００５９】実施の形態３．図４は実施の形態３におけ
る加熱装置の動作内容を説明する図であり、（ａ）は加
熱動作が行われる際の温度上昇を示すサーミスタ検出温
度のグラフ、（ｂ）は用紙Ｐが加熱装置に突入する前の
温度制御の制御量を示す関係図で、ここでは、商用電源
の半波毎に温調される波数の関係図を示す。（ｃ）は入
力電圧別による加熱装置判別に関するフローチャートで
ある。

【００６０】また、この実施の形態３で使用する入力電
圧仕様とヒータ抵抗値の仕様は、 １００Ｖ系：交流電圧９０Ｖ〜交流電圧１４０Ｖ、２０
Ω〜２５Ω ２００Ｖ系：交流電圧１８０Ｖ〜交流電圧２６４Ｖ、９
５Ω〜１００Ω とする。

【００６１】ここで、製品本体の仕様としては、各国の
入力電圧仕様および、加熱装置の主要部品であるヒータ
の抵抗値のバラツキ、使用環境などを考慮して、例え
ば、１００Ｖ圏内で使用する装置であれば、入力電圧が
交流電圧９０Ｖ〜交流電圧１４０Ｖ、ヒータの抵抗値が
仕様上下限値（例えば２０Ω〜２５Ω）、環境温度が低
温の環境（例えば５℃）などのいかなる組み合わせにお
いて、製品仕様を満足し、かつプリントアウトされた画
像においても求めた品質を満足するよう設計されている
のが通例である。

【００６２】図４（ａ）のように、加熱動作開始の命令
に基づいて、ヒータに通電が開始され、温度検出手段で
あるサーミスタの情報に基づいて、目標温度Ｔ３（ここ
では最高温調温度を示す、以下、Ｔ３とする）に向って
昇温する。そして、図４（ｂ）に示されるように用紙Ｐ
が加熱装置に突入する前（Ｃ部）の温調波数Ｎ３（以
下、Ｎ３とする）をモニタする。図中の灰色部が通電さ
れている波数Ｎ３に相当する。目標温度Ｔ３の情報と、
Ｎ３の情報とから１００Ｖ系の加熱装置が装着されてい
るのか２００Ｖ系の加熱装置が装着されているのかを判
別する。

【００６３】判別方法に関して、ここでは、１００Ｖ系
の装置本体に２００Ｖ系の加熱装置が装着された場合を
説明する。図４（ｃ）に示されるように、加熱動作に入
った時の目標温度Ｔ３を確認する。さらに、サーミスタ
部の熱容量のバラツキによる温度の変動が比較的少ない
ヒータ部に用紙Ｐが突入する前の温調波数Ｎ３をモニタ
する。

【００６４】ここで、１００Ｖ系において、最も通電量
の多い「交流電圧９０Ｖ入力、ヒータ抵抗値上限、低温
環境」でのＮ３がＮ３＝１０、最も通電量の少ない「交
流電圧１４０Ｖ入力、ヒータ抵抗値下限、高温環境」で
のＮ３がＮ３＝５で制御されていたとする。

【００６５】ここに、２００Ｖ系の加熱装置が誤って装
着された場合、ヒータの抵抗値が大きいため、目標温度
Ｔ３（言い換えれば、定着させるために必要な電力）を
維持するために通電量が増すため、用紙Ｐが加熱装置に
突入する前の温調波数は増加する。この時の温調波数Ｎ
３は、１００Ｖ系で最も通電量の多い場合より多くなる
ことは明らかであり、Ｎ３＞１０となる。従って、この
温調波数Ｎ３は、１００Ｖ系の加熱装置で有り得る通電
量範囲にないため、１００Ｖ系の加熱装置ではない加熱
装置が誤って装着されたことが判断できる。

【００６６】文中にも記載したように、加熱動作に入っ
た時のサーミスタ温度立ち上がり時は、サーミスタ部の
熱容量のバラツキによる変動を受けやすいため、比較的
この変動が少ないヒータ部に用紙Ｐが突入する前の温調
時の波数を用いる。さらに、用紙Ｐがヒータ部に突入す
るタイミングは給紙センサ４を該用紙が通過してから規
定時間後であり、装置本体によって一意的に定められて
いる。

【００６７】また、温度制御の制御量に関して、この実
施の形態３では商用電源の半波毎の温調波数を用いて通
電を制御する、いわゆる波数制御について説明したが、
商用電源の位相角を用いて通電を制御する、いわゆる位
相制御においても同様の手段により実施することが可能
である。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
用紙がヒータ部に突入する直前の温度制御の制御量によ
り、ヒータ通電開始時の通電量、あるいは温度制御のゲ
インを決定するように構成したので、広範囲の入力電圧
（商用電源電圧）で使用される場合に、加熱動作開始時
のヒータの温度上昇を最適化することが可能となる。

【００６９】また、本発明によれば、ヒータ通電開始時
の通電量あるいは温度制御のゲインは、電源オフされる
まで記憶するように構成したので、ヒータ温調中での温
度リップルを低減することができ、加熱の品質向上が実
現できる。

【００７０】さらに、本発明によれば、１００Ｖ系、２
００Ｖ系に見合ったヒータ部が搭載されているかを判別
するように構成したので、装置の仕向け先の電源電圧仕
様に適しているか判断することが可能となる。

【００７１】また、本発明によれば、被記録用紙に未定
着画像を形成担持させる作像手段と、被記録材に形成材
に形成担持させた未定着画像を加熱定着させる定着手段
を有する画像形成装置において、前記定着手段を本発明
の加熱装置で構成したので、定着画像の品質向上を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１による画像形成装置の
概略図である。

【図２】 実施の形態１における加熱装置の動作説明図
である。

【図３】 実施の形態２による加熱装置の動作説明図で
ある。

【図４】 実施の形態３による加熱装置の動作説明図で
ある。

【図５】 従来の加熱装置の横断面模型図である。

【図６】 加熱ニップ部分の拡大模型図である。

【図７】 ヒータの模型図である。

【符号の説明】

１ 画像形成装置、３ａ 給紙ローラ（用紙搬送制御手
段）、７ 作像手段、８ 熱定着装置（定着手段）、８
ｂ サーミスタ（温度検出手段）、１１ エンジンコン
トローラ部（制御手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H033 AA24 AA31 BA31 CA03 CA22 CA44 2H070 CC11 CC15 CC21 3K058 AA52 AA72 BA18 CA03 CA23 CA46 CA61 CB05 CB12 CB18 CB22 CC06 CC09

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヒータ部の温度を検出する温度検出手段
   と、加熱動作開始信号を受け付けると前記ヒータ部に通
   電を開始し、前記温度検出手段で検出した温度情報を基
   に既定の目標温度に制御する温度制御手段と、前記目標
   温度に到達後に前記ヒータ部に被加熱材を突入させる被
   加熱材搬送制御手段とを有する加熱装置において、電源
   投入後、最初の加熱動作で前記既定の目標温度と前記被
   加熱材が前記ヒータ部に突入する直前の温度制御の制御
   量とにより、前記ヒータ部に対する通電開始時の通電量
   を決定する制御手段を備えたことを特徴とする加熱装
   置。
2. 【請求項２】 ヒータ部の温度を検出する温度検出手段
   と、加熱動作開始信号を受け付けると前記ヒータ部に通
   電を開始し、前記温度検出手段で検出した温度情報を基
   に既定の目標温度に制御する温度制御手段と、前記目標
   温度に到達後に前記ヒータ部に被加熱材を突入させる被
   加熱材搬送制御手段とを有する加熱装置において、電源
   投入後、最初の加熱動作で、前記既定の目標温度と前記
   被加熱材が前記ヒータ部に突入する直前の温度制御の制
   御量とにより、前記ヒータ部に対する温度制御のゲイン
   を決定する制御手段を備えたことを特徴とする加熱装
   置。
3. 【請求項３】 前記決定した前記ヒータ部に対する通電
   量と温度制御のゲインは、投入された電源がオフされる
   まで記憶しておくことを特徴とする請求項１または請求
   項２記載の加熱装置。
4. 【請求項４】 電源投入後、最初の加熱動作で、前記既
   定の目標温度と前記被加熱材が前記ヒータ部に突入する
   直前の温度制御の制御量とにより、低電圧地域、高電圧
   地域に見合った前記ヒータ部が装置本体に搭載されてい
   ることを判別する制御手段を備えたことを特徴とする請
   求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の加熱装
   置。
5. 【請求項５】 被記録材に未定着画像を形成担持させる
   作像手段と、被記録材に形成担持させた未定着画像を加
   熱定着させる定着手段を有する画像形成装置において、
   前記定着手段が請求項１から請求項４のうちのいずれか
   １項記載の加熱装置であることを特徴とする画像形成装
   置。