JP2005107048A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の加熱ヒータにより定着ローラの表面を加熱する場合であっても，定着ローラの表面温度の変化或いは記録紙のサイズや種類等に応じて複数の加熱ヒータを高精度に加熱制御して定着ローラの表面の温度制御を行うこと。まｔ，加熱効率の低下を防止するとともに，フリッカの発生を抑制すること。
【解決手段】 定着装置に，複数の発熱手段に対して同時に使用される複数の電力出力パターン中における信号総数の中に占める供給信号の数或いは遮断信号の数の比率の上記複数の発熱手段毎の比が等しい電力出力パターンを２以上含むパターン記憶手段と，上記パターン記憶手段に記憶された上記複数の電力出力パターンの中から上記信号総数の中に占める上記供給信号の数或いは上記遮断信号の数の比率の上記複数の発熱手段毎の比が等しい電力出力パターンを所定の稼働状況の変化に応じて選択する上記パターン選択手段とを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は，画像形成装置に用いられる定着装置に関し，特に，加熱ヒータ等に供給される交流電力を半波毎に制御して上記加熱ヒータを加熱して定着ローラの表面温度を制御する定着装置に関するものである。

複写機，ファクシミリ，プリンタ等の画像形成装置には，記録紙上に転写されたトナー画像を上記記録紙に定着させる定着装置が設けられている。一般に，上記定着装置には，電源電力を受けて発熱する加熱ヒータと，該加熱ヒータの熱により加熱される定着ローラと，この定着ローラに圧接してニップ領域を形成する加圧ローラとが設けられている。上記ニップ領域にトナー画像を担持した記録紙が通紙されると，所定の定着温度に加熱された上記定着ローラによりトナーが加熱溶融されて上記記録紙にトナー画像が定着される。
ところで，従来，上記定着装置においては，１つの加熱ヒータにより上記定着ローラの表面を加熱させていた。しかし，記録紙の多様化に伴い，上記定着ローラの表面を上記記録紙のサイズや材質，通紙する記録紙の枚数等に応じた温度に加熱してより精度の高い画像形成処理が要求されるようになってきた。そのため，近年，複数の加熱ヒータを用いて上記定着ローラの表面を加熱して，上記定着ローラの温度制御を行うことにより画像形成処理の精度の向上が図られている。
一方，特許文献１には，定着ローラを加熱する加熱ヒータに供給される交流電力のゼロクロス点を検出し，上記定着ローラの表面温度に対応した出力パターンに基づき，上記ゼロクロス点付近にて上記ヒータへの交流電力の供給をＯＮ／ＯＦＦ制御して，上記定着ローラの表面温度に応じた半波交流電力を上記加熱ヒータに供給することにより上記定着ローラの表面温度を制御する温度制御装置が提案されている。これによれば，例えば，定着ローラの表面温度が低いときは上記出力パターンを変更して上記加熱ヒータへの電力供給量を多くし，定着ローラの表面温度が定着温度に近づくに従って再度出力パターンを変更して電力供給量を減らすよう電力の供給量を調整して加熱ヒータを加熱制御することにより定着ローラの表面温度を制御している。これにより，交流電力のＯＮ／ＯＦＦ時に生じるノイズの発生を抑制することが可能となる。また，特許文献２，３にも上記半波交流電力を加熱ヒータに供給して定着ローラの表面温度を制御する技術が開示されている。
特公平２−４９０９号公報 特公平１０−１６９１８８号公報 特開平１０−９７１５５号公報

しかしながら，上記公知文献に記載された温度制御技術を複数の加熱ヒータにより定着ローラを加熱する定着装置に適用した場合，上記公知文献に記載された出力パターンは，上記定着ローラの表面温度が変動すると，上記出力パターン内において上記複数の加熱ヒータそれぞれへ電力を供給する供給信号が占める比率それぞれの比が一定ではないため，上記複数の加熱ローラそれぞれに対して適正な加熱制御をすることができなかった。また，上記公知文献に記載された温度制御装置には，上記定着ローラの表面を記録紙のサイズや材質，通紙する記録紙の枚数等が異なるときの定着装置の稼働状況に応じて温度制御するための出力パターンがないため，稼働状況に応じた温度制御をすることもできなかった。この場合，上記複数の加熱ヒータのそれぞれの配熱特性を変更することにより上記定着ローラの表面温度の変化，或いは，記録紙のサイズ等に応じた温度制御を行うことは可能であるが，そのために上記加熱ヒータの配熱特性をわざわざ変更するのは煩雑であり，現実的ではない。
また，上記出力パターン如何によっては，上記複数の加熱ローラに対して電力が供給されるときと，電力が遮断されるときとの時間差が大きくなり，定着ローラの表面温度が急激に変動するおそれがある。また，上記出力パターン如何によっては，複数の加熱ヒータ全部に対して同時に半波の交流電力が供給され，或いは，同時に半波の交流電力が供給されない場合が生じ，これにより，交流電源電圧が周期的に変動し，フリッカが発生するおそれがあり問題である。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，複数の加熱ヒータにより定着ローラの表面を加熱する場合であっても，定着ローラの表面温度の変化或いは記録紙のサイズや種類等に応じて複数の加熱ヒータを高精度に加熱制御して定着ローラの表面の温度制御を行うことができ，且つ，加熱効率の低下を防止するとともに，フリッカの発生を抑制することができる定着装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は，電源から供給される電力を受けて発熱する複数の発熱手段と，上記複数の発熱手段の熱により記録紙材上の未定着画像を定着させる定着手段と，上記発熱手段或いは上記定着手段の温度を検知する温度検出手段と，上記発熱手段に対して電力を供給するための供給信号及び／又は電力を遮断するための遮断信号が所定の信号総数の下で配列された複数の電力出力パターンを上記発熱手段毎に記憶するパターン記憶手段と，上記パターン記憶手段に記憶された上記複数の電力出力パターンから上記温度検出手段による検出温度に応じた電力出力パターンを上記複数の発熱手段それぞれについて選択するパターン選択手段と，上記パターン選択手段により選択された上記電力出力パターンに基づいて上記複数の発熱手段それぞれへの電力供給のＯＮ／ＯＦＦの切替を制御して上記発熱手段或いは上記定着手段の温度を所定の目標温度に加熱維持する温度制御手段と，を備えた画像形成装置の定着装置において，上記パターン記憶手段は，上記複数の発熱手段に対して同時に使用される複数の電力出力パターン中における上記信号総数の中に占める上記供給信号の数或いは上記遮断信号の数の比率の上記複数の発熱手段毎の比が等しい電力出力パターンを２以上含むものであり，上記パターン選択手段は，上記パターン記憶手段に記憶された上記複数の電力出力パターンの中から上記信号総数の中に占める上記供給信号の数或いは上記遮断信号の数の比率の上記複数の発熱手段毎の比が等しい電力出力パターンを所定の稼働状況の変化に応じて選択するものであることを特徴とする定着装置として構成されている。
例えば加熱ヒータＡと加熱ヒータＢとにより定着ローラを加熱する場合，上記構成を有することにより，上記温度検出手段により検出された定着ローラの表面温度の変化により加熱ヒータ全体に供給する必要のある電力量が変動した場合であっても，上記加熱ヒータＡに供給される電力量と加熱ヒータＢに供給される電力量との比，即ち，上記加熱ヒータＡ及び加熱ヒータＢに供給される電力量の配分が常に一定となる。そのため，加熱ヒータの配熱特性を変えることなく，上記定着ローラの表面温度の変化に応じた温度制御を行うことが可能となる。
この場合，上記供給信号の数或いは上記遮断信号の数の比率が上記稼働状況に応じて異なるものであるため，例えば，上記記録材のサイズ，材質，定着枚数，若しくは上記目標温度等により定着装置の稼働状況が変動した場合であっても，その稼働状況に応じた供給信号の比率を有する電力出力パターンにより温度制御を行うことが可能となる。尚，上記供給信号の数或いは上記遮断信号の数の比率は上記信号総数が変化しない一定の場合は上記信号総数の中に占める上記供給信号の数或いは上記遮断信号の数に置き換えることができ，上記供給信号の数或いは上記遮断信号の数の比率の上記複数の発熱手段毎の比は上記信号総数の中に占める上記供給信号の数或いは上記遮断信号の数の比に置き換えることができる。

ここで，上記パターン記憶手段は，上記複数の発熱手段に対して複数の電力出力パターンが同時に適用された結果生成される合成電力出力パターン中における上記供給信号が略周期的間隔をもって配置されるような電力出力パターンを２以上含むものであり，上記パターン選択手段は，上記パターン記憶手段に記憶された上記複数の電力出力パターンの中から，上記合成電力出力パターン中における上記供給信号が略周期的間隔をもって配置されるような電力出力パターンを選択するものであることが望ましい。上記電力出力パターンにおいて上記供給信号の配列位置によっては，定着ローラ等の表面温度の急激な変動を生じるだけでなく，加熱ヒータ等に供給する交流電源電圧にフリッカが生じる。従って，上記供給信号ができるだけ連続して配列しないよう構成された電力出力パターンを選択することにより上記温度の変動を防止し，フリッカの発生を抑制することができる。

また，上記パターン記憶手段は，上記複数の発熱手段に対して同時に使用される複数の電力出力パターン中における上記供給信号が同時に上記複数の発熱手段に供給されるタイミング位置に配置される電力出力パターンを概略排除したものであり，上記パターン選択手段は，上記パターン記憶手段に記憶された上記複数の電力出力パターンの中から，上記供給信号が同時に上記複数の発熱手段に供給されるタイミング位置に配置されないような電力出力パターンを略選択するものであることが望ましい。これによっても上記フリッカを抑制することができる。

また，上記パターン選択手段は，上記温度検出手段による検出温度と上記目標温度との温度差に基づき上記電力出力パターンを選択するものであることが考えられる。これにより，例えば上記温度差が大きい場合は上記供給信号数の比率が大きい電力出力パターンを選択し，上記温度差が小さい場合は上記供給信号数の比率が小さい電力出力パターンを選択することで，より精度の高い温度制御を行うことが可能となる。

また，上記複数の発熱手段に供給される交流電力のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段を更に備え，上記温度制御手段は，上記ゼロクロス検出手段によるゼロクロス検出信号に同期して上記複数の発熱手段それぞれへの電力供給のＯＮ／ＯＦＦの切替を制御するものであれば，ＯＮ／ＯＦＦの切替時に発生するノイズを効果的に抑制することが可能となる。

また，上記定着装置を備えた画像形成装置であっても，前記課題を解決することができる。

以上説明したように，本発明によれば，定着装置に，複数の発熱手段に対して同時に使用される複数の電力出力パターン中における信号総数の中に占める供給信号の数或いは遮断信号の数の比率の上記複数の発熱手段毎の比が等しい電力出力パターンを２以上含むパターン記憶手段と，上記パターン記憶手段に記憶された上記複数の電力出力パターンの中から上記信号総数の中に占める上記供給信号の数或いは上記遮断信号の数の比率の上記複数の発熱手段毎の比が等しい電力出力パターンを所定の稼働状況の変化に応じて選択する上記パターン選択手段とが設けられているため，例えば，加熱ヒータＡと加熱ヒータＢとにより定着ローラを加熱する場合でも，上記加熱ヒータＡ及び加熱ヒータＢに供給される電力配分が常に一定となる。その結果，複数のヒータ全体の供給電力量を調整するだけで，各加熱ヒータの配熱特性を個々に変更することなく，上記定着ローラの表面温度の変化に応じた温度制御を実現することが可能となる。

以下添付図面を参照しながら，本発明の一実施形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施形態に係る定着装置Ｘの概略構成を示す模式図，図２は定着装置Ｘの温度制御装置の概略構成を示すブロック図，図３は用紙サイズＡ４Ｒに対応した電力出力パターンの一例を示すパターンテーブル，図４は図３に示されるパターンテーブル３０及びパターンテーブル３１を重ね合わせた合成電力出力パターンを示す合成電力出力パターンテーブル，図５は電力出力パターンの他の例を示すパターンテーブルである。

《第１の実施形態》
まず，図１の模式図を用いて，本発明の第１の実施形態に係る定着装置Ｘの概略構成について簡単に説明する。尚，本定着装置Ｘは複写機，ファクシミリ装置，プリンタ装置等の画像形成装置に適用されるものである。
本定着装置Ｘは，定着手段の一例である定着ローラ１と，この定着ローラ１に圧接してニップ領域を形成する加圧ローラ２と，温度検出手段の一例であるサーミスタ素子８と，交流電源４と，ゼロクロス検出手段の一例であるゼロクロス検出器５と，スイッチング素子７ａ，７ｂと，このスイッチング素子７ａ，７ｂを制御するスイッチング制御装置６ａ，６ｂと，上記定着ローラ１の表面温度を制御する温度制御装置１０とにより構成されている。
上記定着ローラ１は内部に発熱手段の一例であるハロゲンヒータ３ａ及びハロゲンヒータ３ｂを備え，上記定着ローラ１の外部に設けられた交流電源４と電源ケーブルにより接続され，この交流電源４から供給される電力を受けて発熱する。上記ハロゲンヒータ３ａは定着ローラ１の中央部を重点に加熱するものであり，そのためハロゲンヒータ３ａの中央部には両端部より多くのフィラメントが巻かれており，上記ハロゲンヒータ３ｂは定着ローラ１の両端部を重点に加熱するものであり，そのためハロゲンヒータ３ｂの両端部には中央部より多くのフィラメントが巻かれている。尚，本定着装置Ｘにおいては，２つのハロゲンヒータ３ａ，３ｂにより上記定着ローラ１の表面を加熱する構成となっているが，３以上のハロゲンヒータにより加熱する構成であってもよい。また，上記定着ローラ１の表面を上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂにより内部から加熱する内部加熱方式を採用しているが，外部加熱方式，即ち，上記定着ローラ１の表面を複数の加熱ローラ等の外部加熱手段により外部から加熱するものであってもよい。
スイッチング制御装置６ａ，６ｂは，後述する温度制御装置１０からの制御信号を受けて，スイッチング素子７ａ，７ｂに対して交流電源４からの交流電力の供給を切り替えるのＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する。尚，本定着装置Ｘでは，スイッチング制御装置６ａ，６ｂと温度制御装置１０とが別個に設けられているが，スイッチング制御装置６ａ，６ｂが温度制御装置１０に含まれた構成であってもかまわない。
スイッチング素子７ａ，７ｂは上記ハロゲンヒータ３ａ，ハロゲンヒータ３ｂそれぞれへの交流電力の供給を切り替えるトライアック等からなるものであり，上記スイッチング制御装置６ａ，６ｂから出力された上記ＯＮ／ＯＦＦ信号を受信することにより上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂへの交流電力の供給のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。
ゼロクロス検出器５はハロゲンヒータ３ａ，３ｂと交流電源４とを接続する電源ケーブル上に配置されており，上記交流電源４から供給される交流電力のゼロクロスを検出して，検出されたゼロクロス検出信号を後述する温度制御装置１０へ出力する。
サーミスタ素子８は，上記定着ローラ１の表面温度を検出する温度センサーであり，検出された温度検出信号を後述する温度制御装置１０へ出力する。尚，上記サーミスタ素子８は上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂの加熱温度或いは上記定着ローラ１の内部温度を検出するものであってもよい。

次に，上記温度制御装置１０の概略構成について，図１及び図２のブロック図を用いて説明する。
温度制御装置１０は，ＣＰＵ１１と，パターンメモリ１２（パターン記憶手段の一例）と，データメモリ１３と，プログラムメモリ１４と，Ａ／Ｄ変換器１５（温度検出手段の一例）と，インターフェース１６（Ｉ／Ｆ）とがバス２０により通信可能に接続されて構成されている。更に，上記温度制御部１０は上記インターフェース１６を介してゼロクロス検出器５，スイッチング制御部６ａ，６ｂと通信可能に接続されている。

パターンメモリ１２には，上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂに対して電力を供給するための供給信号及び／又は電力を遮断するための遮断信号が所定の信号総数の下で配列された複数の電力出力パターンが上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂ毎に記憶されている。具体的には，上記ハロゲンヒータ３ａに対応する６つの電力出力パターンからなるパターンテーブル３０（図３（ａ）），及び，上記ハロゲンヒータ３ｂに対応する６つの電力出力パターンからなるパターンテーブル３１（図３（ｂ））が格納されている。更に，上記ハロゲンヒータ３ｂに対応する６つの電力出力パターンからなるパターンテーブル４０（図４）も格納されている。尚，３以上のハロゲンヒータを用いた定着装置Ｘであれば，上記パターンメモリ１２に，３以上のハロゲンヒータそれぞれに対応するパターンテーブルが記憶される。
上記パターンテーブル３０，３１は，上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂに対して同時に使用される複数の電力出力パターン中における上記信号総数の中に占める上記供給信号の数或いは上記遮断信号の数の比率の上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂ毎の比が等しい電力出力パターンを２以上含むものである。尚，上記パターンメモリ１２に記憶されたパターンテーブルに含まれる各電力出力パターンの信号総数は２０であり，これは，交流電力１０周期（交流半波２０周期）分に相当する。また，上記供給信号の数或いは上記遮断信号の数の比率は，上記信号総数が一定の場合は上記信号総数の中に占める上記供給信号の数或いは上記遮断信号の数とみなすことができ，上記供給信号の数或いは上記遮断信号の数の比率の上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂ毎の比は，上記信号総数の中に占める上記供給信号の数或いは上記遮断信号の数の上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂ毎の比とみなすことができる。
また，上記パターンテーブル３０，３１は，上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂに対して複数の電力出力パターンが同時に適用された結果生成される合成電力出力パターン中における上記供給信号が略周期的間隔をもって配置されるような電力出力パターンを２以上含むものでもある。
更に，上記パターンテーブル３０，３１は，上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂに対して同時に使用される複数の電力出力パターン中における上記供給信号が同時に上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂに供給されるタイミング位置に配置される電力出力パターンを概略排除したものでもある。

データメモリ１３には，上記サーミスタ素子８により検出されたアナログの温度検出信号が上記Ａ／Ｄ変換器１５によりデジタル化された温度検出信号が記憶される。
プログラムメモリ１４には，ＣＰＵ１１によって読み出され，演算処理されることにより温度制御を実現するための温度制御プログラムが格納されている。

ＣＰＵ１０は，上記プログラムメモリ１４に格納された温度制御プログラムに従って，本定着装置Ｘの全体を統括的に制御するとともに定着ローラ１の表面の温度制御を実行する演算処理装置であって，上記温度制御装置１０の中枢的役割を果たす。そのため，上記温度制御プログラムは，上記パターンメモリ１２に記憶された複数の電力出力パターンから上記サーミスタ素子８，Ａ／Ｄ変換器１５により検出された定着ローラ１の表面温度（検出温度）に応じた電力出力パターンを上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂそれぞれについて選択するパターン選択機能を有する。
上記パターン選択機能は，上記パターンメモリ１２に記憶された上記複数の電力出力パターンの中から上記信号総数の中に占める上記供給信号の数或いは上記遮断信号の数の比率の上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂ毎の比が等しい電力出力パターンを所定の稼働状況の変化に応じて選択するものである。
また，上記パターン選択機能は，上記パターンメモリ１２に記憶された上記複数の電力出力パターンの中から，上記合成電力出力パターン中における上記供給信号が略周期的間隔をもって配置されるような電力出力パターンを選択するものでもある。また，上記パターンメモリ１２に記憶された上記複数の電力出力パターンの中から，上記供給信号が同時に上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂに供給されるタイミング位置に配置されないような電力出力パターンを略選択するものでもある。
また，上記温度制御プログラムは，上記パターン選択機能により選択された電力出力パターンに基づいて上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂそれぞれへの電力供給のＯＮ／ＯＦＦの切替を制御して定着ローラ１の表面温度を所定の定着温度（目標温度）に加熱維持する温度制御機能も有する。具体的には，上記パターン選択機能により選択された電力出力パターンに従ったＯＮ／ＯＦＦ信号を上記スイッチング制御部６ａ，６ｂに出力し，このスイッチング制御部６ａ，６ｂに，スイッチング素子７ａ，７ｂによる交流電力の供給のＯＮ／ＯＦＦの切替を行わせる。尚，上記スイッチング制御部６ａ，６ｂは上記ＣＰＵにより温度制御装置１０から出力された電力出力パターンに応じて，上記定着ローラ１の表面温度を所定の定着温度（目標温度）に加熱維持するため，上記ゼロクロス検出器５からのゼロクロス検出信号に同期して上記スイッチング素子７ａ，７ｂに交流電力の供給のＯＮ／ＯＦＦの切替をさせる。

次に，図３の電力出力パターン図を参照して，上記温度制御装置１０による上記定着ローラ１の表面の温度制御について，具体的には，ＣＰＵ１１が電力出力パターンを選択する処理について説明する。ここで，図３（ａ）はハロゲンヒータ３ａに対応する６つの電力出力パターン（３０−１〜３０−６）を有するパターンテーブル３０であり，（ｂ）はハロゲンヒータ３ｂに対応する６つの電力出力パターン（３１−１〜３１−６）を有するパターンテーブル３１である。上記複数の電力出力パターンはそれぞれ定着ローラ１の表面温度と定着温度との差分温度Δｔに対応する電力出力パターンであり，その対応関係を以下の表１に示す。

尚，上記表１におけるＴ１〜Ｔ６は，Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４＜Ｔ５＜Ｔ６の関係を有する。従って，この表１は，稼働状況の一例としての定着ローラ１の表面温度の上昇（或いは下降）に応じて各ハロゲンヒータへ電力を供給する電力出力パターンを変化させていることを示す。
また，図３に示すパターンテーブル３０，３１における電力出力パターンは交流電源４の交流波１０周期分（交流半波では２０周期分）を１サイクルとして交流電力の供給を制御するものを例示したものであり，そのため，上記電力出力パターンにはいずれにパターンについても上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂに対して電力を供給するための供給信号及び電力を遮断するための遮断信号が合わせて２０個含まれている。つまり，電力出力パターンの信号総数は２０である。また，パターンテーブル中のＤＵＴＹは電力出力パターン中の信号総数に占める供給信号数の比率，即ち，上記１サイクルでハロゲンヒータ３ａ，３ｂに供給される電力の供給率（電力供給率）を示す。また，パターンテーブル中の「２」或いは「１」は上記供給信号を示し，「０」は上記遮断信号を示す。

そして，この第１の実施形態の場合，上記ＣＰＵ１１により上記ハロゲンヒータ３ａに対する電力出力パターン中の供給信号の占める比率と，上記ハロゲンヒータ３ｂの供給信号の占める比率との比が，上記のように定着温度の変化にかかわらず常時一定に保たれている。ここでは，上記ＣＰＵ１１により上記差分温度ΔｔがＴ１未満であると判断されると，上記ハロゲンヒータ３ａへの供給信号の占める比率と，上記ハロゲンヒータ３ｂへの供給信号の占める比率との比が４：１となるような電力出力パターン３０−１を上記パターンテーブル３０から選択し，上記パターンテーブル３１からは電力出力パターン３１−１を選択する。そしてＣＰＵ１１により選択された電力出力パターン３０−１は，及び３０−２は，スイッチング制御部６ａ，６ｂそれぞれに出力される。
結局，上記スイッチング制御部６ａは，上記ＣＰＵ１１から出力された電力出力パターン３０−１に基づきスイッチング素子７ａを切り替えることにより上記ハロゲンヒータ３ａに１００％の電力を供給させた場合，上記スイッチング制御部６ｂは，上記ＣＰＵ１１から出力された電力出力パターン３１−１に基づきスイッチング素子７ｂを切り替えることにより上記ハロゲンヒータ３ｂに２５％の電力を供給させることになる。

また，上記ＣＰＵ１１により差分温度ΔｔがＴ１以上Ｔ２未満であると判断されると，上述と同様にして，上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂそれぞれへの供給信号の占める比率との比が４：１となるような電力出力パターン３０−２を上記パターンテーブル３０から選択し，上記パターンテーブル３１からは電力出力パターン３１−２を選択する。上記スイッチング制御部６ａ，６ｂは上記選択された電力出力パターン３０−２，３１−２それぞれに基づいてハロゲンヒータ３ａに８０％の電力を供給し，ハロゲンヒータ３ｂに２０％の電力を供給する。
このように，上記差分温度ΔｔがＴ２以上Ｔ３未満，Ｔ３以上Ｔ４未満，Ｔ４以上Ｔ５未満，Ｔ５以上Ｔ６未満と判断された場合も，上述と同様にして，上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂそれぞれへの供給信号の占める比率との比が４：１となるよう，上記各パターンテーブル３０，３１から電力出力パターンがそれぞれ選択される。即ち，上記差分温度Δｔがどの範囲にある場合であっても，上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂそれぞれへの供給信号の占める比率との比が一定（４：１）となる電力出力パターンが選択される。
このように，定着ローラ１の実測された表面温度と所定の定着温度（目標温度）との差分温度Δｔに応じて上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂを加熱する場合，上記ハロゲンヒータ３ａへの電力供給量に対して上記ハロゲンヒータ３ｂへの電力供給量が常に一定（例えば１／４）となるため，記録紙を定着装置Ｘに通紙する場合に，定着ローラ１の両端部の過熱が防止される。

上記のようにして採用される電力出力パターンは，稼働状況，例えば，記録紙のサイズ等に応じて別のものが選択される。例えば，上記パターンメモリ１２（図２）にサイズＡ４，Ｂ５，Ｂ５Ｒ，Ａ３等のあらゆるサイズの記録紙に定着動作を行う稼働状況に対応する電力出力パターンテーブルを予め記憶させておき，不図示の用紙検出センサにより検出された用紙サイズに応じた電力出力パターンテーブルから上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂそれぞれへの供給信号の占める比率との比が一定となるよう電力出力パターンを選択するものであってもよい。この場合，定着装置Ｘの稼働状況に応じて上記供給信号数の比率の比を異なるものとしてもよい。例えば，サイズＢ５Ｒの記録紙を通紙する場合は，サイズＡ４Ｒの記録紙より幅が狭いため，サイズＡ４Ｒの記録紙を通紙する場合よりも両端部が過熱されやすい。従って，この場合は，上記ハロゲンヒータ３ａへの供給信号の占める比率と，上記ハロゲンヒータ３ｂへの供給信号の占める比率との比が，例えば６：１或いは８：１となる上記電力出力パターンをそれぞれ選択して，ハロゲンヒータ３ｂへの電力供給量をハロゲンヒータ３ａへの電力供給量の１／６，或いは１／８とするものであってもよい。

ここで，図４に示される合成電力出力パターンテーブル４０について説明する。かかる合成電力出力パターンテーブル４０は，図３に示されるパターンテーブル３０及びパターンテーブル３１を単に重ね合わせたものであって，上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂに対して複数の電力出力パターンが同時に適用された結果生成される合成電力出力パターンである。尚この合成電力出力パターンテーブル４０に基づいて定着ローラ１の表面温度の温度制御がなされるわけではない。尚，上記合成パターンテーブル４０内に示される「３」は上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂについての電力出力パターンの供給信号の配列位置が同じ位置（重複した位置）にあることを意味する。
まず，合成パターン４０−５を用いてこの合成電力出力パターン４０−５の供給信号の配列位置について説明する。上記合成電力出力パターン４０−５中における５つの供給信号は略周期的間隔をもって配置されている。この理由は，ハロゲンヒータへの電力供給を略周期的にＯＮ或いはＯＦＦさせるためである。即ち，上記５つの供給信号が連続して配列するよう上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂについての電力出力パターンを選択すれば，５連続の交流半波によりハロゲンヒータが加熱されて，定着ローラ１の表面温度が急激に加熱され，それ以外の１５の半波周期では加熱されないため，定着ローラ１の表面温度が急激に冷却される状況が生じ，定着ローラ１の昇温効率が悪く，温度制御としては好ましくないからである。従って，合成電力出力パターン４０−５に示すように，ハロゲンヒータ３ａ，３ｂについて同時に使用される各電力出力パターンを重ね合わせたときに，双方のハロゲンヒータへの電力供給が連続して行われたり，行われなかったりしないように略周期的にＯＮ或いはＯＦＦするような合成電力出力パターンを生成し得る上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂそれぞれについての電力出力パターンを選択することにより，定着ローラ１の表面温度の急激な変動を生じることなく，効率のよい温度制御が実現され得る。

次に，合成パターン４０−２を用いてこの合成パターン４０−２の供給信号の配列位置について説明する。上記合成パターン４０−２内には１サイクル（交流半波では２０周期分）に２０個の供給信号が連続的に配列されている。これは，少なくとも上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂのいずれかに常に電力が供給されていることを意味している。しかしながら，上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂに対して同時に使用される複数の電力出力パターン中における上記供給信号が重複するような位置，言い換えれば，上記供給信号が同時に上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂに供給されるタイミング位置には配置されていない。即ち，上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂの両方に同時に電力が供給されるような状態が排除されるような電力出力パターン３０−２と３１−２が選択されているからである。これは，上記電力出力パターン３１−２の供給信号及び上記電力出力パターン３０−２の供給信号が重複した位置に配列されると，上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂの両方に電力が供給される場合と，両方に電力が供給されない場合が生じ，定着ローラ１の表面温度が急激に変動するだけでなく，交流電源電圧にフリッカが発生することになるためである。上記フリッカも，定着ローラ１の昇温効率を低下させる要因となるため，供給信号ができるだけ重複しない位置に配列された上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂそれぞれについての電力出力パターンが選択されることが望ましい。
また，合成パターン４０−１，４０−３，４０−５において供給信号を比較した場合も同じように，供給信号の配列位置ができるだけ重複しないように，即ち，合成電力出力パターン中における供給信号にできるだけ周期性が生じるよう電力出力パターンを選択することが望ましいと考えられる。

尚，ＣＰＵ１１により選択された上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂそれぞれへの供給信号の占める比率との比が一定であるか否かに関わらず，上記供給信号及び遮断信号が配列された電力出力パターンを用いて複数のハロゲンヒータを加熱する定着装置において，ハロゲンヒータへの電力供給ができるだけ周期的にＯＮ或いはＯＦＦするよう上記供給信号が配列された，或いは，上記供給信号ができるだけ重複しない位置に配列された上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂそれぞれについての電力出力パターンを選択することにより電源電圧のフリッカや，定着ローラ表面温度の急激な変動を防止することが可能である。

《第２の実施形態》
上述の第１の実施形態例では，ＣＰＵ１１により選択されるハロゲンヒータ３ａの電力出力パターン内の信号総数に対する供給信号の数の比率と，ハロゲンヒータ３ｂの電力出力パターン内の信号総数に対する供給信号の数の比率との比は常に一定（例えば４：１）であることについて説明した。このように，上記供給信号の比率それぞれの比が常に一定となるよう電力出力パターンが選択されれば，上記複数のハロゲンヒータに供給される電力量の配分が常に一定となり，上記定着ローラ１の表面温度の変動（例えば前記差分温度Δｔの変動（表１参照）），或いは，記録紙のサイズ等のいわゆる稼働状況に応じて最適な温度制御を行うことが可能である。
しかしながら，複数のハロゲンヒータそれぞれに対して予め用意された膨大な数の出力パターンから供給信号の比率それぞれの比が一定となる出力パターンを上記複数のハロゲンヒータそれぞれについて選択するという複雑な処理を行うことにより多大な時間が費やされるという課題が生じる。かかる課題を回避する手法について以下に述べる。

まず，前記パターンメモリ（図２参照）に，上記ハロゲンヒータ３ｂに対応する電力出力パターンとして図５に示されるパターンテーブル５０を予め記憶させておく。尚，このパターンテーブル５０には，信号総数に対する上記供給信号の数の比率がすべて一定（例えば２０％）の電力出力パターン（５０−１〜５０−６）が含まれている。
上記ＣＰＵ１１により，上記差分温度Δｔに応じて上記供給信号数の比率の異なる上記ハロゲンヒータ３ａの電力出力パターンをパターンテーブル３０（図３（ａ））から選択し，上記ハロゲンヒータ３ｂの電力出力パターンをパターンテーブル５０から選択する。上述の第１の実施形態例では，信号総数に対する上記供給信号の数の比率の上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂ毎の比を一定とするために膨大な数の電力出力パターンを用意し，その中から上記供給信号の数の比率の各ハロゲンヒータ毎の比が一定となる電力出力パターンの組合わせを選択していたが，この第２の実施形態例では，上記供給信号の比率それぞれの比は一定とはならないが，上記ハロゲンヒータ３ｂに対応する電力出力パターンの構成を簡略化することができる。そのため，上記ＣＰＵ１１に上記選択処理を実行させることにより，上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂそれぞれに対応する電力出力パターンの選択処理を迅速に行うことが可能となり，装置全体の制御処理を高速化することができる。

尚，この場合も，上述の第１の実施形態例と同じように，上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂに対して複数の電力出力パターンが同時に適用された結果生成される合成電力出力パターン（不図示）中における上記供給信号が略周期的間隔をもって配置されるような電力出力パターン，或いは，上記供給信号が同時に上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂに供給されるタイミング位置に配置されないような電力出力パターンを上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂそれぞれについて選択することが望ましい。
また，上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂの他に，図示しないハロゲンヒータ３ｃを更に設けて，３つハロゲンヒータで定着ローラ１の表面温度を制御する場合は，上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂについては，上述の第１の実施形態例と同様に信号総数に対する供給信号の数の比率の比が上記ハロゲンヒータ３ａ，３ｂについて一定となるよう電力出力パターンを選択し，上記ハロゲンヒータ３ｃについては上記信号総数に対する上記供給信号の数の比率が一定の電力出力パターンを選択する構成も考えられる。このように構成されることにより，上記ハロゲンヒータ３ｃについての電力出力パターンが簡略化されるため，この電力出力パターン数を少なくすることができる。その結果，比較的高い精度を維持したままで，処理の高速化を図ることができる。

本発明の実施形態に係る定着装置Ｘの概略構成を示す模式図。 定着装置Ｘの温度制御装置の概略構成を示すブロック図。 電力出力パターンの一例を示すパターンテーブル。 図３に示されるパターンテーブル３０及びパターンテーブル３１を重ね合わせた合成電力出力パターンを示す合成電力出力パターンテーブル。 電力出力パターンの他の例を示すパターンテーブル。

符号の説明

Ｘ…定着装置
１…定着ローラ（定着手段）
２…加圧ローラ
３ａ，ａｂ…ハロゲンヒータ（加熱手段）
４…交流電源
５…ゼロクロス検出器
６ａ，６ｂ…スイッチング制御部
７ａ，７ｂ…スイッチング素子
８…サーミスタ素子（温度検知手段）
１０…温度制御装置
１１…ＣＰＵ
１２…パターンメモリ（パターン記憶手段）
１３…データメモリ
１４…パターン選択部（パターン選択手段）
１５…Ａ／Ｄ変換器
１６…インターフェース（Ｉ／Ｆ）

Claims (7)

1. 電源から供給される電力を受けて発熱する複数の発熱手段と，
   上記複数の発熱手段の熱により記録紙材上の未定着画像を定着させる定着手段と，
   上記発熱手段或いは上記定着手段の温度を検出する温度検出手段と，
   上記発熱手段に対して電力を供給するための供給信号及び／又は電力を遮断するための遮断信号が所定の信号総数の下で配列された複数の電力出力パターンを上記発熱手段毎に記憶するパターン記憶手段と，
   上記パターン記憶手段に記憶された上記複数の電力出力パターンから上記温度検出手段による検出温度に応じた電力出力パターンを上記複数の発熱手段それぞれについて選択するパターン選択手段と，
   上記パターン選択手段により選択された上記電力出力パターンに基づいて上記複数の発熱手段それぞれへの電力供給のＯＮ／ＯＦＦの切替を制御して上記発熱手段或いは上記定着手段の温度を所定の目標温度に加熱維持する温度制御手段と，
   を備えた画像形成装置の定着装置において，
   上記パターン記憶手段は，上記複数の発熱手段に対して同時に使用される複数の電力出力パターン中における上記信号総数の中に占める上記供給信号の数或いは上記遮断信号の数の比率の上記複数の発熱手段毎の比が等しい電力出力パターンを２以上含むものであり，
   上記パターン選択手段は，上記パターン記憶手段に記憶された上記複数の電力出力パターンの中から上記信号総数の中に占める上記供給信号の数或いは上記遮断信号の数の比率の上記複数の発熱手段毎の比が等しい電力出力パターンを所定の稼働状況の変化に応じて選択するものであることを特徴とする定着装置。
2. 上記供給信号の数或いは上記遮断信号の数の比率が上記稼働状況に応じて異なるものである請求項１に記載の定着装置。
3. 上記パターン記憶手段は，上記複数の発熱手段に対して複数の電力出力パターンが同時に適用された結果生成される合成電力出力パターン中における上記供給信号が略周期的間隔をもって配置されるような電力出力パターンを２以上含むものであり，
   上記パターン選択手段は，上記パターン記憶手段に記憶された上記複数の電力出力パターンの中から，上記合成電力出力パターン中における上記供給信号が略周期的間隔をもって配置されるような電力出力パターンを選択するものである請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 上記パターン記憶手段は，上記複数の発熱手段に対して同時に使用される複数の電力出力パターン中における上記供給信号が同時に上記複数の発熱手段に供給されるタイミング位置に配置される電力出力パターンを概略排除したものであり，
   上記パターン選択手段は，上記パターン記憶手段に記憶された上記複数の電力出力パターンの中から，上記供給信号が同時に上記複数の発熱手段に供給されるタイミング位置に配置されないような電力出力パターンを略選択するものである請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置。
5. 上記パターン選択手段は，上記温度検出手段による検出温度と上記目標温度との温度差に基づき上記電力出力パターンを選択するものである請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置。
6. 上記複数の発熱手段に供給される交流電力のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段を更に備え，
   上記温度制御手段は，上記ゼロクロス検出手段によるゼロクロス検出信号に同期して上記複数の発熱手段それぞれへの電力供給のＯＮ／ＯＦＦの切替を制御するものである請求項１〜５のいずれかに記載の定着装置。
7. 請求項１〜６の定着装置を備えた画像形成装置。

Images