JP2006113117A

JP2006113117A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2006113117A
Application number: JP2004297612A
Authority: JP
Inventors: Shiyoutarou Yoshimura; 祥太朗吉村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-10-12
Filing date: 2004-10-12
Publication date: 2006-04-27

Abstract

【課題】商用電源電圧変動などが画像形成装置の定着用発熱体に与える影響を極力避け、ヒータ温度の安定的な制御を可能とする。
【解決手段】定着用発熱体に電力を供給する電力供給手段と電力制御手段と、前記発熱体に供給される電流値を検出する電流値検出手段とを有しており、供給される商用電源電圧に対し電力制御手段が制御可能な最大の電力を前記発熱体へ供給した場合の最大電力に対する割合を変化させることで前記発熱体に供給する電力を制御し、前記電流値検出手段から常時検出される電流値と予め設定されている前記発熱体に供給可能な最大供給可能電流値とを比較して前記発熱体に供給可能な最大供給可能電力比を常時算出し、前記電力制御手段が前記最大供給可能電力比以下で前記発熱体へ供給する電力を制御し、常時算出される前記最大供給可能電力比が所定の値を超えて変化した場合に商用電源電圧異常と判断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真プロセスを用いた画像形成装置の定着ヒータの温度を制御する制御手段を備えた画像形成装置に関するものである。

従来の電子写真プロセスを用いた画像形成装置の場合について説明する。

画像形成装置の熱定着装置は、電子写真プロセスなどの画像形成手段により転写紙上に形成された未定着画像（トナー像）を転写紙上に定着させるものであり、ハロゲンヒータを熱源とする熱ローラ式の熱定着装置やセラミック面発ヒータを熱源とするフィルム加熱式の熱定着装置、例えば特許文献１〜特許文献１６などが用いられている。

一般的に、ヒータはトライアック等のスイッチング素子を介して交流電源に接続されており、この交流電源により電力が供給される。ヒータを熱源とする定着装置には温度検出素子、例えばサーミスタ感温素子が設けられており、この温度検出素子により定着装置の温度が検出され、その検出温度情報を基にシーケンスコントローラがスイッチング素子をオン／オフ制御することにより定着装置の熱源であるヒータへの電力供給をオン／オフし、定着器の温度が目標の温度になるように温度制御される。セラミック面発ヒータへのオン／オフ制御は、通常入力商用電源の位相制御または波数制御によりおこなわれる。
特開昭６３−３１３１８２号公報特開平２−１５７８７８号公報特開平４−４４０７５号公報特開平４−４４０７６号公報特開平４−４４０７７号公報特開平４−４４０７８号公報特開平４−４４０７９号公報特開平４−４４０８０号公報特開平４−４４０８１号公報特開平４−４４０８２号公報特開平４−４４０８３号公報特開平４−２０４９８０号公報特開平４−２０４９８１号公報特開平４−２０４９８２号公報特開平４−２０４９８３号公報特開平４−２０４９８４号公報

定着装置の温度を温調制御する際に、シーケンスコントローラは、温度検出素子から検出される温度と、予め設定されている目標温度とを比較することによって、ヒータに供給する電力比を算出してそれに相当する位相角または波数を決定し、その位相条件または波数条件でスイッチング素子をオン／オフ制御する。これらの制御は、定着装置に供給される商用電源電圧が一定である事を前提に制御しており、ヒータ制御中に例えば、この商用電源電圧が何らかの理由で変動してしまう場合には、定着装置の温調制御が狂ってしまう。

商用電源電圧が変動してしまう例として、オフィスやマンションなどのように元々居住用として作られた部屋で、多数のＯＡ機器を用いるケースの増加が挙げられる。このような電源事情の良くない環境下では、過大電流による電源電圧の異常な低下といった不都合が多発しやすい。また、電源事情の良くない場所／地域、例えば工場内に置かれた環境や近くに工場がある場合など、商用電源波形に歪みが生じてしまうことがある。

このような状況では、最も電力を消費する機器の一つでもある画像形成装置において、電源波形歪みなどの影響を受けて画像に影響を与えるなどの問題が生じ、何らかの対応策が求められていた。

本発明は、以上の点に着目して成されたもので、電子写真プロセスを用いた画像形成装置の定着ヒータに関し、商用電源電圧変動などがプリンタ等の画像形成装置に与える影響を極力避け、ヒータ温度の安定的な制御が可能となり、安定したプリント動作を行う事ができ、また、商用電源電圧変動が激しい場合にはユーザに報知する事でユーザビリティを向上させる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明では、上記のように商用電源電圧変動などの影響でプリンタ等の画像形成装置に与える影響を極力避け、ユーザビリティを向上させる事を目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の特徴を有している。

（１）感光体とトナーを用いて転写材上にトナー像を形成し発熱体による加熱方式の熱定着手段を用いて前記転写材上に前記トナー像を定着させる画像形成装置において、
前記発熱体に電力を供給する電力供給手段と、
前記発熱体に供給する電力を制御する電力制御手段と、
前記発熱体に供給される電流値を検出する電流値検出手段とを有しており、
供給される商用電源電圧に対し前記電力制御手段が制御可能な最大の電力を前記発熱体へ供給した場合の最大電力に対する割合を変化させることで前記発熱体に供給する電力を制御し、
前記電流値検出手段から常時検出される電流値と予め設定されている前記発熱体に供給可能な最大供給可能電流値とを比較して前記発熱体に供給可能な最大供給可能電力比を常時算出し、
前記電力制御手段が前記最大供給可能電力比以下で前記発熱体へ供給する電力を制御し、
常時算出される前記最大供給可能電力比が所定の値を超えて変化した場合に商用電源電圧異常と判断することを特徴とする画像形成装置。

（２）常時算出される前記最大供給可能電力比が所定の値を超えて変化した場合、
所定の値を超えて変化する以前に算出された前記最大供給可能電力比をもとに制御することを特徴とする前項（１）に記載の画像形成装置。

（３）算出される前記最大供給可能電力比が所定の値を超えて変化し、
なおかつ前記所定の値を超える変化が所定時間以上継続した場合、
所定の値を超えて変化した後に算出された前記最大供給可能電力比をもとに制御することを特徴とする前項（１）または前項（２）に記載の画像形成装置。

（４）算出される前記最大供給可能電力比が所定の値を超えて変化し、
なおかつ前記所定の値を超える変化が所定の回数を超えた場合は装置を停止することを特徴とする前項（１）〜前項（３）いずれかに記載の画像形成装置。

（５）異常が検知された際に、ユーザに報知する手段を有する事を特徴とする前項（１）〜（４）いずれかに記載の画像形成装置。

（６）絶縁基板と、前記絶縁基板の片面もしくは両面上に形成されている１本以上の発熱体から構成される加熱手段と、
前記加熱手段と摺動するフィルムと、
前記フィルムを介して前記加熱手段とニップ部を形成するように圧接された回転自在な加圧体と、
を有しており、
未定着画像を担持した記録媒体を前記ニップ部を通過せしめながら、前記発熱体の加熱により、前記記録媒体に定着処理を施す定着装置を備えることを特徴とする前項（１）〜（５）いずれかに記載の画像形成装置。

以上説明したように、本発明によれば、
（１）：感光体とトナーを用いて転写材上にトナー像を形成し発熱体による加熱方式の熱定着手段を用いて前記転写材上に前記トナー像を定着させる画像形成装置において、
前記発熱体に電力を供給する電力供給手段と、
前記発熱体に供給する電力を制御する電力制御手段と、
前記発熱体に供給される電流値を検出する電流値検出手段とを有しており、供給される商用電源電圧に対し前記電力制御手段が制御可能な最大の電力を前記発熱体へ供給した場合の最大電力に対する割合を変化させることで前記発熱体に供給する電力を制御し、
前記電流値検出手段から常時検出される電流値と予め設定されている前記発熱体に供給可能な最大供給可能電流値とを比較して前記発熱体に供給可能な最大供給可能電力比を常時算出し、
前記電力制御手段が前記最大供給可能電力比以下で前記発熱体へ供給する電力を制御し、
常時算出される前記最大供給可能電力比が所定の値を超えて変化した場合に商用電源電圧異常と判断することで、画像形成動作中に想定以上の瞬時的な商用電源の電圧変動が生じたことを検知出来る。

（２）：常時算出される前記最大供給可能電力比が所定の値を超えて変化した場合、
所定の値を超えて変化する以前に算出された前記最大供給可能電力比をもとに制御することで、画像形成動作中に想定以上の瞬時的な商用電源の電圧変動が生じた場合であっても、熱定着手段の安定的な制御が可能となり、安定した画像形成動作が行える。

（３）：算出される前記最大供給可能電力比が所定の値を超えて変化し、
なおかつ前記所定の値を超える変化が所定時間以上継続した場合、
所定の値を超えて変化した後に算出された前記最大供給可能電力比をもとに制御することで、画像形成動作中に想定以上の瞬時的な商用電源の電圧変動が生じ、その電圧変動が継続した場合であっても、熱定着手段の安定的な制御が可能となり、安定した画像形成動作が行える。

（４）：算出される前記最大供給可能電力比が所定の値を超えて変化し、
なおかつ前記所定の値を超える変化が所定の回数を超えた場合は装置を停止することで、画像形成動作中に想定以上の瞬時的な商用電源の電圧変動が頻繁に生じるような状態であっても、安全に装置を維持する事が出来る。

（５）：異常が検知された際に、ユーザに報知する手段を有することで、ユーザビリティを向上させる事が出来る。

（６）：絶縁基板と、前記絶縁基板の片面もしくは両面上に形成されている１本以上の発熱体から構成される加熱手段と、
前記加熱手段と摺動するフィルムと、
前記フィルムを介して前記加熱手段とニップ部を形成するように圧接された回転自在な加圧体と、
を有しており、
未定着画像を担持した記録媒体を前記ニップ部を通過せしめながら、前記発熱体の加熱により、前記記録媒体に定着処理を施す定着装置を備えることで、信頼性とユーザビリティの高い画像形成装置を提供出来る。

以下、添付図面に基づき、本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

図１は電子写真プロセスを用いた画像形成装置の概略構成図であり、例えばレーザービームプリンタの場合を示している。

レーザービームプリンタ本体１０１（以下、本体１０１）は、記録紙Ｓを収納する給紙カセット１０２を有し、給紙カセット１０２の記録紙Ｓの有無を検知するカセット有無センサ１０３、給紙カセット１０２の記録紙Ｓのサイズを検知するカセットサイズセンサ１０４（復数個のマイクロスイッチで構成される）、給紙カセット１０２から記録紙Ｓを繰り出す給紙ローラ１０５ａおよび搬送ローラ対１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ等が設けられている。そして、給紙ローラ１０５ａ、搬送ローラ対１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄの下流には記録紙Ｓを同期搬送するレジストローラ対１０６が設けられている。また、レジストローラ対１０６の下流には、記録紙Ｓの先端と後端を検知し、画像書き込みタイミングをとるための給紙センサ１２４、レーザスキャナ部１０７からのレーザ光１１８に基づいて記録紙Ｓ上にトナー像を形成するプロセスカートリッジ１０８が設けられている。さらに、プロセスカートリッジ１０８の下流には記録紙Ｓ上に形成されたトナー像を熱定着する定着器１０９が設けられており、定着器１０９内の熱定着部下流には排紙部の搬送状態を検知する排紙センサ１１０、記録紙Ｓを搬送する搬送ローラ対１１１や、記録紙Ｓを排紙するフェースアップ排紙ローラ対１４０、記録の完了した記録紙Ｓを積載する積載トレイ１１２が設けられている。この記録紙Ｓの搬送基準は、記録紙Ｓの画像形成装置の搬送方向に直交する方向の長さ、つまり記録紙Ｓの幅に対して中央になるように設定されている。

排紙センサ１１０は、定着器１０９内部に設けられており、記録紙Ｓが熱定着部を通過したタイミングを検出する。記録紙Ｓは、搬送ローラ対１１１を通過した後、フェースアップ排紙ローラ対１４０を介して積載トレイ１１２へ排出される。この排紙部に設けられた満載検知センサ１４２は、積載トレイ１１２上の記録紙Ｓが満載であるかを検知すると共に、排紙部の記録紙Ｓの動きを検知するセンサである。

また、前記レーザスキャナ１０７は、後述する外部装置１３１から送出される画像信号（画像信号／ＶＤＯ）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１１３、このレーザユニット１１３からのレーザ光を後述する感光ドラム１１７上に走査するためのポリゴンモータ１１４、結像レンズ１１５、折り返しミラー１１６等により構成されている。

そして、前記プロセスカートリッジ１０８は、公知の電子写真プロセスに必要な、感光ドラム１１７、１次帯電ローラ１１９、現像器１２０、転写帯電ローラ１２１、クリーナ１２２等から構成されている。また、定着器１０９は定着フィルム１０９ａ、加圧ローラ１０９ｂ、定着フィルム内部に設けられたセラミックヒータ１０９ｃ、セラミックヒータの表面温度を検出するサーミスタ１０９ｄから構成されている。

また、メインモータ１２３は、給紙ローラ１０５には給紙ローラクラッチ１２５を介して、レジストローラ対１０６にはレジストローラクラッチ１２９を介して駆動力を与えており、更に感光ドラム１１７を含むプロセスカートリッジ１０８の各ユニット、定着器１０９、排紙ローラ対１１１、フェースアップ排紙ローラ対１４０にも駆動力を与えている。

そして１２６はエンジンコントローラであり、レーザスキャナ部１０７、プロセスカートリッジ１０８、定着器１０９による電子写真プロセスの制御、前記本体１０１内の記録紙Ｓの搬送制御を行っている。

そして、１２７はビデオコントローラであり、パーソナルコンピュータ等の外部装置１３１と汎用のインターフェース１３０（セントロニクス、ＲＳ２３２Ｃ、ＵＳＢ等）で接続されており、この汎用インターフェース１３０から送られてくる画像情報をビットデータに展開し、そのビットデータを／ＶＤＯ信号として、エンジンコントローラ１２６へ送出している。

エンジンコントローラ１２６とビデオコントローラ１２７の間を結ぶ線１２８は、両コントローラ間のコマンド／ステータス信号線、クロック信号線、／ＶＤＯ信号線、同期信号線などで構成されている。

エンジンコントローラ１２６は、ビデオコントローラ１２７からプリント動作開始命令を受けると、プリント動作を開始する。メインモータ１２３の駆動、セラミックヒータ１０９ｃの立上げ、ポリゴンモータ１１４の駆動を開始する。メインモータ１２３の駆動によって、感光ドラム１１７および転写ローラ１２１、定着器１０９の定着フィルム１０９ａおよび加圧ローラ１０９ｂ、搬送ローラ対１１１、フェースアップ排紙ローラ対１４０がそれぞれ回転を開始する。この後エンジンコントローラ１２６は、レーザユニット１１３の光量制御を開始するとともに、一次帯電ローラ１１９、現像器１２０、転写帯電ローラ１２１の高圧駆動を順次行う。エンジンコントローラ１２６は、不図示のＣＰＵにてレーザ光検出センサより送られる／ＢＤ信号のパルス間隔からポリゴンモータ１１４の回転が定常状態になったことを検知すると、給紙ローラクラッチ１２５をオンして給紙ローラ１０５ａを駆動し、給紙カセット１０２内の記録紙Ｓを一枚ずつ繰り出す。給紙ローラクラッチ１２５はカセットから記録紙Ｓを一枚繰り出すと、直ちにオフされる。繰り出された記録紙Ｓは、給紙ローラクラッチ１２５と共にオンされたレジストローラクラッチ１２９により回転している搬送ローラ対１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄによってレジストローラ対１０６に向けて搬送される。そしてＣＰＵは、記録紙Ｓが給紙センサ１２４に到達したことを検知して同期信号をビデオコントローラ１２７に対して出力開始し、かつ給紙レジストローラクラッチ１２９をオフして搬送ローラ対１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄおよびレジストローラ対１０６の駆動を一時停止する。

その時ビデオコントローラ１２７は、画像情報のドットイメージへの展開を開始しており、／ＶＤＯ信号出力開始の準備を完了している。ビデオコントローラ１２７は、エンジンコントローラ１２６からの同期信号を受信して１ページ分の画像データとして／ＶＤＯ信号の出力を開始する。

一方エンジンコントローラ１２６は、同期信号出力開始とともにレジストローラクラッチ１２９を再びオンし、搬送ローラ対１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄおよびレジストローラ対１０６の駆動を再開する。搬送ローラ対１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄおよびレジストローラ対１０６の駆動は、記録紙Ｓの後端がレジストローラ対１０６を通過するまでの間行う。また、この間エンジンコントローラ１２６は、ビデオコントローラ１２７からの／ＶＤＯ信号に応じてレーザユニット１１３を駆動する。レーザユニット１１３から発したレーザ光１１８は、レーザスキャナ部１０７のポリゴンミラー１１４の回転によって直線状の走査に変換され、結像レンズ１１５、折り返しミラー１１６によって感光ドラム１１７に照射される。

感光ドラム１１７は、図１中時計回り方向に所定の周速度（プロセススピード）にて回転駆動される。感光ドラム１１７はその回転過程で帯電手段としての１次帯電ローラ１１９により所定の極性・電位に一様に帯電処理される。その感光ドラム１１７の一様帯電面に対してレーザスキャナ部１０７から出力される、目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対して変調制御（ＯＮ／ＯＦＦ制御）されたレーザービームによる走査露光がなされ、上記感光ドラム１１７の表面に目的の画像情報の静電潜像が形成される。前記感光ドラム１１７上に形成された静電潜像は、現像手段としての現像器１２０で現像材（トナー）により現像されて可視化される。

一方、一枚ずつ繰り出された記録紙Ｓは、搬送ローラ対１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄおよびレジストローラ対１０６により感光ドラム１１７と転写手段としての転写ローラ１２１の圧接部である転写ニップ部に所定の制御タイミングにて給送され、その記録紙Ｓの表面に感光ドラム１１７面側のトナー画像が順次転写されていく。転写ニップ部を出た記録紙Ｓは、回転過程の感光ドラム１１７の面から順次分離されて、トナー画像を定着させるための定着器１０９に導入される。定着フィルム１０９ａと加圧ローラ１０９ｂとの間を通過する記録紙Ｓに該定着フィルム１０９ａを介してセラミックヒータ１０９ｃの熱を印加すると共に加圧ローラ１０９ｂにより圧力を加えて、記録紙Ｓ上のトナー画像を熱定着処理する。定着装置１０９を出た記録紙Ｓは、搬送ローラ対１１１、フェースアップ排紙ローラ対１４０により積載トレイ１１２にプリントアウトされる。

また、記録紙Ｓが分離した後の感光ドラム１１７は、クリーニング手段としてのクリーナ１２２により転写残りトナー等の付着汚染物の除去処理を受けて清浄面化され、繰り返して帯電処理から始まる電子写真画像形成に供される。

図２に本発明におけるセラミックヒータの駆動及び制御回路を示す。１は、本体１０１を接続する商用交流電源で、本体１０１は商用交流電源をＡＣフィルタ２、カレントトランス２５、温度ヒューズ２３、トライアック４、１３などを介してセラミックヒータ２４（１０９ｃ）の発熱体３、２０へ供給することによりセラミックヒータ２４を構成する発熱体３、２０を発熱させる。

この発熱体３への電力の供給は、トライアック４の通電、遮断により制御をおこなう。抵抗５、６はトライアック４のためのバイアス抵抗で、フォトトライアックカプラ７は、一次−二次間の絶縁距離を確保するためのデバイスである。このフォトトライアックカプラ７の発光ダイオードに通電することによりトライアック４をオンする。抵抗８はフォトトライアックカプラ７の発光ダイオードに流れる電流を制限するための抵抗であり、トランジスタ９によりフォトトライアックカプラ７をオン／オフする。トランジスタ９は抵抗１０を介してエンジンコントローラ１１（１２６）からのＯＮ１信号に従って動作する。

発熱体２０への電力の供給は、トライアック１３の通電、遮断により制御を行う。抵抗１４、１５はトライアック１３のためのバイアス抵抗で、フォトトライアックカプラ１６は、一次、二次間の絶縁距離を確保するためのデバイスである。フォトトライアックカプラ１６の発光ダイオードに通電することによりトライアック１３をオンする。抵抗１７はフォトトライアックカプラ１６の発光ダイオードに流れる電流を制限するための抵抗であり、トランジスタ１８によりフォトトライアックカプラ１６をオン／オフする。トランジスタ１８は抵抗１９を介してエンジンコントローラ１１からのＯＮ２信号に従って動作する。

また、交流電源１はＡＣフィルタ２を介して、ゼロクロス検出回路１２に入力される。ゼロクロス検出回路では、商用電源電圧がある閾値以下の電圧になっていることをエンジンコントローラ１１に対してパルス信号として報知する。以下、エンジンコントローラ１１に送出されるこの信号をＺＥＲＯＸ信号と呼ぶ。エンジンコントローラ１１はＺＥＲＯＸ信号のパルスのエッジを検知し、位相制御または波数制御によりトライアック４または１３をＯＮ／ＯＦＦする。

トライアック４及び１３に制御されて発熱体３及び２０に通電されるヒータ電流は、カレントトランス２５によって電圧変換され、ブリューダ抵抗２６を介して電流値検出回路２７に入力される。電流値検出回路２７では、電圧変換されたヒータ電流波形を平均値または実効値に変換し、ＨＣＲＲＴ信号としてエンジンコントローラ１１にＡ／Ｄ入力される。

また、２１は発熱体３、２０が形成されているセラミックヒータ２４の温度を検知するための温度検出素子、例えば、サ−ミスタ感温素子であり、セラミックヒータ２４上に発熱体３、２０に対して絶縁距離を確保できるように絶縁耐圧を有する絶縁物を介して配置されている。この温度検出素子２１（１０９ｄ）によって検出される温度は、抵抗２２と、温度検出素子２１との分圧として検出され、エンジンコントローラ１１にＴＨ信号としてＡ／Ｄ入力される。セラミックヒータ２４の温度は、ＴＨ信号としてエンジンコントローラ１１において監視され、エンジンコントローラ１１の内部で設定されているセラミックヒータ２４の設定温度と比較することによって、セラミックヒータ２４を構成する発熱体３、２０に供給するべき電力比を算出し、その供給する電力比に対応した位相角（位相制御）または波数（波数制御）に換算し、その制御条件によりエンジンコントローラ１１がトランジスタ９にＯＮ１信号、あるいはトランジスタ１８にＯＮ２信号を送出する。発熱体３、２０に供給する電力比を算出する際に、電流値検出回路から報知されるＨＣＲＲＴ信号を基に上限の電力比を算出して、その上限の電力比以下の電力が通電されるように制御する。例えば、位相制御の場合、下記のような表をエンジンコントローラ１１内に有しており、この制御表に基づき制御を行う。

さらに、発熱体３、２０に電力を供給する制御部やドライブ部が故障等を起こし、発熱体３、２０が熱暴走に至った場合に過昇温を防止する一手段として、過昇温防止手段２３がセラミックヒータ２４上に配されている。過昇温防止手段２３としては、例えば温度ヒューズやサーモスイッチなどがある。電力供給する制御部やドライブ部などの故障により、発熱体３、２０が熱暴走に至り過昇温防止手段２３が所定の温度以上になると、過昇温防止手段２３がＯＰＥＮになり、発熱体３および２０への通電が断たれる。

本実施例におけるセラミックヒータ２４の概略について、図３に示す。ａ．はセラミック面発ヒータの断面図であり、ｂ．は発熱体３２（３）、３３（２０）が形成されている面を示しており、ｃ．はｂ．の示している面と相対する面を示している。

セラミック面発ヒータ２４は、ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３等のセラミックス系の絶縁基板３１と、絶縁基板３１面上にペースト印刷等で形成されている発熱体３２、３３と、２本の発熱体を保護しているガラス等の保護層３４から構成されている。保護層３４上に、セラミック面発ヒータ２４の温度を検出する温度検出素子２１と過昇温防止手段２３が、記録紙の搬送基準、つまり発熱部３２ａ、３３ａの長さ方向の中心に対して左右対称な位置であり、かつ通紙可能な最小の記録紙幅よりも内側の位置に配設されている。

発熱体３２は、電力が供給されると発熱する部分３２ａと、電極部３２ｃ、３２ｄと発熱体を接続する導電部３２ｂと、コネクタを介して電力が供給される電極部３２ｃ、３２ｄから構成されている。発熱体３３は、電力が供給されると発熱する部分３３ａと電極部３２ｃ、３３ｄと接続される導電部３３ｂと、コネクタを介して電力が供給される電極部３２ｃ、３３ｄから構成されている。電極部３２ｃは、発熱体３２（３）と３３（２０）の２本の発熱体に接続されており、発熱体３２、３３の共通の電極となっている。また、発熱体３２、３３が印刷されている絶縁基板３１との対向面側に摺動性を向上させるためにガラス層が形成される場合もある。

共通電極３２ｃには、交流電源１のＨＯＴ側端子から過昇温防止手段２３を介して接続される。電極部３２ｄは発熱体３２（３）を制御するトライアック４に接続され、交流電源１のＮｅｕｔｒａｌ端子に接続される。電極部３３ｄは発熱体３３（２０）を制御するトライアック１３に電気的に接続され、交流電源１のＮｅｕｔｒａｌ端子に接続される。セラミックヒータ２４（１０９ｃ）は、図４に示したように、フィルムガイド６２によって支持されている。６１（１０９ａ）は、円筒状の耐熱材製の定着フィルムであり、セラミックヒータ２４を下面側に支持させたフィルムガイド６２に外嵌させてある。そして、フィルムガイド６２の下面のセラミックヒータ２４と、加圧部材としての弾性加圧ローラ６３（１０９ｂ）とを定着フィルム６１を挟ませて弾性加圧ローラ６３の弾性に抗して所定の加圧力をもって圧接させて加熱部としての所定幅の定着ニップ部を形成させてある。また、過昇温防止手段２３、例えば、サーモスタットがセラミックヒータ２４の絶縁基板３１面上または、保護層３４面上に当接されている。過昇温防止手段２３はフィルムガイド６２に位置を矯正され、過昇温防止手段２３の感熱面がセラミックヒータ２４の面上に当接されている。図示はしていないが、温度検出素子２１も同様にセラミックヒータ２４の面上に当接されている。ここで、図４のように、セラミックヒータ２４は、発熱体３２、３３がニップ部と反対側にあっても、発熱体がニップ部側にあってもかまわない。また、フィルム６１の摺動性を上げるために、フィルム６１とセラミックヒータ２４との界面に摺動性のグリースを塗布してもかまわない。

次に、本実施例における定着器の制御シーケンスの概略を図５に、ヒータ電流とＯＮ１、ＯＮ２信号の概略動作波形を図６に示す。図６には、電圧範囲内において、入力電圧が小さい場合と大きい場合の動作波形を示している。

エンジンコントローラ１１にて、セラミックヒータ２４への電力供給開始の要求が発生すると（Ｓ１０２）、発熱体３及び２０の両方に同一の所定の固定デューティＤ１で通電する（Ｓ１０３）。固定デューティＤ１に相当する位相角α１で、ＯＮ１、ＯＮ２信号のオンパルスがＺＥＲＯＸ信号をトリガにして、エンジンコントローラ１１よリ送出される（図６（ｂ）（ｃ））。セラミックヒータ２４には、位相角α１で電流が供給される（図６（ａ））。このとき固定デューティＤ１は、予め想定されている商用交流電源からの入力電圧範囲や発熱体抵抗値を考慮して、商用交流電源の許容電流（定格電流）を超えない設定とする。つまり、入力電圧が最大値，抵抗値が最小値の場合を想定し、過剰電力によりセラミックヒータ２４が所定の温度を超えない範囲で固定デューティＤ１を設定する。

固定デューティＤ１でセラミックヒータ２４へ通電している時に、電流値検出回路２７から報知されるＨＣＲＲＴ信号により、電流値Ｉ１を検知する（Ｓ１０４）。エンジンコントローラ１１では、検知された電流値Ｉ１と固定デューティＤ１、および予め設定されている通電可能な電流値Ｉ_{ｌｉｍｉｔ}から、通電可能な上限の電力デューティＤ_{ｌｉｍｉｔ}を算出する（Ｓ１０５）。電流値検出回路２７からエンジンコントローラ１１に報知される電流値が実効値の場合、Ｄ_{ｌｉｍｉｔ}は以下の式によって算出される。
Ｄ_{ｌｉｍｉｔ}＝（Ｉ_{ｌｉｍｉｔ}／Ｉ１）^２×Ｄ１

ここで電流値Ｉ_{ｌｉｍｉｔ}は、接続される商用電源の定格電流に対して、セラミックヒータ２４以外の部分に供給される電流を差し引いた、セラミックヒータ２４に供給可能な許容電流値を設定している。

セラミックヒータ２４立ち上がり時の電力デューティＤ_{ｌｉｍｉｔ}が算出されると、定常の定着器温調制御を開始する（Ｓ１０６）。セラミックヒータ２４の温度がエンジンコントローラ１１に予め設定されている所定の温度になるように、ＴＨ信号からの情報を基にＰＩ制御により、発熱体に供給する電力を制御する。目標の所定温度とＴＨ信号からの温度の差分から、供給する電力デューティを決定している。

エンジンコントローラ１１は常時、電流値検出回路２７から報知されるＨＣＲＲＴ信号をモニタし、セラミックヒータ２４に供給される電力デューティＤおよび電流値Ｉを基に常にＤ_{ｌｉｍｉｔ}を更新している。従ってこのＤ_{ｌｉｍｉｔ}は、プリンタ本体が接続される商用電源ラインのラインインピーダンスが高い場合など、プリンタ本体の消費する電流により電圧が低下する場合や、電源事情の悪い環境などの商用電源電圧変動やノイズにより、常に変化する事となる。このＤ_{ｌｉｍｉｔ}は、緩やかに変化する場合は常に更新する方が定着器の制御上も良い。しかしながら、このＤ_{ｌｉｍｉｔ}が急激に変化する場合は、瞬時的な電圧変動やノイズなどに起因する場合が多い。エンジンコントローラ１１は、Ｄ_{ｌｉｍｉｔ}の値を常に監視しており（Ｓ１０７）、Ｄ_{ｌｉｍｉｔ}に所定以上の変化が生じた場合（Ｓ１０８）はそのＤ_{ｌｉｍｉｔ}を無視し、急激な変化が生じる直前のＤ_{ｌｉｍｉｔ}を基に制御を続ける（Ｓ１１２〜Ｓ１０６）。瞬時的な電圧変動やノイズに起因する場合は、このＤ_{ｌｉｍｉｔ}が急激な変化が生じる直前のＤ_{ｌｉｍｉｔ}の値に戻る。なお、このＤ_{ｌｉｍｉｔ}が入力許容電圧の最大値／最小値，セラミックヒータ２４の抵抗値が最大値／最小値の場合を想定した場合のＤ_{ｌｉｍｉｔ}の最大値および最小値を超えてしまう場合は、制御エラーとしてプリント動作を停止する（不図示）。

もしこのＤ_{ｌｉｍｉｔ}が商用電源電圧変動により急激な変化を生じ、その後Ｄ_{ｌｉｍｉｔ}が所定時間以上安定した（所定値を超えない）場合（Ｓ１１２）は、ユーザに対し、電源電圧が大きく変化した旨を報知する（Ｓ１１３）と共に、Ｄ_{ｌｉｍｉｔ}を更新して（Ｓ１０９）プリント動作を続ける（Ｓ１１０〜Ｓ１０６）。そして、ヒータ温調制御終了の要求がくるまで、算出された上限デューティＤ_{ｌｉｍｉｔ}以下で制御をおこなう（Ｓ１１０〜Ｓ１０６）。

なお、発熱体が１本の場合であっても、その他複数の発熱体の構成であっても同様の制御が可能である。

上記のように、本実施例によれば、定着器に供給しうる最大の供給電力に対する電力比とそのときに定着器に供給される電流値から供給電力比の上限値を常時算出し、それ以下の比率でヒータへの電力制御を行っており、なおかつ常時算出される上限値が所定以上の幅で変化した場合にはその値を無視する事で、通紙時の温度制御中に想定以上の瞬時的な電圧変動が生じても、ヒータ温度の安定的な制御が可能となり、安定したプリント動作を行う事が出来る。

次に図を用いて、本発明第２の実施形態例について説明する。主な構成および動作は、本発明第１の実施例にて説明した通りであるので、省略する。

本実施例では、第１の実施例と同様、セラミックヒータ２４へ通電可能な上限の電力デューティＤ_{ｌｉｍｉｔ}の値を常に更新しながら温調制御を行っている。また、エンジンコントローラ１１（１２６）は、通電可能な上限の電力デューティＤ_{ｌｉｍｉｔ}の変化を常時監視および更新しており、この電力デューティＤ_{ｌｉｍｉｔ}に所定以上の急激な変化が生じた場合は、その急激な変化の回数、および変化が発生してからの継続時間を計数しており、変化が生じた回数または変化が継続した時間が予め設定された所定回数または所定時間に達した場合にユーザに報知する。以下に図７を用いて詳細を説明する。

まず、エンジンコントローラ１１は常時、電流検出回路２７から報知されるＨＣＲＲＴ信号をモニタし、セラミックヒータ２４に供給される電力デューティＤおよび電流値Ｉを基に常にＤ_{ｌｉｍｉｔ}を更新している（Ｓ２０９）。従ってこのＤ_{ｌｉｍｉｔ}は、プリンタ本体が接続される商用電源ラインのラインインピーダンスが高い場合など、プリンタ本体の消費する電流により電圧が低下する場合や、電源事情の悪い環境などの商用電源電圧変動やノイズにより、常に変化する事となる。このＤ_{ｌｉｍｉｔ}は、緩やかに変化する場合は常に更新する方が定着器の制御上も良い。しかしながら、このＤ_{ｌｉｍｉｔ}が急激に変化する場合は、瞬時的な電圧変動やノイズなどに起因する場合が多い。エンジンコントローラ１１は、Ｄ_{ｌｉｍｉｔ}の値を常に監視しており（Ｓ２０７）、Ｄ_{ｌｉｍｉｔ}に所定以上の変化が生じた場合（Ｓ２０８）はそのＤ_{ｌｉｍｉｔ}を無視し、急激な変化が生じる直前のＤ_{ｌｉｍｉｔ}を基に制御を続ける（Ｓ２１２〜Ｓ２０６）。瞬時的な電圧変動やノイズに起因する場合は、このＤ_{ｌｉｍｉｔ}が急激な変化が生じる直前のＤ_{ｌｉｍｉｔ}の値に戻る。

また、エンジンコントローラ１１は、この電力デューティＤ_{ｌｉｍｉｔ}が所定以上の変化が生じた回数をカウントしており（Ｓ２１２）、この変化が第一の所定回数に達した場合は、ユーザに対し、商用電源電圧の変動が激しい旨を報知する（Ｓ２１４）。

またこの時、もしこのＤ_{ｌｉｍｉｔ}が急激な変化を生じ、その後Ｄ_{ｌｉｍｉｔ}が第一の所定時間以上の時間安定した場合は、第一の実施例で示したごとく、ユーザに対し、電源電圧が大きく変化した旨を報知すると共に、Ｄ_{ｌｉｍｉｔ}を急激な変化後の値に更新してプリント動作を続けても良い（不図示）。

なお、上記時間は連続して発生した時間に対する場合もあるし、所定の動作の中で、複数回発生した各時間の累計である場合もあるし、時間比率の場合もある。

その後、更に急激な変化が生じた回数または変化が継続した時間が予め設定された第二の所定回数に達した場合（Ｓ２１３）に、ユーザへエラーを報知する（Ｓ２１５）と共にプリンタの動作を停止する（Ｓ２１６）。なお、通常は、
（第一の所定回数）＜（第二の所定回数）
の関係となっている。

上記のように、本実施例によれば、定着器に供給しうる最大の供給電力に対する電力比とそのときに定着器に供給される電流値から供給電力比の上限値を常時算出し、それ以下の比率でヒータへの電力制御を行っており、なおかつ常時算出される上限値が所定以上の幅で変化し、かつ所定回数を超えて、頻繁に上限値を超えるような場合にはその状況をユーザに報知する事でユーザビリティの向上を図る事が出来、更にヒータ温度の安定的な制御が困難な程頻繁に電圧変動が生じるような状態の場合には、安全にヒータの停止を行う事が出来る。

本発明における画像形成装置を示した構成図本発明における定着器の制御及び駆動回路を示した図本発明における加熱手段であるセラミックヒータの概略を示した図本発明における定着器の概略構成を示した図本発明第一の実施例における定着器の制御シーケンスを示したフローチャート本発明における定着器制御の概略動作を説明する波形を示した図本発明第二の実施例における定着器の制御シーケンスを示したフローチャート

符号の説明

１０１画像形成装置（レーザービームプリンタ本体）
１０９定着器
１０９ｃ、２４セラミックヒータ
１０９ｄ、２１ヒータ温調制御用温度検出素子
１２６、１１エンジンコントローラ
１０９ｂ、６２定着フィルム
１０９ｃ、６３加圧ローラ

Claims

感光体とトナーを用いて転写材上にトナー像を形成し発熱体による加熱方式の熱定着手段を用いて前記転写材上に前記トナー像を定着させる画像形成装置において、
前記発熱体に電力を供給する電力供給手段と、
前記発熱体に供給する電力を制御する電力制御手段と、
前記発熱体に供給される電流値を検出する電流値検出手段とを有しており、
供給される商用電源電圧に対し前記電力制御手段が制御可能な最大の電力を前記発熱体へ供給した場合の最大電力に対する割合を変化させることで前記発熱体に供給する電力を制御し、
前記電流値検出手段から常時検出される電流値と予め設定されている前記発熱体に供給可能な最大供給可能電流値とを比較して前記発熱体に供給可能な最大供給可能電力比を常時算出し、
前記電力制御手段が前記最大供給可能電力比以下で前記発熱体へ供給する電力を制御し、
常時算出される前記最大供給可能電力比が所定の値を超えて変化した場合に商用電源電圧異常と判断することを特徴とする画像形成装置。
常時算出される前記最大供給可能電力比が所定の値を超えて変化した場合、
所定の値を超えて変化する以前に算出された前記最大供給可能電力比をもとに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。
算出される前記最大供給可能電力比が所定の値を超えて変化し、
なおかつ前記所定の値を超える変化が所定時間以上継続した場合、
所定の値を超えて変化した後に算出された前記最大供給可能電力比をもとに制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
算出される前記最大供給可能電力比が所定の値を超えて変化し、
なおかつ前記所定の値を超える変化が所定の回数を超えた場合は装置を停止することを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれかに記載の画像形成装置。
異常が検知された際に、ユーザに報知する手段を有する事を特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載の画像形成装置。
絶縁基板と、前記絶縁基板の片面もしくは両面上に形成されている１本以上の発熱体から構成される加熱手段と、
前記加熱手段と摺動するフィルムと、
前記フィルムを介して前記加熱手段とニップ部を形成するように圧接された回転自在な加圧体と、
を有しており、
未定着画像を担持した記録媒体を前記ニップ部を通過せしめながら、前記発熱体の加熱により、前記記録媒体に定着処理を施す定着装置を備えることを特徴とする請求項１ないし５いずれかに記載の画像形成装置。