JP2008070686A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】目標制御温度に対して定着温度の温度リップルが小さく、フリッカー現象が抑止されるとともに、定着温度の落ち込みが生じない、定着装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー像Ｔを溶融して記録媒体Ｐに定着する定着部材２１と、定着部材２１の温度を検知する温度検知手段４０と、温度検知手段４０の検知結果に基づいて定められる通電時間だけ交流電圧が印加されて定着部材２１を加熱するヒータ２５と、を備える。ヒータ２５は、交流電圧の印加が開始されるときには通電のデューティが漸増されて交流電圧の印加が停止されるときには通電のデューティが漸減されるように位相制御されるとともに、その位相制御によって減ぜられる通電量に相当する時間が全体の通電時間に加算されるように補正制御される。
【選択図】図２

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置とそこに設置される定着装置とに関し、特に、ヒータへの通電のデューティを変化させる位相制御方式を用いた定着装置及び画像形成装置に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置では、定着装置における定着部材（加熱手段）の温度を狙いの温度に維持して安定した定着性を確保するために、温度検知手段（温度検出手段）によって検知した定着部材の温度に基づいて、定着部材を加熱するヒータをオン・オフ制御する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。具体的に、温度検知手段による検知温度が目標制御温度よりも低い場合にはヒータへの通電をオンして、温度検知手段による検知温度が目標制御温度よりも高い場合にはヒータへの通電をオフしている。このような温度制御方式を、オン・オフ制御方式という。

このようなオン・オフ制御方式を用いた定着装置は、そのままでは目標制御温度に対する温度リップルが大きくなってしまうために、制御アルゴリズムに比例(Proportional）、積分(Integral)、微分（Differential）を組み合わせて検知温度と目標制御温度との偏差に応じて複数のパラメータを最適化するＰＩＤ制御がおこなわれる（例えば、特許文献１参照。）。ＰＩＤ制御では、制御周期（通電時間）を演算している。

しかし、ＰＩＤ制御をおこなうと、ヒータ（画像形成装置）が接続された商用電源において電圧降下が発生して、同じ電源ラインに接続された他の機器にフリッカー現象が生じる不具合が知られている（例えば、特許文献１参照。）。これは、定着装置に設置されるヒータがハロゲンヒータ等のように消費電力が大きなものであって、ヒータの点灯時に大きな突入電流が流れることによる。特に、ＰＩＤ制御において、高精度化のために制御周期を短くしてしまうと、その制御周期ごとに突入電流が発生して、フリッカー現象が無視できないものになってしまう。

このような問題を解決するために、特許文献２、特許文献３等には、ヒータへの通電のデューティを変化させる位相制御方式を用いた定着装置が開示されている。位相制御方式は、交流電源からヒータに印加される交流電圧におけるゼロクロスポイントにおいてヒータを点灯（又は消灯）させて通電のデューティ（位相角）を変化させるものである。詳しくは、ヒータへの交流電圧の印加が開始されるときに通電のデューティが漸増されて（ソフトスタートされて）、その後に通電のデューティが１００％に制御されて（フル点灯されて）、交流電圧の印加が停止されるときに通電のデューティが１００％から漸減される（ソフトストップされる。）。これにより、ヒータをＰＩＤ制御しても、制御周期ごとに突入電流が発生する不具合が軽減されることになる。

一方、特許文献４等には、定着温度制御をおこなう際の電源周波数の取得時間を短縮することを目的として、省エネルギーモードからの復帰時に電源周波数の判定結果を位相制御による温度制御に利用する見込み温度制御処理をおこなう技術が開示されている。

特許第３７４６９１３号公報 特開平１１−１６１０９８号公報 特開２０００−２９３４８号公報 特開２００５−３１２４２号公報

上述した従来の定着装置は、フリッカー現象を抑止するために位相制御方式（ソフトスタート及びソフトストップ）を用いたときに、ヒータを通電するデューティとヒータ発熱量との線形が維持できなくなって、ヒータの通電時間が短くなり定着温度の落ち込みが生じてしまっていた。
すなわち、位相制御方式を用いた定着装置では、通電のデューティが１００％に達しない状態でのソフトスタート及びソフトストップがおこなわれるために、その分だけデューティが１００％の状態で通電される時間が少なくなってしまう。

このような現象は、ソフトスタート及びソフトストップがおこなわれる時間に対して長い制御周期（通電時間）が設定される場合には、目標制御温度に対して定着温度が大きく落ち込むまでの問題にはなりにくい。
しかし、ウォームアップタイムの短縮化と省エネルギー化を達成するために低熱容量化された近年の定着装置では、制御周期を短く設定する必要があるために、制御周期に対してソフトスタート及びソフトストップがおこなわれる時間が長くなっていた。そのため、ヒータを通電するデューティとヒータ発熱量との線形が維持できなくなって、定着温度の落ち込みによる定着不良が生じてしまっていた。

一方、上述した特許文献４等の技術は、省エネルギーモードからの復帰時に電源周波数の判定結果を位相制御による温度制御に利用して、定着温度制御をおこなう際の電源周波数の取得時間を短縮するものであって、上述した問題を解決する効果は期待できない。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、目標制御温度に対して定着温度の温度リップルが小さく、フリッカー現象が抑止されるとともに、定着温度の落ち込みが生じない、定着装置及び画像形成装置を提供することにある。

この発明の請求項１記載の発明にかかる定着装置は、トナー像を溶融して記録媒体に定着する定着部材と、前記定着部材の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段の検知結果に基づいて定められる通電時間だけ交流電圧が印加されて前記定着部材を加熱するヒータと、を備え、前記ヒータは、前記交流電圧の印加が開始されるときには通電のデューティが漸増されて前記交流電圧の印加が停止されるときには通電のデューティが漸減されるように位相制御されるとともに、その位相制御によって減ぜられる通電量に相当する時間が前記通電時間に加算されるように補正制御されるものである。

また、請求項２記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１記載の発明において、前記位相制御によって減ぜられる通電量に相当する時間は、通電のデューティが１００％のときの通電時間に換算されて前記通電時間に加算されるものである。

また、請求項３記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記位相制御は、前記交流電圧のゼロクロスポイントにおける通電のオン・オフによっておこなわれるものである。

また、請求項４記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記ヒータは、ＰＩＤコントローラ、ＰＩコントローラ、Ｉ−ＰＤコントローラ、Ｉ−Ｐコントローラ、ＰＩ−Ｄコントローラのいずれかによって制御されるものである。

また、請求項５記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記定着部材は、加圧部材に当接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する定着ローラであって、前記ヒータは、前記定着ローラに内設されたものである。

また、請求項６記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記定着部材は、複数のローラ部材に張架されるとともに加圧部材に当接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する定着ベルトであって、前記ヒータは、前記複数のローラ部材のうち少なくとも１つのローラ部材に内設されたものである。

また、この発明の請求項７記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の定着装置を備えたものである。

本発明は、位相制御によって減ぜられる通電量に相当する時間が全体の通電時間に加算されるようにヒータを補正制御しているために、目標制御温度に対して定着温度の温度リップルが小さく、フリッカー現象が抑止されるとともに、定着温度の落ち込みが生じない、定着装置及び画像形成装置を提供することができる。

実施の形態．
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としての複写機の装置本体、２は原稿Ｄの画像情報を光学的に読み込む原稿読込部、３は原稿読込部２で読み込んだ画像情報に基いた露光光Ｌを感光体ドラム５上に照射する露光部、４は感光体ドラム５上にトナー像（画像）を形成する作像部、７は感光体ドラム５上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写する転写部、１０はセットされた原稿Ｄを原稿読込部２に搬送する原稿搬送部、１２〜１４は転写紙等の記録媒体Ｐが収納された給紙部、２０は記録媒体Ｐ上の未定着画像を定着する定着装置、２１は定着装置２０に設置された定着部材としての定着ローラ、３１は定着装置２０に設置された加圧部材としての加圧ローラ、を示す。

図１を参照して、画像形成装置における、通常の画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部１０の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部２上を通過する。このとき、原稿読込部２では、上方を通過する原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。
そして、原稿読込部２で読み取られた光学的な画像情報は、電気信号に変換された後に、露光部３（書込部）に送信される。そして、露光部３からは、その電気信号の画像情報に基づいたレーザ光等の露光光Ｌが、作像部４の感光体ドラム５上に向けて発せられる。

一方、作像部４において、感光体ドラム５は図中の時計方向に回転しており、所定の作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程）を経て、感光体ドラム５上に画像情報に対応した画像（トナー像）が形成される。
その後、感光体ドラム５上に形成された画像は、転写部７で、レジストローラにより搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。

一方、転写部７に搬送される記録媒体Ｐは、次のように動作する。
まず、画像形成装置本体１の複数の給紙部１２、１３、１４のうち、１つの給紙部が自動又は手動で選択される（例えば、最上段の給紙部１２が選択されたものとする。）。
そして、給紙部１２に収納された記録媒体Ｐの最上方の１枚が、搬送経路Ｋの位置に向けて搬送される。

その後、記録媒体Ｐは、搬送経路Ｋを通過してレジストローラの位置に達する。そして、レジストローラの位置に達した記録媒体Ｐは、感光体ドラム５上に形成された画像と位置合わせをするためにタイミングを合わせて、転写部７に向けて搬送される。

そして、転写工程後の記録媒体Ｐは、転写部７の位置を通過した後に、搬送経路を経て定着装置２０に達する。定着装置２０に達した記録媒体Ｐは、定着ローラ２１と加圧ローラ３１との間に送入されて、定着ローラ２１から受ける熱と双方のローラ２１、２４から受ける圧力とによって画像が定着される。画像が定着された記録媒体Ｐは、定着ローラ２１と加圧ローラ３１との間（ニップ部である。）から送出された後に、画像形成装置本体１から排出される。
こうして、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２にて、画像形成装置本体１に設置される定着装置２０の構成・動作について詳述する。
図２に示すように、定着装置２０は、定着ローラ２１、加圧ローラ３１、温度センサ４０、ガイド板３５、分離板３８、等で構成される。

ここで、定着部材としての定着ローラ２１は、図２中の矢印方向に回転する薄肉の円筒体であって、その円筒体の内部にはヒータ２５（熱源）が固設されている。定着ローラ２１は、芯金２２上に、弾性層２３、離型層２４が順次積層された多層構造体であって、加圧部材としての加圧ローラ３１に当接してニップ部を形成する。

定着ローラ２１の芯金２２は、ＳＵＳ３０４等の鉄系材料で形成されている。
また、定着ローラ２１の弾性層２３としては、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性材料が用いられる。
また、定着ローラ２１の離型層２４としては、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）、等を用いることができる。定着ローラ２１の表層に離型層２４を設けることにより、トナーＴ（トナー像）に対する離型性（剥離性）が担保されることになる。

定着ローラ２１のヒータ２５は、ハロゲンヒータであって、その両端部が定着装置２０の側板に固定されている。そして、装置本体１の電源部（交流電源）により出力制御されたヒータ２５によって定着ローラ２１が加熱されて、その表面から記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに熱が加えられる。ヒータ２５の出力制御は、定着ローラ２１表面に当接する温度検知手段としての温度センサ４０（サーミスタ）によるローラ表面温度の検知結果に基いておこなわれる。詳しくは、温度センサ４０の検知結果に基づいて定められる通電時間だけ、ヒータ２５に交流電圧が印加される。このようなヒータ２５の出力制御によって、定着ローラ２１の温度（定着温度）を所望の温度（目標制御温度）に調整制御することができる。なお、温度検知手段としての温度センサ４０は、接触型のサーミスタの他に、非接触型のサーモパイル等を用いることもできる。
なお、本実施の形態では、ヒータ２５の出力制御として、フリッカー現象を抑止するために位相制御方式（ソフトスタート及びソフトストップ）が用いられ、さらにその位相制御によって減ぜられる通電量（電力）に相当する時間が全体の通電時間に加算されるように補正制御がおこなわれている。このヒータ２５の制御については、後で詳しく説明する。

また、加圧ローラ３１は、主として、芯金３２と、芯金３２の外周面に接着層を介して形成された弾性層３３と、からなる。加圧ローラ３１の弾性層３３は、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム等の材料で形成されている。なお、弾性層３３の表層にＰＦＡ等からなる薄肉の離型層を設けることもできる。
そして、加圧ローラ３１は、不図示の加圧機構によって定着ローラ２１に圧接する。こうして、加圧ローラ３１と定着ローラ２１との間に、所望のニップ部が形成される。

定着ローラ２１と加圧ローラ３１との当接部（ニップ部である。）の入口側と出口側には、それぞれ、記録媒体Ｐの搬送を案内するガイド板３５が配設されている。ガイド板３５は、定着装置２０の側板に固設されている。
また、定着ローラ２１の外周面に対向する位置であって、ニップ部の出口側近傍には、分離板３８が配設されている。分離板３８は、定着工程後の記録媒体Ｐが定着ローラ２１の回転に沿って定着ローラ２１に巻き付いてしまう不具合を抑止する。

上述のように構成された定着装置２０は、次のように動作する。
装置本体１の電源スイッチが投入されると、交流電源からヒータ２５に交流電圧が印加（給電）されるとともに、定着ローラ２１及び加圧ローラ３１の図２中の矢印方向の回転駆動が開始される。
その後、給紙部１２〜１４から記録媒体Ｐが給送されて、作像部４にて記録媒体Ｐ上に未定着画像が担持される。未定着画像Ｔ（トナー像）が担持された記録媒体Ｐは、図２の矢印Ｙ１０方向に搬送されて、圧接状態にある定着ローラ２１及び加圧ローラ３１のニップ部に送入される。そして、定着ローラ２１による加熱と、定着ローラ２１及び加圧ローラ３１の押圧力とによって、記録媒体Ｐの表面にトナー像Ｔが定着される。その後、回転する定着ローラ２１及び加圧ローラ３１によってそのニップ部から送出された記録媒体Ｐは、矢印Ｙ１１方向に搬送される。

以下、本実施の形態において特徴的な、定着温度制御（ヒータ制御）の方法について説明する。
本実施の形態における画像形成装置は、ウォームアップ時、待機時、プリント時（通紙時）に、制御回路５０によって、温度検知手段としての温度センサ４０で測定した定着ローラ２１の温度に基づいてヒータ２５をＰＩＤ制御して定着ローラ２１が最適の温度になるよう制御している。

図３は、その制御回路５０を示すブロック図である。
図３に示すように、制御回路５０にはＰＩＤコントローラ５１とＰＷＭ駆動回路５２とが設置されていて、この制御回路５０によってヒータ２５への印加電力が制御される。
なお、本実施の形態では、制御回路５０のコントローラとしてＰＩＤコントローラ５１を用いたが、その他のコントローラ（例えば、ＰＩコントローラ、Ｉ−ＰＤコントローラ、Ｉ−Ｐコントローラ、ＰＩ−Ｄコントローラ等である。）を用いることもできる。その場合、使用するコントローラに応じた制御設計がされて最適な印加電力の演算式が用いられることになる。対象システムに対して温度落ち込みや温度リップル等が少なく、目標制御温度に対して良好な追従性を示すコントローラを選択することが好ましい。

図３を参照して、制御回路５０では、予め定められた目標制御温度と、温度センサ４０によって検知された定着ローラ２１の温度偏差と、の情報に基いてＰＩＤコントローラ５１が演算をおこなう。
ＰＩＤコントローラ５１の演算結果は、所定の通電時間（制御周期）あたりに点灯するヒータの点灯率（デューティ）となる。そして、演算されたデューティに基いて、ＰＷＭ駆動回路５２を通じてヒータ２５が点灯される。詳しくは、ヒータ２５（ハロゲンヒータ）の両端に、制御周期あたりの定格交流電圧を印加する割合が、制御されることになる。

図４は、ＰＩＤ制御の一例を示すグラフである。同図は、ＰＩＤコントローラ５１により制御されているときの、目標制御温度（図中、破線で示す。）、デューティ、定着ローラ温度の関係を示す。図４に示すように、通紙中は、記録媒体Ｐが定着ローラ２１からトナー像の定着に必要な熱量を奪うために、温度リップルが大きくなる。
図５は、ＰＩＤコントローラ５１にて演算されたデューティに基いてＰＷＭ駆動回路５２を通じてヒータ２５に印加される電圧を示すグラフである。図５において、交流電源として電圧が約１００Ｖ、周波数が５０Ｈｚのものが用いられ、制御周期は５００ｍｓ、デューティは１０％に制御されている。図５において、制御周期内の通電時間（通電電圧）を斜線で示している。

次に、ソフトスタート及びソフトストップについて説明する。
本実施の形態ではヒータ２５としてハロゲンヒータを用いているために、電圧印加時に大きな突入電流が流れる。この突入電流を低減するために、電源投入後の数１０ｍｓの間は、トライアックを導通させる位相角（オン時間）を徐々に増やしていく。換言すると、ヒータ２５に交流電圧の印加が開始されるときに、通電のデューティを漸増させている。このような制御をソフトスタート（位相制御）という。
ソフトスタートをおこなうことで、ヒータのオン時の電流変化を緩やかにすることができる。これにより、突入電流による急激な電源電流の変化により屋内配線での電圧変動が起こり蛍光灯や白熱電球等の屋内照明にチラツキ（フリッカー現象）が発生する不具合を軽減することができる。なお、フリッカー現象は、白熱電球のフィラメントが細い欧州(２００Ｖ系)でより顕著になり、国内でも屋内配線のインピーダンスが高い場合に目立ち易くなる。

ヒータによる屋内配線での電圧変動は、ヒータのオフ時にも発生する。このため、ヒータオフ時の数ｍｓの間は位相制御により、トライアックの導通させる位相角（オン時間）を徐々に減らしていく。換言すると、ヒータ２５に交流電圧の印加が停止されるときに、通電のデューティを漸減させている。このような制御をソフトストップ（位相制御）という。

このようなソフトスタート及びソフトストップは、トライアックをスイッチング素子として使うヒータ２５の通電方式であって、半波内の通電位相を制御する「位相制御」である。
ソフトスタートおよびソフトストップでは、トライアックを通電する時間（位相角）をステップ状に変化させる。図６は、そのときのヒータ２５への通電波形（ソフトスタート時のものである。）を示すグラフである。また、図７及び図８は、制御周期の全体のプロフィールである。

図６〜図８において、ソフトスタート及びソフトストップは、以下のような仕様にておこなわれている。
（１）「間隔（ｎ３）」：各ステップでの半波毎の通電回数（本実施の形態では、ｎ３が３回に設定されている。）
（２）「ステップ(ｎ４)」：Ｓ１での位相角（デューティ）からＳ２での位相角の増加分（本実施の形態では、ｎ４が３０％に設定されている。）
（３）「ファースト・デューティ(ｄ１ｓ)」：制御周期（通電時間）内における１回目の位相角（デューティ）（本実施の形態では、ｄ１ｓが２０％に設定されている。）

図６は、位相制御のソフトスタート時の通電波形である。図６に示すように、位相制御は、交流電圧のゼロクロスポイントにおける通電のオン・オフによっておこなわれる。
図６に示すように、ソフトスタートをおこなっているときは、交流半波内で消灯と点灯とをおこなっているため、フル点灯しているときと比較して単位時間あたりの消費電力が異なって、単位時間あたりの発熱量も異なってしまう。図６中の斜線部が通電時の電圧である。フル点灯時の電圧積算量と、ソフトスタート時（又はソフトストップ時）の電圧積算量と、の比は次式で近似できる。

上式から、ソフトスタート時は、同じ時間だけフル点灯したときと比べて、積算電圧が１／４になることがわかる。

図７では、制御周期が５００ｍｓ、交流周波数が５０Ｈｚ、制御周期内のデューティが８０％に設定されている。図８では、制御周期が５００ｍｓ、交流周波数が５０Ｈｚ、制御周期内のデューティが４０％に設定されている。
ここで、「制御周期内のデューティ」とは、制御周期内でのオン時間であって、交流の半波内でのオン時間を示す「ソフトスタート及びソフトストップにおけるデューティ（位相角）」と区別される。

図７を参照して、制御周期内のデューティが８０％のとき、全体の通電時間は４００ｍｓ（５００ｍｓ×８０％）になり、フル点灯の通電時間（フル点灯時間）は２２０ｍｓになり、ソフトスタートの通電時間（ソフトスタート時間）とソフトストップの通電時間（ソフトストップ時間）とはそれぞれ９０ｍｓになる。
これに対して、図８を参照して、制御周期内のデューティが４０％のとき、全体の通電時間は２００ｍｓ（５００ｍｓ×４０％）になり、フル点灯時間は２０ｍｓになり、ソフトスタート時間とソフトストップ時間とはそれぞれ９０ｍｓになる。
このようにソフトスタート及びソフトストップのパラメータが固定される場合、制御周期内のデューティが小さければ小さいほど、ソフトスタート及びソフトストップが制御周期内の消費電力に与える影響が大きくなる。例えば、制御周期１周期内の積算電圧は、次式で表される。

上式において、Ａは交流電圧の振幅（Ｖ）である。上式より、制御周期内のデューティが８０％のときの制御周期１周期内の積算電圧と、制御周期内のデューティが４０％のときの制御周期１周期内の積算電圧と、の比は、４８．５：８．５（５．７：１）になる。すなわち、制御周期１周期内の積算電圧と、の比は、制御周期内のデューティの比（２：１）にはならない。
したがって、入力をデューティとして出力を発熱量とした場合に、ソフトスタートやソフトストップを採用することにより、入力と出力との関係に線形性がほとんどないことになる。
本実施の形態では、位相制御をおこなう制御回路５０にＰＩＤコントローラ５１等が使用されていて、実際の入出力データは入力がデューティであって、出力が温度となる。しかし、デューティとヒータの発熱量との線形性が保たないときには、デューティと温度との線形性も維持できないために、定着温度の落ち込みによる定着不良が生じてしまう可能性が大きくなる。

このような問題を解決するために、本実施の形態では、ソフトスタート及びソフトストップ（位相制御）によって減ぜられる通電量（電力）に相当する時間が、全体の通電時間に加算されるように補正制御をおこなっている。すなわち、上述した入出力の関係が可能な限り線形になるように、ソフトスタート及びソフトストップをおこなうときに減少した積算電圧の加算補正をおこなっている。

加算補正の方法としては、ソフトスタートとソフトストップとをおこなうことによりフル点灯したときと比べて減少した積算電力を、１制御周期内に加算して入力する方法を用いている。
具体的に、ソフトスタートとソフトストップとにより減少した積算電圧のフル点灯時のデューティに相当する分を、演算結果にプラスしてヒータ出力をおこなっている。すなわち、位相制御によって減ぜられる通電量は、通電のデューティが１００％のときの通電時間に換算されて全体の通電時間に加算されることになる。

例えば、フル点灯時に比べて、ソフトスタート時及びソフトストップ時に減少する積算電圧量が１８Ａ（Ｖ）であったとする。これは、フル点灯時の積算電圧の９０ｍｓに相当し、制御周期内のデューティの１８％分に相当する。したがって、加算補正は、演算結果に補正量を加えた５８％（４０％＋１８％）を入力することになる。これにより、フル点灯時との積算電圧の比も４０％となり、消費電力に対するヒータの発熱量も線形に近くなる。

式で表すと、以下のようになる。
式は、「ソフトスタートとソフトストップとをおこなっている時間」≦「制御周期×デューティ」の場合のものである。また、ソフトスタートとソフトストップとにおけるパラメータは共通とする。パラメータは、間隔ｎ３（回）、ステップｎ４（％）、ステップする回数ｎ１（回）、ファースト・デューティｄ１ｓ（％）、制御周期ｍ（ｍｓ）、周波数ｆ（Ｈｚ）、振幅Ａ（Ｖ）、デューティｄ（％）、である。
まず、ゼロクロスポイント（ｔ＝０を除く）の回数は、
２×ｆ×ｍ／１０００
となる。
したがって、フル点灯（デューティ１００％）時の積算電圧Ｖ_IFは、次式で表すことができる。

また、ソフトスタート時、ソフトストップ時の積算電圧Ｖ_ISは、次式で表すことができる。なお、１００−（ｄ１ｓ＋ｎ１・ｎ４）≦０の場合、１００−（ｄ１ｓ＋ｎ１・ｎ４）＝０とする。

したがって、ＰＩＤコントローラ５１の演算結果に対して補正する値は、次式に上式の値Ｖ_IF、Ｖ_ISを代入したものになる。

なお、上式の結果は、「ソフトスタートとソフトストップとをおこなっている時間」≦「制御周期×デューティ」の場合のものであるが、「ソフトスタートとソフトストップとをおこなっている時間」＞「制御周期×デューティ」の場合であっても、ソフトスタート及びソフトストップによってフル点灯時より減少した積算電力を、１制御周期内に加算して入力すればよい。
また、定着装置の実際の使用状態では、ヒータが冷えていたり温まっていたりすることによりヒータ発熱特性や、発熱量とローラ表面の温度との伝達関数に非線形成分が含まれている場合がある。すなわち、実際に制御に用いるヒーターデューティと定着ローラ表面温度との線形性が低いことがある。このような場合には、上述の演算補正を多少増減して、目標制御温度に対して温度リップルが小さくなるように適宜調整すればよい。

以上説明したように、本実施の形態のおいては、位相制御によって減ぜられる通電量（電力）に相当する時間が全体の通電時間に加算されるようにヒータ２５を補正制御しているために、目標制御温度に対して定着温度の温度リップルが小さく、フリッカー現象が抑止されるとともに、定着温度の落ち込みが生じない、定着装置及び画像形成装置を提供することができる。

なお、本実施の形態では定着部材として定着ローラを用いた定着装置に対して本発明を適用したが、定着部材として定着ベルトを用いた定着装置に対しても当然に本発明を適用することができる。その場合、定着ベルトを張架・支持するローラ部材に内設されたヒータにおいて、本実施の形態で述べた位相制御及び補正制御がおこなわれることになる。これにより、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。 定着装置を示す構成図である。 定着装置を制御する制御回路を示すブロック図である。 定着ローラ温度とデューティとの経時変化を示すグラフである。 ヒータに印加される電圧を示すグラフである。 ソフトスタート時の交流電圧の波形を示す波形図である。 通電時間を４００ｍｓとしたときの位相制御を示すグラフである。 通電時間を２００ｍｓとしたときの位相制御を示すグラフである。

符号の説明

１ 画像形成装置本体（装置本体）、
２０ 定着装置、
２１ 定着ローラ（定着部材）、
２２、３２ 芯金、 ２３、３３ 弾性層、 ２４ 離型層、
２５ ヒータ、
３１ 加圧ローラ（加圧部材）、
４０ 温度センサ（温度検知手段）、
５０ 制御回路、
５１ ＰＩＤコントローラ、 ５２ ＰＷＭ駆動回路。

Claims (7)

1. トナー像を溶融して記録媒体に定着する定着部材と、
   前記定着部材の温度を検知する温度検知手段と、
   前記温度検知手段の検知結果に基づいて定められる通電時間だけ交流電圧が印加されて前記定着部材を加熱するヒータと、を備え、
   前記ヒータは、前記交流電圧の印加が開始されるときには通電のデューティが漸増されて前記交流電圧の印加が停止されるときには通電のデューティが漸減されるように位相制御されるとともに、その位相制御によって減ぜられる通電量に相当する時間が前記通電時間に加算されるように補正制御されることを特徴とする定着装置。
2. 前記位相制御によって減ぜられる通電量に相当する時間は、通電のデューティが１００％のときの通電時間に換算されて前記通電時間に加算されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記位相制御は、前記交流電圧のゼロクロスポイントにおける通電のオン・オフによっておこなわれることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
4. 前記ヒータは、ＰＩＤコントローラ、ＰＩコントローラ、Ｉ−ＰＤコントローラ、Ｉ−Ｐコントローラ、ＰＩ−Ｄコントローラのいずれかによって制御されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の定着装置。
5. 前記定着部材は、加圧部材に当接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する定着ローラであって、
   前記ヒータは、前記定着ローラに内設されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の定着装置。
6. 前記定着部材は、複数のローラ部材に張架されるとともに加圧部材に当接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する定着ベルトであって、
   前記ヒータは、前記複数のローラ部材のうち少なくとも１つのローラ部材に内設されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の定着装置。
7. 請求項１〜請求項６のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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