JP2008139505A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】目標温度への追従性の向上を実現する定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決方法】定着手段160を加熱する加熱手段140と、定着手段160の温度を検出する温度検出手段150と、温度検出手段150により検出された温度に基づいて加熱手段160の点灯デューティを算出する点灯デューティ算出手段131と、点灯デューティ算出手段131により算出された点灯デューティに基づいて加熱手段140を制御する制御手段134とを備えた定着装置1であって、点灯デューティを補正する点灯デューティ補正手段133を有し、当該定着装置1において加熱手段140を徐々に加熱するソフトスタート及び／又は減熱するソフトストップを行う場合、点灯デューティ補正手段133は、ソフトスタート及び／又はソフトストップにおけるデューティ補正情報に基づいて点灯デューティを補正し、制御手段134は、点灯デューティ補正手段133により補正された点灯デューティに基づいて加熱手段140を制御することを特徴とする定着装置1。
【選択図】図５

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

従来から、複写機やプリンタ等の画像形成装置において、感光体ドラムの表面に静電潜像を生成し、生成された静電潜像をトナーによって可視像化し、さらに可視像化されたトナー像を記録紙に転写し、転写されたトナー像を溶融・圧着により記録紙に定着させる画像形成プロセス（以下、「電子写真プロセス」という）が用いられている。

この電子写真プロセスでは、定着装置内に設けた熱源としての定着ヒータ（ハロゲンヒータ）が用いられる。定着ヒータによる加熱は、画像形成動作が行われない主電源ＯＦＦ時や省エネルギーモード等の待機時には停止する、或いは定着装置を待機温度（低温）状態にするように制御される。その後、主電源ＯＮ時や待機モードの解除指示があったときに、定着ヒータは起動されるか、或いはヒータの加熱動作を切り替えてスタンバイ（コピー可能）状態になるまで立ち上げる。

このような定着装置のウォームアップ動作に係る時間の短縮化は、近年、電力エネルギー消費効率の向上と操作性・利便性の向上の観点における一つの課題であり、定着装置のウォームアップ動作に係る種々の発明がなされている。

特許文献１に開示された発明では、駆動が停止されている定着ヒータを起動するときに生じ得る突入電流の発生を抑制して目標温度への立ち上げを行う際に、個々の装置に関連する条件（電源、設置環境のような環境条件等）の変動に対応して適切な立ち上げ動作を行うようにし、しかも該条件の経時的な変動にも対応可能にして最適な立ち上げ動作を行うための手段を備えた画像形成装置に係る技術が開示されている。

これは具体的には、画像形成装置の電源である交流電源のゼロクロス信号幅の変動に対応して、徐々に電力を増加させる起動（以降、これをソフトスタートという）時のヒータの点灯時間等の動作条件を適切に変更可能とすることにより最適な立ち上げ動作を行おうとするものである。
特開２００４―１９８９１４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された発明では、ソフトスタートで用いられる位相制御による定着ヒータの電力消費（徐々に電力を減少させるソフトストップの場合には電力加算）が考慮されていないために、実際のヒータの点灯時間が、要求されたヒータの点灯時間と異なり、定着装置において目標温度への追従性が悪くなるという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みて、これを解決するために発明されたものであり、目標温度への追従性の向上を実現する定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の定着装置は、定着手段を加熱する加熱手段と、前記定着手段の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出された温度に基づいて前記加熱手段の点灯デューティを算出する点灯デューティ算出手段と、前記点灯デューティ算出手段により算出された点灯デューティに基づいて前記加熱手段を制御する制御手段とを備えた定着装置であって、前記点灯デューティを補正する点灯デューティ補正手段を有し、当該定着装置において前記加熱手段を徐々に加熱するソフトスタート及び／又は減熱するソフトストップを行う場合、前記点灯デューティ補正手段は、ソフトスタート及び／又はソフトストップにおけるデューティ補正情報に基づいて前記点灯デューティを補正し、前記制御手段は、前記点灯デューティ補正手段により補正された点灯デューティに基づいて前記加熱手段を制御するように構成することができる。

これにより、目標温度への追従性の向上を実現する定着装置を提供することができる。

また、上記の目的を達成するために、本発明の定着装置は、複数の前記デューティ補正情報を保持する情報保持手段を有し、前記点灯デューティ補正手段は、前記情報保持手段により保持された複数の前記デューティ補正情報の内の１つに基づいて、前記点灯デューティを補正するように構成することができる。

これにより、複数のデューティ補正情報を用意し、用意された複数のデューティ補正情報の中から最適な点灯デューティ１つを抽出し、該抽出された点灯デューティに基づいて補正ができる。

また、上記の目的を達成するために、本発明の前記デューティ補正情報は、ソフトスタート及び／又はソフトストップにおける時間―加熱量の関係を示すものであるように構成することができる。

これにより、ソフトスタート及び／又はソフトストップにおける時間―加熱量の関係を考慮して点灯デューティの補正を行うことができる。

また、上記の目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、上記の定着装置が搭載されるように構成することができる。

これにより、定着装置において目標温度への追従性の向上を実現する画像形成装置を提供することができる。

本発明の定着装置及び画像形成装置によれば、定着装置において目標温度への追従性の向上を実現することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を各実施形態において図面に基づいて説明する。まず、本発明に係る定着装置及び画像形成装置が解決する課題は上述されているが、以下に補足を行う。

従来の定着装置において、例えば定着ヒータ等の加熱手段の温度制御では、予め温度センサ等の温度検出手段により検出された温度に基づいてＰＩＤ制御又はヒステリシス制御等を用いて加熱手段の点灯（加熱）デューティを求めて、これを制御周期という所定の長さに区切られた時間で提供する加熱量として制御を行ってきた。

例えば、図１（ａ）に示されるような初期デューティ２０％、加算デューティ２０％、リピート回数２回、制御周期が１００ｍｓで、ゼロクロス間隔が１０ｍｓのソフトスタート制御を行う場合を考える。ＰＩＤ制御やヒステリシス制御等を用いて定着ヒータの点灯デューティが５０％として指定されたとき、図１（ｂ）に示されるように定着ヒータの点灯区間５０ｍｓに対してソフトスタート制御を行うことになる。

このため、結果として１０ｍｓ×（２０％＋２０％＋４０％＋４０％＋６０％）／１００ｍｓ＝１８％の加熱量が供給されることになる。つまり、実際の点灯デューティは１８％となり、指定された点灯デューティが５０％に比べて大幅に少なくなり温度追従が遅くなるという問題が考えられる。

そこで、本発明では、ＰＩＤ制御やヒステリシス制御等を用いて指定された定着ヒータの点灯デューティと、ソフトスタート制御（及びソフトストップ制御）等の位相制御による消費電力（ソフトストップ制御では加算電力）とを考慮して、定着ヒータの点灯デューティを補正する。このように補正された点灯デューティから得られる定着装置の温度は緻密に制御され、目標温度への追従性の向上を実現することになる。

［実施形態］
（装置の概要）
まず、本発明の前提として本実施形態に係る画像形成装置の概要について図２を用いて説明する。図２は、本実施形態に係る画像形成装置の概要を示す図である。図２に示す複写機１（画像形成装置）は、商用電源を用いる一般的なタイプの装置である。

図２において、複写機１は、読取部２、操作部３、給紙トレイ４、画像形成部５、転写紙スタック部６等を有する。

読取部２は、コンタクトガラス或いは自動原稿送り装置（ＡＤＦ）に載置された原稿を電子データとして読み取る装置、例えばスキャナ装置等である。操作部３は、ユーザがダイアログ方式で設定条件やスタートの入力操作を行うためのキー、表示器等である。給紙部４は、給紙トレイとトレイに載積された転写紙を後述の画像形成部５に搬送する機構を備えた装置である。

画像形成部５は、読取部２により読み取られた電子データをもとに電子写真プロセスにより画像を形成する。図示しない感光体ドラム、帯電チャージャ、光書き込み器、現像ユニット、転写チャージャ、定着部等により構成される。なお、定着部周辺の装置の構成については、図３を参照して詳細に説明を行う。転写紙スタック部６は、画像形成部５から排出されてくるコピーを堆積する。

以上の装置の構成により、複写機１では、読取部２において原稿は電子データとして読み取られる。次に画像形成部５は、読取部２において読み取られた電子データをもとに、給紙部４から搬送されてきた転写紙に画像を形成する。画像が形成された転写紙、即ちコピーが施された転写紙は、転写紙スタック部６により堆積される。なお、操作部３は、ユーザが各種設定を行ったり各種情報を表示したりするためのマンマシンインタフェース部である。

（定着部の構成概要）
次に、本実施形態に係る画像形成装置における定着部の構成概要について図３を用いて説明する。図３は、本実施形態に係る画像形成装置における定着部の構成例を示す図である。

図３において、定着部は、テンションローラ１１、クリーニングローラ１２、オイル添付ローラ１３、加圧レバー１４、加圧ローラ１５、定着ローラ１６、定着ベルト１７、加熱ローラ１８、定着ヒータ１９、サーミスタ２０、サーモスタット２１等により構成される。

テンションローラ１１は、後述の定着ローラ１６等の移動に伴う定着ベルト１７の緊張、緩みを除去するための回転体である。クリーニングローラ１２は、後述のオイル塗布ローラ１３上のゴミを除去するための回転体である。オイル塗布ローラ１３は、後述の定着ベルト１７表面にオイルを塗布し、定着ベルト１７へのトナーの付着防止、紙の巻き付き防止、ローラの摩耗防止等を行うための回転体である。

加圧レバー１４は、後述の加圧ローラ１５を押圧するための装置である。加圧ローラ１５は、該加圧ローラ１５と定着ローラ１６の間を通過する転写紙に圧力を加えるための回転体である。定着ローラ１６は、表面がＰＦＡ，ＰＴＦＥ等の耐熱離型層でコーティングされている回転体である。定着ベルト１７は、定着ローラ１６及び後述の加熱ローラ１８の周りを回転するベルトである。加熱ローラ１８は、定着ベルト１７を加熱するための回転体である。定着ヒータ１９は、加熱ローラ１８を加熱するためのヒータである。

サーミスタ２０は、定着ベルト１７の温度を測定するセンサである。サーモスタット２１は、定着ヒータ１９の温度を調節する装置である。

以上の装置の構成により、本実施形態に係る画像形成装置における定着部では、図示しない転写部においてトナー像を転写された転写紙が、図３において示した矢印の方向、即ち加圧ローラ１５と定着ローラ１６との間に搬送される。定着ローラ１６と加圧ローラ１５との間での溶融・圧着により、トナー像は転写紙に定着される。

このような装置の構成において定着を行う際の、本実施形態の定着温度の制御、即ち定着ヒータ１９等の加熱手段の点灯デューティを制御する制御部の構成について次に説明を行う。

（制御部の概要）
次に、本実施形態に係る画像形成装置における制御部の概要について図４を用いて説明する。図４は、本実施形態に係る画像形成装置における制御部の装置構成例を示す図である。

ここでは、本実施形態に係る画像形成装置の定着部において。定着を行う際の定着温度の制御、即ち定着ヒータ１７等の加熱源に供給する加熱量に関連する部分について詳細に説明を行う。

図４において、複写機１の制御部は、ＥＧＢ（ＥｎＧｉｎｅ Ｂｏａｒｄ）５０、ＩＯＢ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ Ｂｏａｒｄ）６０、ＰＳＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｕｎｉｔ）７０等により構成されており、これにより定着部を含め画像形成装置のエンジン制御を行う。

ＥＧＢ５０は、図示しないＣＰＵやメモリ等により構成される。ＩＯＢ６０は、各種回転体を動作するためのモータ、各種センサ、各種クラッチ等の負荷を制御するための制御ボードである。ＰＳＵ７０は、電源や電力に関する制御を行うための制御ボードである。後述の具体例２（図８）で示される位相制御パラメータのテーブルはこの図のＩＯＢ７０に接続されているメモリーチップ８０等の記憶手段に保存される。

以上の装置の構成により、複写機１の制御部は、定着部を含め複写機１のエンジン制御を行う。本実施形態では、定着を行う際の定着温度の制御、即ち図示しない定着ヒータ１７等の加熱源に供給する加熱量に関連する制御を行う。

続いて、以上説明してきた装置構成等により定着を行う際の定着温度の制御を実現するための本実施形態の機能構成について説明を行う。

（機能の構成）
次に、本実施形態の画像形成装置の機能の構成について図５を用いて説明する。図５は、本実施形態に係る定着部を含む画像形成装置の機能ブロック図の例を示す図である。

図５において、複写機１は、入力手段１１０、記憶手段１２０、定着制御部１３０、加熱手段１４０、温度検出手段１５０、定着手段１６０を有する。また、定着制御部１３０は、ヒータ点灯時間計算手段（点灯デューティ算出手段）１３１、位相制御パラメータ選択手段１３２、点灯デューティ補正手段１３３、ヒータ制御手段（制御手段）１３４、定着温度計測手段１３５、定着制御管理手段１３６を有する。

入力手段１１０は、入力を行う。例えば、操作パネル等の操作部３におけるユーザ操作により設定された設定情報を入力する。記憶手段１２０は、例えば入力手段１１０により入力された設定情報等を記憶する。例えば、ＲＡＭ等である。

定着制御部１３０は、定着に係る制御を行う。例えば、前述の記憶手段１２０により記憶された設定情報及び後述のヒータ点灯時間計算手段１３１、位相制御パラメータ選択手段１３２、ヒータ制御手段１３４、定着温度計測手段１３５、定着制御管理手段１３６を用いて定着に係る制御を行う。例えば、ＣＰＵが行う処理である。

ヒータ点灯時間計算手段１３１は、後述の加熱手段１４０の点灯デューティを算出する。例えば、ＣＰＵが行う処理である。位相制御パラメータ選択手段１３２は、最適な位相制御パラメータを選択する。位相制御パラメータについての詳細は具体例２等において後述するが、ソフトスタート（又はソフトストップ）に係る位相制御を決定するパラメータ等である。点灯デューティ補正手段１３３は、点灯デューティの補正を行う。例えば、位相制御パラメータ選択手段１３２により選択された位相制御パラメータ等で示されるソフトスタート及び／又はソフトストップにおけるデューティ補正情報に基づいて点灯デューティの補正を行う。

ヒータ制御手段１３４は、後述の加熱手段１４０を制御する。例えば、加熱手段１４０である定着ヒータ１９の加熱量を制御する。また、ヒータ点灯時間計算手段１３１又は点灯デューティ補正手段１３３により算出又は補正された点灯デューティに基づいて加熱手段１４０を制御する。

定着温度計測手段１３５は、後述の温度検出手段１８０により検出された温度を取得する。定着制御管理手段１３６は、定着制御部１３０内の各手段の動作を制御する。なお、定着制御部１３０に含まれない各手段の動作を制御してもよい。

加熱手段１４０は、定着に係る加熱を行う。例えば、定着ヒータ１９等であり加熱ローラ１８を加熱する。温度検出手段１５０は、後述の定着手段１６０の温度を検出する。例えば、サーミスタ２０等である。定着手段１６０は、定着を行う。例えば定着ローラ１６等である。

以上の機能の構成により、本実施形態に係る定着部を有する画像形成装置では、記憶手段１２０により記憶された設定情報、定着制御部１３０等の機能を用いて定着を行う際の定着温度の制御を実現する。具体的な制御の動作例については後述する。

なお、図５において定着制御部１３０は、ヒータ点灯時間計算手段１３１、位相制御パラメータ選択手段１３２、点灯デューティ補正手段１３３、ヒータ制御手段１３４、定着温度計測手段１３５、定着制御管理手段１３６を含むが、各手段は定着制御部１３０の外部にあってもよいものとする。

（動作例）
次に、本実施形態の画像形成装置の定着温度の制御の動作例について図６を用いて説明する。図６は、本実施形態に係る定着部を含む画像形成装置の定着温度の制御の動作フローの例を示す図である。

ここでは、複写機１の定着部における定着温度の制御において、ＰＩＤ制御やヒステリシス制御等を用いて指定された定着ヒータの点灯デューティと、ソフトスタート制御（及びソフトストップ制御）等の位相制御による消費電力（ソフトストップ制御では加算電力）とを考慮して、定着ヒータの点灯デューティを補正する動作を行う。

まず、ヒータ点灯時間計算手段１３１は、ヒータ点灯率（定着ヒータの点灯デューティ）を求める（Ｓ１０１）。ここでは、従来の周知の技術であるＰＩＤ制御又はヒステリシス制御等によりヒータ点灯率が求められる。なお、周知の技術であるため説明を省略する。

ステップＳ１０２へ移って、定着制御管理手段１３６は、ヒータ点灯率を求めるために位相制御を考慮するか否かを判定する（Ｓ１０２）。考慮すると判定すると（Ｓ１０２、ＹＥＳ）、ステップＳ１０３へ移る。考慮しないと判定すると（Ｓ１０２、ＮＯ）、ステップＳ１０４へ移る。

ステップＳ１０２では、予め位相制御による消費電力（又は、加算電力）を考慮するか否かの設定情報は、例えばユーザ設定により入力手段１１０により入力され、記憶手段１２０により記憶されているものとする。この場合、定着制御管理手段１３６は、記憶手段１２０により記憶された位相制御による消費電力（又は、加算電力）を考慮するか否かの設定情報に基づいて判定を行う。

ステップＳ１０３へ移った場合、定着制御管理手段１３６は、複写機１が本実施形態に係る定着温度の制御を行うタイミングであるか否かを判定する（Ｓ１０３）。制御を行うタイミングであると判定すると（Ｓ１０３、ＹＥＳ）、ステップＳ１０６へ移る。制御を行うタイミングでないと判定すると（Ｓ１０３、ＮＯ）、ステップＳ１０４へ移る。

ステップＳ１０３では、予め本実施形態に係る定着温度の制御を行うタイミング（例えば印刷時、電源ＯＮ時のウォームアップ時、待機時等）に係る情報は、例えばユーザ設定により入力手段１１０により入力され、記憶手段１２０により記憶されているものとする。この場合、定着制御管理手段１３６は、記憶手段１２０により記憶されたタイミングに係る情報に基づいて判定を行う。

ステップＳ１０４へ移った場合、位相制御パラメータ選択手段１３２は、デフォルトの位相制御パラメータを選択する（Ｓ１０４）。ここでは、ステップＳ１０３ＮＯにより本実施形態に係る定着部の温度制御を行うタイミングではないと判定されたので、従来と同様の定着温度の制御を行う。位相制御パラメータ選択手段１３２は、デフォルトで指定された位相制御パラメータを選択する。

続いてステップＳ１０５へ移って、ヒータ制御手段１３４は、ステップＳ１０４又は後述のステップＳ１０７において選択されたヒータ点灯率及び位相制御で加熱手段１４０の温度制御を行う（Ｓ１０５）。

ステップＳ１０６へ移った場合、位相制御パラメータ選択手段１３２は、位相制御のパラメータを選択する（Ｓ１０６）。ここでは、本実施形態に係る定着部の温度制御を行う。即ち、ソフトスタート制御（及びソフトストップ制御）等の位相制御による消費電力（ソフトストップ制御では加算電力）を考慮して、定着ヒータの点灯デューティを補正する。なお、ステップＳ１０６及び後述のステップＳ１０７に係る処理については後述の具体例において詳細に説明を行う。

続いてステップＳ１０７へ移って、点灯デューティ補正手段１３３は、ステップＳ１０６において選択された位相制御のパラメータに基づいて定着ヒータの点灯デューティを計算し直す、即ち補正する（Ｓ１０７）。続いてステップＳ１０５へ移る。なお、ステップＳ１０７の動作は、ヒータ点灯時間算出手段１３１が行ってもよい。

以上で示される処理により、複写機１の定着部における定着温度の制御において、ＰＩＤ制御やヒステリシス制御等を用いて指定された定着ヒータの点灯デューティと、ソフトスタート制御（及びソフトストップ制御）等の位相制御による消費電力（ソフトストップ制御では加算電力）とを考慮して、定着ヒータの点灯デューティを補正する処理を行う。

このようにソフトスタート及び／又はソフトストップを考慮したヒータ点灯時間を実現することにより、従来の方式よりも定着装置において目標温度への追従性の向上を実現することができる。

なお、ステップＳ１０２に係る処理において、予め位相制御による消費電力（又は、加算電力）を考慮するか否かの設定情報は、ユーザが任意に設定できるようにしてもよい。これにより、温度追従性の高速化とノイズやフリッカーへの影響を見極めて切り替えることができる。

また、ステップＳ１０３に係る処理において、制御のタイミングによって定着温度の制御を行うか否かを切り替えている。制御のタイミングによってはフリッカーが厳しい等の問題が考えられるが、上記の処理によりこのような問題を解消し、温度追従性、ノイズ及びフリッカーへの影響を最小限に抑えることができる。

続いて、以上説明してきた動作例により示される定着を行う際の定着温度の制御を実現する具体例について後述の各具体例において説明を行う。

（具体例１）
次に、本実施形態に係る定着部を含む画像形成装置の定着温度の制御の第１の具体例について図７を用いて説明する。図７は、本実施形態に係る定着部を含む画像形成装置の定着温度の制御の具体例１を説明するための図である。

図７において、図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図１（ａ）、（ｂ）と同様である。図７（ｃ）は、本実施形態に係る定着温度の制御を適用した例を説明するための図である。図７（ａ）、（ｂ）で示される従来技術との差が明確になるように以降説明を行う。

ここでは、図７（ａ）に示されるような初期デューティ２０％、加算デューティ２０％、リピート回数２回、制御周期が１００ｍｓで、ゼロクロス間隔が１０ｍｓのソフトスタート制御を行う場合を考える。ＰＩＤ制御やヒステリシス制御等を用いて定着ヒータの加熱（点灯）デューティが５０％として指定されたとき、図７（ｂ）に示されるように定着ヒータの点灯区間５０ｍｓに対してソフトスタート制御を行うことになる。

このため、結果として１０ｍｓ×（２０％＋２０％＋４０％＋４０％＋６０％）／１００ｍｓ＝１８％の加熱量が供給されることになる（図７（ｂ）参照）。つまり、実際の点灯デューティは１８％となり、指定された点灯デューティである５０％と異なるため温度追従が遅くなるという問題が考えられる。

具体例１では、ソフトスタート制御による消費電力（図７（ａ）で示されるような位相制御パラメータ）を考慮して、定着ヒータの点灯デューティを補正する動作の流れを図６の動作フローを用いて説明を行う。

まず、ヒータ点灯時間計算手段１３１は、ヒータ点灯率を求める（Ｓ１０１）。ここでは、従来の周知の技術であるＰＩＤ制御又はヒステリシス制御等によりヒータ点灯率が５０％として求められたものとする。

ステップＳ１０２へ移って、定着制御管理手段１３６は、ヒータの点灯率を求めるのに位相制御を考慮するか否かを判定する（Ｓ１０２）。ここでは、予め位相制御による消費電力（又は、加算電力）を考慮する旨の設定情報は記憶手段１２０により記憶されているとする。そのため、ステップＳ１０２ＹＥＳとなり、ステップＳ１０３へ移る。

ステップＳ１０３へ移って、定着制御管理手段１３６は、複写機１が本実施形態に係る定着温度の制御を行うタイミングであるか否かを判定する（Ｓ１０３）。ここでは、予め本実施形態に係る定着温度の制御を行うタイミング（例えば印刷時、電源ＯＮ時のウォームアップ時、待機時等）に係る情報は、記憶手段１２０により記憶されているとする。定着制御管理手段１３６は、記憶手段１２０により記憶されたタイミングに係る情報に基づいて判定を行う。ここではステップＳ１０３ＹＥＳとなり、ステップＳ１０６へ移る。

ステップＳ１０６へ移って、位相制御パラメータ選択手段１３２は、位相制御のパラメータを選択する（Ｓ１０６）。ここでは、本実施形態に係る定着部の温度制御を行う。即ち、ソフトスタート制御の位相制御による消費電力を考慮するために位相制御のパラメータを選択する。ここで選択される位相制御のパラメータは、初期デューティ２０％、加算デューティ２０％、リピート回数２回、制御周期が１００ｍｓで、ゼロクロス間隔が１０ｍｓの１パターンである。なお、位相制御のパラメータが複数パターンある場合の動作については、後述の具体例２において説明を行う。ここでは、上記の１パターンの位相制御のパラメータを選択して、次のステップＳ１０７へ移る。

続いてステップＳ１０７へ移って、点灯デューティ補正手段１３３は、ステップＳ１０６において選択された位相制御のパラメータに基づいて定着ヒータの点灯デューティを計算し直す、即ち補正する（Ｓ１０７）。ステップＳ１０７では、以下のようにヒータの点灯率を再計算する。

まず、図７（ａ）で示されるヒータの点灯デューティを用いた場合、ソフトスタート区間（０ｍｓ〜８０ｍｓ）でのヒータ点灯割合を計算すると、
１０ｍｓ×（２０％＋４０％＋６０％＋８０％）×リピート回数２回/１００ｍｓ＝４０％・・・式（１）
式（１）によりソフトスタート区間でのヒータ点灯割合は４０％になる。また、制御周期１００ｍｓにおけるヒータの点灯デューティは、ソフトスタート区間（０ｍｓ〜８０ｍｓ）でのヒータ点灯割合に１００％位相区間（８０ｍｓ〜１００ｍｓ）でのヒータ点灯割合を加算して、
４０％＋１００％×２×１０ｍｓ/１００ ＝６０％・・・式（２）
式（２）は、制御周期１００ｍｓヒータを点灯させて、実際にはソフトスタートによる消費電力により６０％しかヒータが点灯していないことを示している。

さらに、全体としてのヒータの点灯デューティは、
１０ｍｓ×（２０％＋２０％＋４０％＋４０％＋６０％）／１００ｍｓ＝１８％・・・式（３）
式（３）によりヒータの点灯デューティは１８％になる。

ここでは、ステップＳ１０１においてヒータ点灯デューティ５０％が指定されたのに実際は１８％しかヒータを点灯しないことになる。ここで、ソフトスタートで消費する電力を考慮してヒータ点灯デューティが５０％になるヒータ点灯デューティを求め直す。即ち、式（１）のソフトスタートでのヒータ点灯デューティ４０％に１０％の点灯デューティを加えればいいことが分かる（式（４）参照）。

ソフトスタートでのヒータ点灯デューティ４０％＋１００％位相デューティ１０％＝５０％・・・式（４）
このとき、時間はソフトスタート区間（０ｍｓ〜８０ｍｓ）に１００％位相デューティ１０ｍｓを加算した９０ｍｓとする。これを図示したものが図７（ｃ）である。即ち、点灯デューティ補正手段１３３は、ヒータの点灯デューティを９０ｍｓに補正している。続いてステップＳ１０５へ移る。

続いてステップＳ１０５へ移って、ヒータ制御手段１３４は、ステップＳ１０７において選択されたヒータ点灯デューティ９０ｍｓの位相制御で定着部の温度制御を行う（Ｓ１０５）。

以上の動作により、ＰＩＤ制御やヒステリシス制御等を用いて指定された定着ヒータの点灯デューティと、ソフトスタート制御による消費電力を考慮して、定着ヒータの点灯デューティを補正する動作を行う。

そのため、以下に掲げる効果を奏する。その効果とは、位相制御（図７（ａ）で示されるような時間―ヒータ点灯率の関係を示す点灯デューティ補正情報）を考慮してヒータの点灯デューティを補正することによりヒータの点灯デューティを指定された通りの精度で求めることができることである。即ち、タイマー精度やゼロクロス間隔よりも精度良く制御することができることである。

なお、本具体例１においては、ＰＩＤ制御やヒステリシス制御によりヒータ点灯率が５０％として指定された場合の動作について説明を行ったが、この場合に限らない。ＰＩＤ制御やヒステリシス制御により指定されたヒータ点灯率が５０％ではない場合も含むものとする。

（具体例２）
次に、本実施形態に係る定着部を含む画像形成装置の定着温度の制御の第２の具体例について図８、９を用いて説明する。図８は、本実施形態に係る定着部を含む画像形成装置の定着温度の制御の具体例２に係る位相制御パラメータのテーブルを示す表である。図９は、本実施形態に係る定着部を含む画像形成装置の定着温度の制御の具体例２を説明するための図である。

具体例１では、ステップＳ１０６の処理において、選択される位相制御のパラメータは、１パターンであった。ここでは、位相制御のパラメータが複数パターンある場合の動作について説明を行う。図８のような位相制御のパラメータのテーブルが予め記憶手段１２０により記憶されているものとする。

まず、図８で示されるテーブルについて簡単に説明を行う。図８の１行目は、初期デューティ４０％、加算デューティ３０％、リピート回数１回を示す位相制御のパラメータを示している。なお、本実施形態に係る定着部の定着温度の制御は、制御周期が１００ｍｓで、ゼロクロス間隔が１０ｍｓのソフトスタート制御で行われるという前提で説明を行う。

このとき、ソフトスタートに必要な時間は、４０％、４０＋３０＝７０％の２０ｍｓである（２０ｍｓ〜３０ｍｓは４０＋３０＋３０＝１００％となっているため含まれない）。またソフトスタート期間でのヒータの点灯割合は、１０ｍｓ×（４０％＋７０％）／１００ｍｓ＝１１ｍｓになる。これは、ソフトスタートに必要な時間２０ｍｓの間に、ヒータ点灯割合は１１ｍｓとなり、両者の差である９ｍｓがソフトスタートに係る電力消費であることを示す。

具体例２では、ＰＩＤ制御やヒステリシス制御等を用いて定着ヒータの加熱（点灯）デューティが７４％として指定されたとき、図８に示されるテーブルを用いてソフトスタート制御による消費電力を考慮して、定着ヒータの点灯デューティを補正する動作の流れを図６の動作フローを用いて説明する。

まず、ヒータ点灯時間計算手段１３１は、ヒータ点灯率を求める（Ｓ１０１）。ここでは、従来の周知の技術であるＰＩＤ制御又はヒステリシス制御等によりヒータ点灯率が５５％として求められたものとする。このとき、図９（ｂ）で示されるようにヒータ点灯区間５０ｍｓに対してソフトスタートを行うことになる。これは、従来、ヒータ点灯デューティはタイマーによって設定され、例えば１０ｍｓタイマーを用いた場合１０ｍｓの倍数の時間しか設定できないためである。また、ゼロクロス間隔毎にヒータの点灯は制御されているためゼロクロス間隔（ここでは１０ｍｓ）に入るようなタイミングの場合は、最大ゼロクロス間隔時間分のずれが発生するためである。そのため、指定されたヒータ点灯率が５５％である場合には、図９（ｂ）のように５０ｍｓの区間だけ定着ヒータは点灯させられる。

ステップＳ１０２及びステップＳ１０３に係る処理は、具体例１に係るそれらと同様であるのでここでは説明を省略する。続いて、ステップＳ１０６へ移る。

ステップＳ１０６へ移って、位相制御パラメータ選択手段１３２は、位相制御のパラメータを選択する（Ｓ１０６）。ここでは、ソフトスタート制御の位相制御による消費電力を考慮するために位相制御のパラメータを選択する。ここでは以下のようにして図８で示される複数の位相制御のパラメータから最適な位相制御のパラメータを選択する。

まず、図８で示される各行の位相制御のパラメータを用いた場合の定着ヒータの温度制御に要する時間を計算する。定着ヒータの温度制御に要する時間は、ステップＳ１０１において指定された定着ヒータの点灯時間（デューティ）からソフトスタート期間でのヒータ点灯割合（図８参照）を減算し、ソフトスタートに必要な時間（図８参照）を加算したものとして算出される。

例えば１行目の位相制御のパラメータを用いた場合は、５５ｍｓ（指定された定着ヒータの点灯時間）―１１ｍｓ（ソフトスタート期間でのヒータ点灯割合）＋２０ｍｓ（ソフトスタート期間でのヒータ点灯割合）＝６４ｍｓとなる。このようにして図８で示される各行の定着ヒータの温度制御に要する時間は、１行目から６行目までの順番に６４ｍｓ、６１ｍｓ、７３ｍｓ、６７ｍｓ、７１ｍｓ、８７ｍｓとなる。

このようにして算出された、各位相制御のパラメータを用いた場合の定着ヒータの温度制御に要する時間が、制御周期（ここでは１００ｍｓ）以上のものを選択する。制御周期以上のものを選択する理由については具体例２の最後に記載するが、ここでは、制御周期１００ｍｓ以上のものはないため、デフォルトの位相制御パラメータである、ここでは１行目のパラメータを選択する。続いてステップＳ１０７へ移る。

ステップＳ１０７へ移って、点灯デューティ補正手段１３３は、ステップＳ１０６において選択された位相制御のパラメータに基づいて定着ヒータの点灯デューティを計算し直す、即ち補正する（Ｓ１０７）。ステップＳ１０７では、ステップＳ１０６において選択された位相制御のパラメータを考慮してヒータの点灯率を再計算する。即ち、ヒータの点灯デューティを６４ｍｓに計算し直している。続いてステップＳ１０５へ移る。

続いてステップＳ１０５へ移って、ヒータ制御手段１３４は、ステップＳ１０６において選択された位相制御のパラメータである初期デューティ４０％、加算デューティ３０％、リピート回数１回及びステップＳ１０７において再計算されたヒータの点灯率である６４ｍｓにより定着部の温度制御を行う（Ｓ１０５）。これを図示したものが図９（ｃ）である。

以上の動作により、ＰＩＤ制御やヒステリシス制御等を用いて指定された定着ヒータの点灯デューティと、ソフトスタート制御による消費電力を考慮して、定着ヒータの点灯デューティを補正する動作を行う。

そのため、以下に掲げる効果を奏する。その効果とは、具体例１における効果に加えて、図８で示されるような制御周期を考慮した位相制御のパラメータを用意することにより、制御周期が変化しても要求通りの温度制御を行うことができることである。

また、ステップＳ１０６における処理のように位相制御のパラメータを考慮して定着ヒータの点灯デューティを決定することにより、ヒータの点灯デューティを指定された通りの精度で求めることができることである。

また、ステップＳ１０６における処理において制御周期（ここでは１００ｍｓ）以上のものを選択することにより、消灯期間が無くなり次の制御周期はソフトスタート無しの１００％位相デューティの点灯の状態から制御を開始することができる。即ち、位相制御のパラメータを用いて定着ヒータの点灯デューティを変え、定着ヒータの消灯回数を少なくすることにより、ソフトスタートによるヒータの電力消費を低減することができる。
なお、このヒータ消灯を少なくする制御を使用するか使用しないかを決定するスレッシュとなる点灯デューティを予め決めておき、そのデューティよりも大きな場合は本実施形態に係る定着部の温度制御を用いてもよい。このスレッシュとなる点灯デューティをユーザが任意に設定できるようにしてもよい。

また、スレッシュとなる点灯デューティ以上についてのみ本実施形態に係る定着部の温度制御を用いることにより位相制御時間を短くすることができ、位相制御部を行うに当たり発生するノイズ、フリッカーへの影響を小さくすることができる。

このようにヒータ消灯をなくすために次の制御周期での点灯デューティが０％以上であること（次の制御周期でソフトスタートから制御が始まること）が条件になる。そこで予め次の制御周期でヒータを点灯させるか否かを予測する方法が考えられる。この方法として例えば図１０のように一回前の制御周期の温度と今の温度から次の制御周期の温度が取りうる範囲を予測して、予測された温度で次の点灯デューティを計算する方法が考えられる。図１０の例だと、以下の式のようにして温度３を求めることが可能になる。

温度３＝温度２＋（温度２―温度１）・・・式（５）。
これにより、次の制御周期でのヒータ点灯、消灯を予測することにより最適な位相制御パラメータを選択することができ、フリッカーやノイズに最適な制御を行うことができる。

また、基本となる制御周期（ここでは１００ｍｓ）としてリピート回数を適宜変化させてもよい。こうすることにより制御周期が変化しても対応することが可能になり、メモリ容量を削減でき要求通りの温度制御を行うことも可能になる。

（具体例３）
次に、本実施形態に係る定着部を含む画像形成装置の定着温度の制御の第３の具体例について図１１を用いて説明する。図１１は、本実施形態に係る定着部を含む画像形成装置の定着温度の制御の具体例３を説明するための図である。

具体例１及び２では、ＰＩＤ制御やヒステリシス制御等を用いて指定された定着ヒータの点灯デューティと、ソフトスタート制御による消費電力を考慮して、定着ヒータの点灯デューティを補正する動作の流れの説明を行った。ここでは、ソフトスタート制御による消費電力の代わりにソフトストップ制御による加算電力を考慮して、最終的に定着ヒータの点灯デューティを補正する動作の流れについて説明を行う。

図１１（ａ）に示されるような減算デューティ５０％、リピート回数２回、制御周期が１００ｍｓで、ゼロクロス間隔が１０ｍｓのソフトスタート制御を行う場合を考える。ＰＩＤ制御やヒステリシス制御等を用いて定着ヒータの点灯デューティが５０％として指定されたとき、図１１（ｂ）に示されるように定着ヒータの点灯区間５０ｍｓからソフトストップ制御を行うことになる。

このため、結果として（５０ｍｓ×１００％＋１０ｍｓ×５０％×（リピート回数２回））／１００ｍｓ＝６０％の加熱量が供給されることになる（図１１（ｂ）参照）。つまり、実際の点灯デューティは６０％となり、指定された点灯デューティである５０％よりも高くなってしまい、定着ヒータの温度の下がりが遅くなるため、通紙温度が低い場合は定着手段の温度の下がりが遅くなり、印刷開始までに時間がかかるということが考えられる。

具体例３では、ソフトストップ制御による加算電力（図１１（ａ））で示されるような位相制御パラメータ）を考慮して、定着ヒータの点灯デューティを補正する動作の流れを図６の動作フローを用いて説明を行う。

まず、ヒータ点灯時間計算手段１３１は、ヒータ点灯率を求める（Ｓ１０１）。ここでは、従来の周知の技術であるＰＩＤ制御又はヒステリシス制御等によりヒータ点灯率が５０％として求められたものとする。ステップＳ１０２及びステップＳ１０３に係る処理は、具体例１に係るそれらと同様であるのでここでは説明を省略する。続いて、ステップＳ１０６へ移る。

ステップＳ１０６へ移って、位相制御パラメータ選択手段１３２は、位相制御のパラメータを選択する（Ｓ１０６）。ここでは、本実施形態に係る定着部の温度制御を行う。即ち、ソフトストップ制御の位相制御による加算電力を考慮するために位相制御のパラメータを選択する。ここで選択される位相制御のパラメータは、減算デューティ５０％、リピート回数２回、ゼロクロス間隔が１０ｍｓの１パターンである。なお、位相制御のパラメータが複数パターンある場合の動作については、具体例２と同様であるのでここでは説明を省略する。ここでは、上記の１パターンの位相制御のパラメータを選択して、次のステップＳ１０７へ移る。

続いてステップＳ１０７へ移って、点灯デューティ補正手段１３３は、ステップＳ１０６において選択された位相制御のパラメータに基づいて定着ヒータの点灯デューティを計算し直す、即ち補正する（Ｓ１０７）。ステップＳ１０７では、以下のようにヒータの点灯率を再計算する。

まず、図１１（ａ）で示されるヒータの点灯デューティを用いた場合、全体としてのヒータ点灯割合を計算すると、
１０ｍｓ×（５０％）×リピート回数２回/１００ｍｓ＝１０％・・・式（５）
式（５）によりソフトストップ区間でのヒータ点灯割合は１０％になる。

ここでは、ステップＳ１０１においてヒータ点灯デューティ５０％が指定されたのに実際は１０％しかヒータを点灯しないことになる。ここで、ソフトストップで消費する電力を考慮してヒータ点灯デューティが５０％になるヒータ点灯デューティを求め直す。即ち、式（５）のソフトストップでのヒータ点灯デューティ１０％に４０％の点灯デューティを加えればいいことが分かる（式（６）参照）。

ソフトストップでのヒータ点灯デューティ１０％＋１００％位相デューティ４０％＝５０％・・・式（６）
このとき、時間はソフトストップ区間２０ｍｓに１００％位相デューティ４０ｍｓを加算した６０ｍｓとする。これを図示したものが図１１（ｃ）である。即ち、点灯デューティ補正手段１３３は、ヒータの点灯デューティを６０ｍｓに補正している。続いてステップＳ１０５へ移る。

続いてステップＳ１０５へ移って、ヒータ制御手段１３４は、ステップＳ１０７において選択されたヒータ点灯デューティ６０ｍｓの位相制御で定着部の温度制御を行う（Ｓ１０５）。

以上の動作により、ＰＩＤ制御やヒステリシス制御等を用いて指定された定着ヒータの点灯デューティと、ソフトストップ制御による加算電力を考慮して、定着ヒータの点灯デューティを補正する動作を行う。

そのため、以下に掲げる効果を奏する。その効果とは、位相制御（図１１（ａ）で示されるような時間―ヒータ点灯率の関係を示す点灯デューティ補正情報）を考慮してヒータの点灯デューティを補正することによりヒータの点灯デューティを指定された通りの精度で求めることができることである。即ち、タイマー精度やゼロクロス間隔よりも精度良く制御することができることである。

なお、本具体例３においては、ＰＩＤ制御やヒステリシス制御によりヒータ点灯率が５０％として指定された場合の動作について説明を行ったが、この場合に限らない。ヒータ点灯率が５０％ではない場合も含むものとする。

また、点灯デューティ補正情報は、上記実施例においてソフトスタート及び／又はソフトストップに係る位相制御のパラメータ等を示しているが、この場合に限らないものとする。

以上、各動作例に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記動作例にあげたその他の要素との組み合わせなど、ここで示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

従来の画像形成装置における定着温度の制御を示す図 本実施形態に係る画像形成装置の概要を示す図 本実施形態に係る画像形成装置における定着部の装置構成例 本実施形態に係る画像形成装置における制御部の装置構成例 本実施形態に係る定着部を含む画像形成装置の機能ブロック図の例 本実施形態に係る画像形成装置の定着温度の制御の動作フローの例 本実施形態に係る定着部を含む画像形成装置の定着温度の制御の具体例１を説明するための図 本実施形態に係る定着部を含む画像形成装置の定着温度の制御の具体例２に係る位相制御パラメータのテーブルを示す表 本実施形態に係る定着部を含む画像形成装置の定着温度の制御の具体例２を説明するための図 本実施形態に係る定着温度の制御の具体例２を補足説明するための図 本実施形態に係る定着部を含む画像形成装置の定着温度の制御の具体例３を説明するための図

符号の説明

１ 複写機
５ 画像形成部
１５ 加圧ローラ
１６ 定着ローラ
１８ 加熱ローラ
１９ 定着ヒータ
２０ サーミスタ
２１ サーモスタット
１１０ 入力手段
１２０ 記憶手段
１３０ 定着制御部
１３１ ヒータ点灯時間計算手段
１３２ 位相制御パラメータ選択手段
１３３ ヒータ制御手段
１３４ 定着温度計測手段
１３５ 定着制御管理手段
１４０ 加熱手段
１５０ 温度検出手段
１６０ 定着手段

Claims (4)

1. 定着手段を加熱する加熱手段と、
   前記定着手段の温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段により検出された温度に基づいて前記加熱手段の点灯デューティを算出する点灯デューティ算出手段と、
   前記点灯デューティ算出手段により算出された点灯デューティに基づいて前記加熱手段を制御する制御手段と、
   を備えた定着装置であって、
   前記点灯デューティを補正する点灯デューティ補正手段を有し、
   当該定着装置において前記加熱手段を徐々に加熱するソフトスタート及び／又は減熱するソフトストップを行う場合、
   前記点灯デューティ補正手段は、ソフトスタート及び／又はソフトストップにおけるデューティ補正情報に基づいて前記点灯デューティを補正し、
   前記制御手段は、前記点灯デューティ補正手段により補正された点灯デューティに基づいて前記加熱手段を制御することを特徴とする定着装置。
2. 複数の前記デューティ補正情報を保持する情報保持手段を有し、
   前記点灯デューティ補正手段は、前記情報保持手段により保持された複数の前記デューティ補正情報の内の１つに基づいて前記点灯デューティを補正することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記デューティ補正情報は、ソフトスタート及び／又はソフトストップにおける時間―加熱量の関係を示すものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の定着装置が搭載された画像形成装置。

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