JP2010217538A - 加熱装置と画像形成装置と加熱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数個のヒータを加熱制御する場合の電圧変動を抑制し、高調波電流が悪化しないようにする。
【解決手段】 ＣＰＵ１０は、トナー画像が形成された記録紙を定着させる部材を加熱する第１〜第３ヒータ３０〜３２にそれぞれ点灯優先順位を設定し、点灯制御周期毎に各ヒータ３０〜３２に対してそれぞれ点灯許可優先順位を付与し、一点灯制御周期内に複数のヒータの点灯要求がある場合、点灯要求がある各ヒータの中から点灯許可優先順位の最も高いヒータにヒータ駆動部２を介して電源６から電力を供給して点灯させ、点灯制御周期毎に、第１ヒータ３０，第２ヒータ３１，第３ヒータ３２に対して点灯許可優先順位として、点灯されたヒータには最下位を、点灯されなかった他のヒータには、点灯されたヒータを含めてそれぞれの点灯優先順位の上下関係を維持した順位をそれぞれ付与する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ファクシミリ装置，プリンタ，複写機，複合機を含む画像形成装置に用いられる加熱装置と画像形成装置と加熱方法に関する。

近年、電子写真方式の画像形成装置（例えば、ファクシミリ装置，プリンタ，複写機，複合機がある）に用いられる定着装置は、加熱温度の立ち上げを早くするために、ヒータを複数本設けたり、１本辺りのヒータの容量を大きくしたりしている。
特に、高速機の画像形成装置では中低速機に比べ、ヒータの容量を大きくしているので、ヒータ点灯時の突入電流が大きくなってしまって大きな電圧変動を招いてしまう。その電圧変動が原因で、画像形成装置を設置した室内の照明にちらつき（これを「フリッカ」と呼ぶ）を発生させ、室内の作業者に不快感を与えるという問題があった。
そこで、上記のようなフリッカの原因となる電圧変動を回避するため、定着装置のヒータをいきなりフル点灯するのではなく、位相制御によってヒータへ少しずつ給電して点灯して突入電流を抑制する制御方法（このような制御方法を「ソフトスタート」と呼んでいる）を適用した画像形成装置が提供されている。

しかし、上述した位相制御によるソフトスタートを適用しても、定着装置に設けた複数本のヒータを同時に点灯した場合には、各ヒータの容量の合計も大きくなるので電圧変動が大きくなってしまい、尚かつ、位相制御によって電源電流に高調波成分を発生させてしまうので、複数のヒータを同時に点灯した場合には、高調波電流を悪化させてしまい、その高調波成分を含んだ電流が原因で電力会社の電力用コンデンサを過熱させたり、ブレーカを誤動作させたりする恐れがあった。
従来、定着装置の２個のヒータを所定の制御周期でそれぞれオン／オフ制御すると共に、各ヒータを同時にオフすることがないように、各ヒータの制御周期を所定周期ずらし、かつ各制御周期の相互の重複しない１／２周期内の範囲で、装置内の検出温度に応じてオフタイミングをそれぞれ可変制御する装置（例えば、特許文献１参照）があった。

しかしながら、上述した従来の装置では、複数のヒータを同時に点灯することがあるので、その結果、高調波電流を悪化させてしまい、その高調波成分を含んだ電流が原因で電力会社の電力用コンデンサを過熱させたり、ブレーカを誤動作させたりする恐れがあるという問題があった。
この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、複数個のヒータを加熱制御する場合の電圧変動を抑制し、高調波電流が悪化しないようにすることを目的とする。

この発明は上記の目的を達成するため、トナー画像が形成された記録紙を定着させる部材を加熱する複数の熱源と、その各熱源に電力を供給する供給手段と、上記各熱源にそれぞれ点灯優先順位を設定し、点灯制御周期毎に上記各熱源に対してそれぞれ点灯許可優先順位を付与し、一点灯制御周期内に複数の熱源に対する点灯要求がある場合、点灯要求がある各熱源の中から点灯許可優先順位の最も高い熱源に前記供給手段から電力を供給して点灯させる制御手段を備え、上記制御手段に、上記点灯制御周期毎に、上記各熱源に対して点灯許可優先順位として、点灯された熱源には最下位を、点灯されなかった他の熱源には上記点灯された熱源を含めてそれぞれの点灯優先順位の上下関係を維持した順位をそれぞれ付与する手段を設けた加熱装置を提供する。
また、上記制御手段に、一点灯制御周期内で上記各熱源の何れにも点灯要求がない場合には、上記各熱源に付与された点灯許可優先順位を維持して次点灯制御周期に適用する手段を設けるとよい。

さらに、上記制御手段に、次点灯制御周期に適用する上記各熱源の点灯許可優先順位を、前点灯制御周期中に決定して付与する手段を設けるとよい。
また、上記供給手段を、上記各熱源に蓄電手段に蓄えた電力を供給する手段にするとよい。
さらに、上記のような加熱装置を備えた画像形成装置を提供する。
さらにまた、トナー画像が形成された記録紙を定着させる部材を加熱する複数の熱源にそれぞれ点灯優先順位を設定し、点灯制御周期毎に上記各熱源に対してそれぞれ点灯許可優先順位を付与し、一点灯制御周期内に複数の熱源に対する点灯要求がある場合、点灯要求がある各熱源の中から点灯許可優先順位の最も高い熱源に供給手段から電力を供給して点灯させる制御工程を有する加熱方法であって、上記制御工程に、上記点灯制御周期毎に、上記各熱源に対して点灯許可優先順位として、点灯された熱源には最下位を、点灯されなかった他の熱源には上記点灯された熱源を含めてそれぞれの点灯優先順位の上下関係を維持した順位をそれぞれ付与する工程を設けた加熱方法も提供する。

この発明による加熱装置と画像形成装置と加熱方法は、複数個のヒータを加熱制御する場合の電圧変動を抑制し、高調波電流が悪化しないようにすることができる。

図２に示す定着装置の加熱を司る加熱装置に係る部分の機能構成を示す機能ブロック図である。 この発明の実施例である画像形成装置の定着装置の主要な構成を示すブロック図である。 図１に示すＣＰＵにおける点灯ヒータ決定処理を示すフローチャート図である。 図３に示す点灯ヒータ決定処理時のヒータ点灯許可優先順位変更処理を示すフローチャート図である。

図１に示すＣＰＵによる具体的なヒータ点灯例の説明図である。 図１に示すＣＰＵによる検知温度に基づくヒータ点灯の制御信号の出力例の説明図である。 図１に示すＣＰＵにおける電源オンからオフまでの処理を示すフローチャート図である。 図２に示す定着装置の加熱を司る加熱装置に係る部分の機能構成の他例を示す機能ブロック図である。

以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。
〔実施例〕
図２は、この発明の実施例である画像形成装置の定着装置の機能構成を示すブロック図である。
この定着装置は、ベルト型の定着装置であり、定着ローラ４０，加熱部材である加熱ローラ４１，加圧ローラ４２，定着部材である定着ベルト４３，入り口ガイド板４６，分離板４７，オイル塗布ローラ４４，クリーニングローラ４５，第１温度検知センサ４を備えている。
定着ベルト４３は、定着ローラ４０と加熱ローラ４１に張架されており、図示を省略した駆動源が定着ローラ４０を駆動することによって定着ベルト４３が図中の矢示方向に回動される。また、加圧ローラ４２は、定着ベルト４３を定着ローラ４０に押圧するように設けられている。

定着ベルト４３が定着ローラ４０により回動（図中矢示方向）されている際に、加熱ローラ４１が内部の熱源である第１ヒータ３０又は第２ヒータ３１によって加熱されることによって、加熱ローラ４１に接触する定着ベルト４３も全周に渡って加熱される。
また、加圧ローラ４２は、外周部に合成ゴムを含む耐熱性弾性材が被覆されており、内部に加圧ローラ４２を加熱するための熱源である第３ヒータ３２を内蔵している。
そして、トナー画像が形成された用紙Ｐが、入り口ガイド板４６に沿って定着ベルト４３と加圧ローラ４２の間に挟持されて搬送され、定着ベルト４３は用紙Ｐを搬送しつつトナーを加圧・加熱して定着させる。

さらに、定着ベルト４３の搬送方向の終端では、分離板４７が用紙Ｐを定着ベルト４３から分離させる。
また、加熱ローラ４１の外周表面温度を検知する第１温度検知センサ４と、加圧ローラ４２の外周表面温度を検知する第２温度検知センサ５を備えており、後述する画像形成装置制御部は、上記第１温度検知センサ４と上記第２温度検知センサ５によってそれぞれ検知された検知温度に基づいて第１ヒータ３０，第２ヒータ３１，又は第３ヒータ３２の点灯を制御する。
さらに、加圧ローラ４２の外周表面にオイルを塗布するオイル塗布ローラ４４と、オイル塗布ローラ４４の表面をクリーニングするクリーニングローラ４５も備えている。

次に、上記定着装置の加熱を司る加熱装置について説明する。
図１は、図２に示した定着装置の加熱を司る加熱装置に係る部分の機能構成を示すブロック図である。
この加熱装置は、画像形成装置の全体の制御も司る画像形成装置制御部１を含み、ヒータ駆動部２とヒータ部３と上記第１温度検知センサ４と上記第２温度検知センサ５と電源６を有する。
画像形成装置制御部１は、ＣＰＵ１０，ＲＯＭ１１，ＲＡＭ１２を含むマイクロコンピュータによって実現され、ＣＰＵ１０が、ＲＡＭ１２を作業領域として、ＲＯＭ１１に格納された制御プログラムを実行することにより、画像形成装置の全体の制御を司ると共に、ヒータ部３の上記第１温度検知センサ４と上記第２温度検知センサ５によってそれぞれ検知された検知温度に基づいてヒータ駆動部２に指示を送ってヒータ部３の第１ヒータ３０，第２ヒータ３１，又は第３ヒータ３２の点灯と消灯を制御する。

ヒータ駆動部２は、画像形成装置制御部１からの指示に基づいてヒータ部３への電源６から供給される電力の給電と給電停止を制御する熱源駆動手段であり、第１ヒータ駆動部２０は、ＣＰＵ１０から第１ＯＮ／ＯＦＦ信号ｓ１によってオン（ＯＮ）が指示されると、電源６からの電力をヒータ部３の第１ヒータ３０へ供給し、第１ＯＮ／ＯＦＦ信号ｓ１によってオフ（ＯＦＦ）が指示されると、第１ヒータ３０への給電を停止する。
同様に、第２ヒータ駆動部２１と第３ヒータ駆動部２２は、それぞれＣＰＵ１０からの第２ＯＮ／ＯＦＦ信号ｓ２と第３ＯＮ／ＯＦＦ信号ｓ３に基づいてヒータ部３の第２ヒータ３１と第３ヒータ３２への給電開始と給電停止をする。
ヒータ部３は、加熱ローラ４１に内蔵された第１ヒータ３０と第２ヒータ３１、加圧ローラ４２に内蔵された第３ヒータ３２とからなり、それらの各ヒータは、例えば、ハロゲンヒータを用いるとよいが、それぞれのローラを加熱する手段であればどのような種類の熱源でもよい。

第１温度検知センサ４は、加熱ローラ４１の表面温度を検知し、その検知した温度を知らせる第１検知温度ｄ１を、第２温度検知センサ５は、加圧ローラ４２の表面温度を検知し、その検知した温度を知らせる第２検知温度ｄ２を、それぞれＣＰＵ１０へ出力する。
電源６は、この画像形成装置の上記第１ヒータ３０，上記第２ヒータ３１，上記第３ヒータ３２を含む各部へ電力を供給する供給手段であり、電力会社の提供する商用電源を用いている。
なお、この画像形成装置は、図示を省略するが、パネルを操作して使用者がシステム設定の入力を行うと、使用者にシステムの設定内容状態を表示する、表示および入力の制御を行う操作部制御部、原稿を光学的に読み取る読取制御部、画像形成動作を行うエンジン制御部、画像データをドラム上に書き込む書込制御部等も含む。

この画像形成装置は、ＣＰＵ１０が、第１検知温度ｄ１と第２検知温度ｄ２によりヒータ部３の温度変化を監視し、予め設定したヒータ点灯の制御周期毎に検知温度が所定の設定温度を下回った場合、次の制御周期に、ヒータ駆動部２に対して第１〜第３ヒータ３０〜３２の点灯を要求し、ヒータ駆動部２はヒータ部３の要求されたヒータを加熱することによって定着ベルト４３の表面温度を用紙Ｐ上のトナー像を定着させるのに必要な一定の温度に保つように制御する。

次に、この画像形成装置における定着装置のヒータ点灯制御処理について説明する。
まず、上記第１ヒータ３０，上記第２ヒータ３１，上記第３ヒータ３２には、それぞれヒータ点灯優先順位を予め設定しておく。このヒータ点灯優先順位は、例えば、定着動作時に所定温度以上を維持しなければならない部分を加熱するヒータの優先順位を高く設定するとよい。
例えば、第１ヒータ３０にヒータ点灯優先順位１位を、第２ヒータ３１にヒータ点灯優先順位２位を、第３ヒータ３２にヒータ点灯優先順位３位を設定する。その各ヒータ点灯優先順位は、例えば、ＲＡＭ１２に不揮発性の情報として記憶する。

また、第１〜第３ヒータ３０〜３２の点灯を制御する所定周期を点灯制御周期Ｔとする。その点灯制御周期Ｔの時間は任意の値を設定できるが、例えば、Ｔ＝１秒（ｓ）とする。ＣＰＵ１０は、点灯制御周期Ｔ内で、上記第１温度検知センサ４と上記第２温度検知センサ５からの検知温度に基づいてヒータ部３の１秒間の温度変化を監視し、検知温度が所定の設定温度を下回った場合、第１〜第３ヒータ３０〜３２のうち点灯するヒータを判断し、点灯するヒータが複数あった場合、第１〜第３ヒータ３０〜３２に上記点灯優先順位とは別に使用毎に変更するヒータ点灯許可優先順位に基づいて第１〜第３ヒータ３０〜３２の中から点灯する１つのヒータと、そのヒータの点灯割合（点灯ＤＵＴＹ）を決定し、ヒータ駆動部２へ指示して点灯させる。また、上記点灯制御周期の初期時点での温度検知結果より点灯ＤＵＴＹを決定して点灯するようにしてもよい。

上記ヒータ点灯許可優先順位は、上記ヒータ点灯優先順位とは別に付与される順位であり、点灯制御周期Ｔ毎に、その点灯制御周期Ｔ内で点灯したヒータに最下位の順位を付与して順位を繰り下げ、その繰り下げに合わせて他のヒータの順位を１つずつ繰り上げるように変更する。この点灯制御周期Ｔ毎の点灯許可優先順位を変更した場合でも、上記各ヒータに設定したヒータ点灯優先順位は維持したままにする。
このヒータ点灯許可優先順位は、この初期設定では上記ヒータ点灯優先順位と同じ順位を設定するとよい。この実施例の場合、第１ヒータ３０，第２ヒータ３１，第３ヒータ３２は、初期設定ではそれぞれ第１位〜第３位の順に設定するとよい。また、初期設定をしない場合は、第１回目の点灯制御ではヒータ点灯優先順位に基づいて点灯するヒータを決定すると良い。

次に、ＣＰＵ１０における点灯ヒータ決定処理を説明する。
図３は、図１に示したＣＰＵ１０における点灯ヒータ決定処理を示すフローチャート図である。
ＣＰＵ１０は、点灯制御周期Ｔ内に、図３に示すように、ステップ（図中「Ｓ」で示す）１で、前点灯制御周期（図中「前周期」と略称する）に第１〜第３ヒータのいずれかのヒータの点灯があったか否かを判断し、点灯があったら、ステップ２で、ヒータ点灯許可優先順位変更処理を実行し、ステップ３で、ヒータ点灯要求があるか否かを判断する。この判断は、点灯制御周期Ｔ内でヒータ部の検知温度が所定の設定温度を下回った場合にヒータ点灯要求があると判断する。
ステップ３で、ヒータ点灯要求があると判断したら、ステップ４で、第１〜第３ヒータのヒータ点灯許可優先順位に基づいて点灯するヒータを決定し、この処理を終了する。

次に、ＣＰＵ１０における点灯ヒータ決定処理時のヒータ点灯許可優先順位変更処理を説明する。
図４は、図３に示した点灯ヒータ決定処理時のヒータ点灯許可優先順位変更処理を示すフローチャート図である。
ＣＰＵ１０のヒータ点灯許可優先順位変更処理は、ステップ１１で、前周期に第１ヒータを点灯したか否かを判断し、前周期で第１ヒータを点灯したなら、ステップ１２で、次の点灯制御周期（図中「次周期」と略称する）のヒータ点灯許可優先順位を、（第１位）第２ヒータ→（第２位）第３ヒータ→（第３位）第１ヒータの順に変更し、リターンする。

ステップ１１で、前周期で点灯したのが第１ヒータではないと判断したら、ステップ１３で、前周期に第２ヒータを点灯したか否かを判断し、前周期で第２ヒータを点灯したなら、ステップ１４で、次周期のヒータ点灯許可優先順位を、（第１位）第３ヒータ→（第２位）第１ヒータ→（第３位）第２ヒータの順に変更し、リターンする。
ステップ１３で、前周期で点灯したのが第２ヒータではないと判断したら、ステップ１５で、次周期のヒータ点灯許可優先順位を、（第１位）第１ヒータ→（第２位）第２ヒータ→（第３位）第３ヒータの順に変更し、リターンする。
このように、上記処理で変更されたヒータ点灯許可優先順位は、次周期で点灯するヒータを決定する際に用いられる順位になる。

このようにして、点灯制御周期Ｔ毎に前周期で使用したヒータを判断し、その判断結果に基づいて各ヒータに付与するヒータ点灯許可順位を繰り上げたり繰り下げたりして変更し、毎点灯制御周期Ｔに同じヒータが連続して点灯されないようにするものである。
また、上記フローチャート図に図示しなかったが、ＣＰＵ１０は、前周期でどのヒータも点灯されなかった場合は、前周期での点灯制御周期Ｔの順位を持ち越して維持されるようにする。

次に、この画像形成装置における具体的なヒータ点灯例を説明する。
図５は、図１に示したＣＰＵ１０による具体的なヒータ点灯例の説明図である。
同図の（ａ）で示す欄は、点灯制御周期Ｔ毎に第１〜第３ヒータ３０〜３２のうち点灯要求するヒータの判断結果例を示しており、点灯するヒータが複数の場合、１つの場合、全くない場合の３通りがある。
また、同図の（ｂ）で示す欄は、各点灯制御周期Ｔにおける点灯したヒータを示しており、点灯しない場合の例も含んでいる。
さらに、図中のＴ１〜Ｔ１１は、この画像形成装置の動作時の一連の点灯制御周期Ｔの例を示している。

また、同図の（ｃ）で示す欄は、第１〜第３ヒータ３０〜３２に付与したヒータ点灯許可優先順位の変遷例を示しており、図中（１）は第１ヒータ３０に設定されているヒータ点灯優先順位の第１位を、図中（２）は第２ヒータ３１に設定されているヒータ点灯優先順位の第２位を、図中（３）は第３ヒータ３２に設定されているヒータ点灯優先順位の第３位をそれぞれ示している。また、上段，中段，下段の順がヒータ点灯許可優先順位の１位〜３位を示しており、同欄の矢印は前周期のヒータ点灯優先順位が次周期での変更した順位先を示している。
まず、この画像形成装置の電源オン時や、動作モード変更時等でのヒータ灯許可優先順位の初期値を、ヒータ点灯優先順位が高い方から（１）（２）（３）の順にする。

ＣＰＵ１０は、点灯制御周期Ｔ１の前に第１ヒータと第２ヒータの点灯要求が必要と判断すると（ａ１）、第１ヒータと第２ヒータのうち、初期値のヒータ点灯許可優先順位（ｃ０）に基づいて第１ヒータの点灯を決定し（ｂ１）、ヒータ点灯許可優先順位を変更する（ｃ１）。この場合、第１ヒータのヒータ点灯許可優先順位を第１位から最下位の第３位に繰り下げ、第２ヒータのヒータ点灯許可優先順位を第２位から１つ繰り上げて第２位にし、第３ヒータのヒータ点灯許可優先順位を第３位から１つ繰り上げて第２位にする。

次に、点灯制御周期Ｔ１内で、第１ヒータと第３ヒータの点灯要求が必要と判断すると（ａ２）、第１ヒータと第３ヒータのうち、ヒータ点灯許可優先順位（ｃ１）に基づいて、点灯制御周期Ｔ２では第３ヒータの点灯を決定し（ｂ２）、ヒータ点灯許可優先順位を変更する（ｃ２）。この場合、第１ヒータのヒータ点灯許可優先順位を第３位から最上位の第１位に繰り上げ、第２ヒータのヒータ点灯許可優先順位を第１位から１つ繰り下げて第２位にし、第３ヒータのヒータ点灯許可優先順位を第２位から１つ繰り下げて第３位にする。

次に、点灯制御周期Ｔ２内で、第１ヒータの点灯要求が必要と判断すると（ａ３）、この場合は点灯制御周期Ｔ３では第１ヒータの点灯を決定し（ｂ３）、ヒータ点灯許可優先順位を変更する（ｃ３）。この場合、第１ヒータのヒータ点灯許可優先順位を第１位から最下位の第３位に繰り上げ、第２ヒータのヒータ点灯許可優先順位を第２位から１つ繰り上げて第１位にし、第３ヒータのヒータ点灯許可優先順位を第３位から１つ繰り上げて第２位にする。
次に、点灯制御周期Ｔ３内で、ヒータ点灯要求が必要なしと判断すると（ａ４）、この場合は点灯制御周期Ｔ４ではどのヒータの点灯もせず（ｂ４）、ヒータ点灯許可優先順位を前回のまま維持して繰り越す（ｃ４）。すなわち、第１ヒータのヒータ点灯許可優先順位は最下位の第３位のままに、第２ヒータのヒータ点灯許可優先順位は第１位のままに、第３ヒータのヒータ点灯許可優先順位は第２位のままにする。

上述のように、ヒータ優先順位を割り当てられた各ヒータは、ヒータ点灯制御周期中には使用状況に応じて変更されるヒータ点灯許可優先順位が更に付与され、ヒータ点灯制御周期毎に点灯したヒータにより各ヒータの順位は変化する。
このように、他の点灯制御周期Ｔ４〜Ｔ１１内でも上述と同様にして、複数のヒータの点灯要求が必要な場合には、ヒータ点灯許可優先順位に基づいて１つのヒータの点灯を決定するので、点灯制御周期Ｔ４〜Ｔ１１における処理説明を省略する。

このようにして、各点灯制御周期毎に、第１〜第３ヒータ３０〜３２に対して点灯許可優先順位として、点灯されたヒータには最下位を、点灯されなかった他のヒータには点灯されたヒータを含めてそれぞれの点灯優先順位の上下関係を維持した順位をそれぞれ付与する。
したがって、この実施例の場合、第１〜第３ヒータ３０〜３２に対して付与される点灯許可優先順位の第１位から第３位までの並びのパターンは、『（１）→（２）→（３）』『（２）→（３）→（１）』『（３）→（１）→（２）』となり、第１〜第３ヒータ３０〜３２の点灯優先順位の上下関係を維持した順位にすることによって、「（１）→（３）→（２）」「（２）→（１）→（３）」「（３）→（２）→（１）」のパターンにはしないようにすることができる。

次に、ＣＰＵ１０による検知温度に基づくヒータ点灯の制御信号の出力例を説明する。
図６は、図１に示したＣＰＵ１０による検知温度に基づくヒータ点灯の制御信号の出力例の説明図である。
ＣＰＵ１０は、同図の（ａ）に示すように、点灯制御周期Ｔｎ＋１（ｎは正の整数）内で第１検知温度ｄ１が設定温度ｄａを大きく下回ったことを検出すると、第１ヒータ３０と第２ヒータ３１の２つの点灯要求があると判断するが、例えば、第２ヒータ３１のヒータ点灯許可優先順位が上位の場合、次周期の点灯制御周期Ｔｎ＋２で第２ヒータ３１の点灯を決定し、同図の（ｄ）に示すように、点灯制御周期Ｔｎ＋２では第２ヒータ駆動部２１に第２ＯＮ／ＯＦＦ信号ｓ２をオンにし、第２ヒータ３１を点灯させる。

次に、同図の（ｂ）に示すように、点灯制御周期Ｔｎ＋３内で第２検知温度ｄ２が設定温度ｄｂを下回ったことを検出すると、第３ヒータ３２の点灯要求があると判断し、次周期の点灯制御周期Ｔｎ＋４で第３ヒータ３２の点灯を決定し、同図の（ｅ）に示すように、点灯制御周期Ｔｎ＋４では第３ヒータ駆動部２２に第３ＯＮ／ＯＦＦ信号ｓ３をオンにし、第３ヒータ３２を点灯させる。
次に、同図の（ａ）に示すように、点灯制御周期Ｔｎ＋５内で再び第１検知温度ｄ１が設定温度ｄａを大きく下回ったことを検出すると、第１ヒータ３０と第２ヒータ３１の２つの点灯要求があると判断するが、上述によるヒータ点灯許可優先順位によって、第１ヒータ３０のヒータ点灯許可優先順位が上位になり、次周期の点灯制御周期Ｔｎ＋６で第１ヒータ３０の点灯を決定し、同図の（ｃ）に示すように、点灯制御周期Ｔｎ＋６では第１ヒータ駆動部２０に第１ＯＮ／ＯＦＦ信号ｓ１をオンにし、第１ヒータ３０を点灯させる。また、点灯制御周期Ｔｎ，Ｔｎ＋１，Ｔｎ＋３，Ｔｎ＋５では、どのヒータも点灯していないので、次周期には同一のヒータ点灯許可優先順位が引き継がれている。

上述の処理では、ヒータ点灯許可優先順位の変更を、前周期の点灯制御周期内で点灯するヒータを決定した後に行っている場合を説明したが、各点灯制御周期の初期時、各点灯周期内に行うようにすれば、ＣＰＵ１０の処理負荷が極力低い時に行うことができ、画像形成装置のパフォーマンスを低減させないことができる。
また、点灯制御周期でどのヒータの点灯もない場合には、次周期にヒータ点灯許可優先順位を引き継ぐことによっても、ＣＰＵ１０の処理負荷を低減できる。
さらに、各ヒータの点灯時に位相制御を行う場合には、複数のヒータを同時に点灯しないので、位相制御による高調波電流成分が加算されることがなく、高調波電流成分を少なくすることができる。

次に、上述のヒータ点灯制御処理を実行するタイミング例について説明する。
例えば、上述したヒータ点灯制御処理を複数のヒータからの点灯要求が少ない待機動作時のみに行うようにしたり、動作モードに応じて制御の実施を選択するようにしたりしてもよい。
図７は、図１に示すＣＰＵ１０における電源オンからオフまでの処理を示すフローチャート図である。
ＣＰＵ１０は、画像形成装置の電源がオンされた後は、ステップ２１で、定着部の各ローラの表面温度が所定温度まで立ち上がっているか否かを判断し、立ち上がっていなければ、ステップ２２で、通常のヒータ点灯制御（画像形成までの立ち上げ時間を短縮する場合）、又は上述したヒータ点灯制御処理によってヒータを点灯して定着部の立ち上げを開始する。

ステップ２３で、定着部の各ローラの表面温度が所定温度まで立ち上がったか否かを判断し、立ち上がったら、ステップ２４で、画像形成の要求があったか否かを判断し、画像形成要求があったら、ステップ２７で画像形成動作を実行し、ステップ２４へ戻る。
ステップ２４で画像形成要求がないと判断したら、ステップ２５で待機状態に移行し、この待機状態時には、上述したヒータ点灯制御を実行し、画像形成時に定着部の動作を素早く可能にする。
ステップ２６で、その他のモードへの移行要求があったか否かを判断し、なければステップ２４へ戻り、移行要求が有ったら、ステップ２８で移行要求があったモードへ移行し、そのモードにおける処理を実行し、ステップ２９で、復帰，画像形成の要求があったか否かを判断し、有ればステップ２３へ戻り、なければステップ３０で電源がオフされたか否かを判断し、電源オフがされなければステップ２９へ戻り、電源オフがされたら、電源をオフして、この処理を終了する。

この実施例の画像形成装置は、複数のヒータを点灯する際に、特に位相制御の場合、ある一定の期間（制御周期）内では、１本のヒータのみを点灯することで、高調波電流の悪化と電圧変動を抑止することができる。
また、複数本のヒータに優先順位をつけ、排他的に点灯させる制御を用いることで、大きな電圧変動や大電流、特に位相制御時の高調波電流の悪化を防止することや優先順位を設けた場合でも、制御周期を有し、１制御周期内では、優先順で、１本のヒータのみを点灯するので、ヒータの点灯要求が複数ある場合でも待ち時間は一定以下とすることができる。
さらに、各ヒータを均等に点灯させることができ、一部のヒータの使用頻度が高まって寿命が短くなる不具合を防止できる。

また、ヒータの優先順位関係を一律とすることで、点灯要求の多いヒータがある場合に、各ヒータは、点灯要求が複数ある場合でも制御周期＊（熱源数−１）には確実に点灯し、また、複数のヒータがある場合にでも、点灯要求を受ける順位を予め決定しておくことで、プログラム処理を簡略化することができる。
さらに、点灯要求がない場合には点灯優先順位を変えないことでプログラム処理をなくし、プログラム処理を簡略／負荷の軽減することができる。
また、制御周期中のプログラム処理が比較的軽い時に処理を行うことで、プログラム処理を簡略／負荷の軽減することができる。
さらに、起動時、コピーやプリントなどの熱源を複数点灯する稼動時には行わずに、比較的処理の少ない待機時のみとすることでプログラム処理の負荷を軽減、及び画像形成装置の機能を損なわずに動作することができる。

次に、他の実施例を説明する。
図８は、図２に示した定着装置の加熱を司る加熱装置に係る部分の機能構成の他例を示す機能ブロック図である。
この実施例の画像形成装置は、上記ヒータ部３の第１〜第３ヒータ３０〜３２へ蓄電手段に蓄えた電力を供給するようにするものであり、ヒータ点灯制御処理については上述と同じである。
この画像形成装置は、上述した画像形成装置制御部１，ヒータ駆動部２，ヒータ部３，第１温度検知センサ４，第２温度検知センサ５，電源６の他に、蓄電部５０，充電電圧検出部５１，充電電流検出部５２，充電制御部５３，畜電力供給部５４，定電圧生成部５５，切替部５６，ＡＣ／ＤＣコンバータ５７を備えている。
蓄電部５０は、リチウムイオンコンデンサ、電気二重層コンデンサを含む蓄電装置であり、例えば、電気二重層コンデンサを直列に接続して使用している。この電気二重層コンデンサを直列に接続したものをキャパシタバンクと呼ぶ。

また、蓄電部５０は、図示を省略するが、電気二重層コンデンサ個々のセルが満充電になると充電をバイパスするバイパス回路と、上記セルの何れかが満充電になると単セル満充電信号を発生する回路と、全ての電気二重層コンデンサが満充電になると、全セル満充電信号を発生する回路を備えた均等化回路を有する。
なお、蓄電部５０は、第１〜第３ヒータ３０〜３２に供給できる電力容量のセル構成にしている。

充電電圧検出部５１は、抵抗で構成された分割回路で構成され、蓄電部５０の端子間電圧を検出しており、その検出した電圧値を充電制御部５３に出力する。
充電電流検出部５２は、蓄電部５０と直列に接続された抵抗を流れる電流を端子間電圧として検出し、その検出した電流値を充電制御部５３に出力する。
充電制御部５３には、電源６からの電力が入力され、その電力を蓄電部５０に充電するための電圧を生成する回路（図示を省略する）と、その出力電圧を制御する出力電圧制御回路（図示を省略する）とで構成される。
この充電制御部５３は、充電電圧検出部５１と充電電流検出部５２の各出力値を検出し、その各出力値に基づいて蓄電部５０に対して電源６からの電力による定電流充電、定電力充電及び定電圧充電を行う。
蓄電力供給部５４は、画像形成装置制御部１からのＯＮ／ＯＦＦ信号により、トランジスタ５４ａが切替部５６へ蓄電部５０の電力を供給、又は供給遮断する。
ＡＣ／ＤＣコンバータ５７は、電源６からの交流（ＡＣ）電流を直流（ＤＣ）化して安定化し、上記各部へ給電する。

次に、充電制御部５３による充電動作を説明する。
充電制御部５３は、充電電圧検出部５１からの出力値によって蓄電部５０の端子間電圧を検出し、蓄電部５０の端子間電圧が、予め設定された値より低い場合には、充電電圧検出部５１の電圧を逐次検出し、その検出した電圧に対応した、予め設定された定電流充電を蓄電部５０に対して行い、蓄電部５０の端子間電圧が、予め設定された値以上になると、定電力充電を行うために、蓄電部５０の充電電流と、蓄電部５０の端子間電圧の検出を逐次行い、検出した充電電流と充電電圧から、予め設定された定電力充電を蓄電部５０に対して行う。
このようにして、充電制御部５３は、図示を省略した均等化回路から出力される、蓄電部５０の何れかの単セル満充電信号を検出すると、再び予め設定された定電流充電を蓄電部５０に対して行い、蓄電部５０の満充電信号を検出すると、一定期間定電圧充電を行い、その後充電動作を停止する。
なお、上記蓄電部５０への充電動作は、画像形成動作を実施してないときを含む電力的に余裕がある時に画像形成装置制御部１から出力される充電指示信号により行うとよい。

次に、蓄電部５０からヒータ部３への給電動作を説明する。
上述のヒータ点灯制御処理により、ヒータの点灯を開始する際、そのヒータへの給電は蓄電部５０から行い、蓄電部５０から出力された電力は、定電圧生成部５５に入力され、定電圧生成部５５により定電圧にされ、蓄電力供給部５４のトランジスタ５４ａのエミッタに入力される。トランジスタ５４ａは、画像形成装置制御部１からのＯＮ信号があると、エミッタに入力された電力を切替部５６へ供給し、切替部５６は画像形成装置制御部１からの切替信号により、蓄電力供給部５４から給電された電力をヒータ部３へ供給する。
このようにして、電源電圧変動或いは高調波電流を悪化させることのない画像形成装置の加熱装置の制御を実現することができる。
また、蓄電部を有することで、必要熱量が大の時には、蓄電部から電力を供給することによって高調波電流が悪化することなく、必要熱量を満足することができる。
さらに、電気二重層コンデンサを用いることで汎用性を高めることができる。

この実施例では、定着ベルトを用いた定着装置の例を示したが、定着ローラを用いた定着装置においても、この発明を上述と同様に実施することができる。
また、上記各ローラに設けたヒータの本数が上述とは異なる場合、例えば、加熱ローラに４本，加圧ローラに２本設けた場合や、さらに多くの本数を設けたり、その他の加熱対象部材を加熱するヒータを含めたりした場合でも、この発明を上述と同様に実施することができる。
さらに、ヒータの配置についても、上述と異なる場合でもこの発明を上述と同様に実施することができる。
また、上述の実施例において、温度検知センサの数を３個以上設けて、より精度の高い検出温度に基づいてヒータを点灯させるようにすると良い。

さらに、ヒータ駆動部に第１〜第３ヒータ駆動部からそれぞれ第１〜第３ヒータへの電力の供給と遮断を切り換えるリレースイッチを設け、ＣＰＵからの切替信号に基づいて各ヒータ駆動部から各ヒータへの給電と遮断を制御するようにしても良い。
また、上記ヒータ駆動部に、フォトカプラ（フォトトライアック）を用いて、フォトカプラがＯＮすることでトライアックがＯＮとなるトライアックを用いるとよい。
さらに、上述の処理において、電源６の電力のゼロクロス点を検知してＣＰＵ１０へ通知し、ＣＰＵ１０は、電力のゼロクロス点に基づいて第１〜第３ヒータ３０〜３２の給電のオンとオフを切り換えるようにしても良い。

この発明による加熱装置と画像形成装置と加熱方法は、ファクシミリ装置，プリンタ，複写機，複合機を含む画像処理装置全般に適用することができる。

１：画像形成装置制御部 ２：ヒータ駆動部 ３：ヒータ部 ４：第１温度検知センサ ５：第２温度検知センサ ６：電源 １０：ＣＰＵ １１：ＲＯＭ １２：ＲＡＭ ２０：第１ヒータ駆動部 ２１：第２ヒータ駆動部 ２２：第３ヒータ駆動部 ３０：第１ヒータ ３１：第２ヒータ ３２：第３ヒータ ４０：定着ローラ ４１：加熱ローラ ４２：加圧ローラ ４３：定着ベルト ４４：オイル塗布ローラ ４５：クリーニングローラ ４６：入り口ガイド板 ４７：分離板 ５０：蓄電部 ５１：充電電圧検出部 ５２：充電電流検出部 ５３：充電制御部 ５４：蓄電力供給部 ５４ａ：トランジスタ ５５：定電圧生成部 ５６：切替部 ５７：ＡＣ／ＤＣコンバータ Ｐ：用紙

特開平９−３０５０５９号公報

Claims (6)

1. トナー画像が形成された記録紙を定着させる部材を加熱する複数の熱源と、該各熱源に電力を供給する供給手段と、前記各熱源にそれぞれ点灯優先順位を設定し、点灯制御周期毎に前記各熱源に対してそれぞれ点灯許可優先順位を付与し、一点灯制御周期内に複数の熱源に対する点灯要求がある場合、点灯要求がある各熱源の中から点灯許可優先順位の最も高い熱源に前記供給手段から電力を供給して点灯させる制御手段とを備え、
   前記制御手段に、前記点灯制御周期毎に、前記各熱源に対して点灯許可優先順位として、点灯された熱源には最下位を、点灯されなかった他の熱源には前記点灯された熱源を含めてそれぞれの点灯優先順位の上下関係を維持した順位をそれぞれ付与する手段を設けたことを特徴とする加熱装置。
2. 前記制御手段に、一点灯制御周期内で前記各熱源の何れにも点灯要求がない場合には、前記各熱源に付与された点灯許可優先順位を維持して次点灯制御周期に適用する手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
3. 前記制御手段に、次点灯制御周期に適用する前記各熱源の点灯許可優先順位を、前点灯制御周期中に決定して付与する手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の加熱装置。
4. 前記供給手段は、前記各熱源に蓄電手段に蓄えた電力を供給する手段であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の加熱装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の加熱装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
6. トナー画像が形成された記録紙を定着させる部材を加熱する複数の熱源にそれぞれ点灯優先順位を設定し、点灯制御周期毎に前記各熱源に対してそれぞれ点灯許可優先順位を付与し、一点灯制御周期内に複数の熱源に対する点灯要求がある場合、点灯要求がある各熱源の中から点灯許可優先順位の最も高い熱源に供給手段から電力を供給して点灯させる制御工程を有する加熱方法であって、
   前記制御工程に、前記点灯制御周期毎に、前記各熱源に対して点灯許可優先順位として、点灯された熱源には最下位を、点灯されなかった他の熱源には前記点灯された熱源を含めてそれぞれの点灯優先順位の上下関係を維持した順位をそれぞれ付与する工程を設けたことを特徴とする加熱方法。

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