JP2013218025A - 画像形成装置の制御装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱手段の温度を検出し、検出した温度を用いて温度上昇率を算出し、算出した温度上昇率に基づいて加熱手段に供給する電力を制御することができる画像形成装置の制御装置を提供すること。
【解決手段】トナー像を記録媒体に定着する画像形成装置の制御装置であって、前記記録媒体を加熱する加熱手段と、前記加熱手段に電力を供給する電力供給手段と、前記加熱手段の温度を検出する検出手段と、検出した前記加熱手段の温度に基づいて、該加熱手段の温度上昇率を算出する算出手段とを有し、前記算出手段は、算出した前記温度上昇率に基づいて、前記画像形成装置に入力された入力電圧を算出し、前記電力供給手段は、算出した前記入力電圧に基づいて、前記加熱手段に供給する前記電力を制御する、ことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置の制御装置及びその制御方法に関する。

画像形成装置には、トナー像が転写された記録媒体を加熱及び加圧することによって、記録媒体上にトナー像を定着（固定）するものがある。

特許文献１では、トナー像が保持（転写）された記録材（記録媒体）を加熱定着する画像形成装置において、加熱定着の定着目標温度（目標加熱温度）に対応して、加熱ヒータ（加熱手段）の立ち上げ時に投入する電力を変化させる技術を開示している。

特許文献１では、入力される電源電圧が異なった場合に、定着目標温度に対応してオフセット電力を変化させることによって、オーバーシュート及び電力不足が発生しない温調制御を実施している。しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、加熱ヒータに流れる電流値を検出する手段又は入力される電源電圧を検出する手段が必要となるため、画像形成装置の構造が複雑になり、画像形成装置の低コスト化が制限される場合があった。

本発明は、画像形成装置に入力される電源電圧が異なった場合でも、加熱手段の温度を検出し、検出した温度を用いて温度上昇率を算出し、算出した温度上昇率に基づいて加熱手段に供給する電力を制御することができる制御装置を提供することを課題とする。

本発明の一の態様によれば、トナー像を記録媒体に定着する画像形成装置の制御装置であって、前記記録媒体を加熱する加熱手段と、前記加熱手段に電力を供給する電力供給手段と、前記加熱手段の温度を検出する検出手段と、検出した前記加熱手段の温度に基づいて、該加熱手段の温度上昇率を算出する算出手段とを有し、前記算出手段は、算出した前記温度上昇率に基づいて、前記画像形成装置に入力された入力電圧を算出し、前記電力供給手段は、算出した前記入力電圧に基づいて、前記加熱手段に供給する前記電力を制御する、ことを特徴とする画像形成装置の制御装置が提供される。

本発明の画像形成装置の制御装置によれば、加熱手段の温度を検出し、検出した温度を用いて温度上昇率を算出し、算出した温度上昇率に基づいて加熱手段に供給する電力を制御することができる。

本発明の実施形態に係る制御装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略側面断面図である。 本発明の実施例に係る制御装置の動作の一例を示すフローチャート図である。 本発明の実施例に係る制御装置の動作の一例を説明する説明図である。

トナー像が転写された記録媒体を加熱することにより、記録媒体上にトナー像を定着する画像形成装置を用いて、本発明を説明する。なお、本発明は、以後に説明する画像形成装置以外でも、プリンタ、スキャナ、被写機及びファックス等において、記録媒体を加熱することによって記録媒体上に形成された画像を固定（定着）するものであれば、いずれのものにも用いることができる。

（画像形成装置の制御装置の構成）
図１に、本発明の実施形態に係る画像形成装置の制御装置１００の概略構成図を示す。

本実施形態に係る制御装置１００は、画像形成装置の各構成に動作を指示し、その動作を制御する装置である。また、制御装置１００は、本実施形態では、算出手段１４が算出した温度上昇率Ｒｔに基づいて、電力供給手段１２を用いて、加熱手段１１に供給する電力を制御する装置である。

図１に示すように、本実施形態に係る制御装置１００は、記録媒体を加熱する加熱手段１１と、加熱手段１１に電力を供給する電力供給手段１２と、加熱手段１１の温度を検出する検出手段１３と、加熱手段１１の温度上昇率を算出する算出手段１４と、を含む。

制御装置１００は、本実施形態では、記録媒体上のトナー像を定着するために必要な目標加熱温度（定着目標温度）Ｔｔに対応して、加熱手段１１の立ち上げ時（加熱起動時、加熱開始時）に加熱手段１１に供給する電力を変化させる。これにより、制御装置１００は、画像形成装置に入力される電源電圧（以下、「入力電圧」という。）Ｖｉが異なる場合でも、加熱に最適な電力量（初期オフセットの電力）を供給することができる。すなわち、制御装置１００は、入力電圧Ｖｉを検出しなくても、検出手段１３を用いて加熱手段１１の温度を検出することにより、記録媒体上のトナー像を定着するための温調制御を実施することができる。

加熱手段１１は、記録媒体（及び記録媒体の表面上に転写されたトナー像）を加熱する手段である。加熱手段１１は、電気を熱源とするヒータ（以下、「定着ヒータ」という。）１１ｈを用いることができる。

定着ヒータ１１ｈは、本実施形態では、スイッチング制御素子１２Ｓｗ（後述する電力供給手段１２）を介して、交流電源ＰＷに接続されている。これにより、定着ヒータ１１ｈは、供給された電力を用いて、発熱（抵抗加熱）することができる。

なお、加熱手段１１は、互いに圧接された定着ローラ（例えば後述する図２の加熱ローラ１１８Ｈ及び加圧ローラ１１８Ｐ）を用いてもよい。また、定着ヒータ１１ｈは、例えばハロゲンヒータを用いてもよい。

電力供給手段１２は、加熱手段１１（定着ヒータ１１ｈ）に電力を供給する手段である。電力供給手段１２は、スイッチング制御素子１２Ｓｗを含む。また、電力供給手段１２は、画像形成装置外部の交流電源ＰＷ（例えば１００Ｖ系列で８５Ｖ〜１４０Ｖの電源）と接続されている。

電力供給手段１２は、本実施形態では、スイッチング制御素子１２Ｓｗを用いて、加熱手段１１への電力の供給をオンオフ制御する。これにより、電力供給手段１２は、定着ヒータ１１ｈの点灯をオンオフする時間比（以下、「デューティ」という。）Ｄｔを制御することができる。また、電力供給手段１２は、定着ヒータ１１ｈを点灯するデューティＤｔを制御することによって、定着ヒータ１１ｈの発熱量（加熱温度）を制御することができる。

なお、スイッチング制御素子１２Ｓｗは、半導体のスイッチング素子、トランジスタ、サイリスタ、トライアック及びその他のスイッチング手段（電気回路の一部をＯＮ／ＯＦＦする手段）を用いることができる。

検出手段１３は、加熱手段１１の温度（加熱温度）を検出する手段である。また、検出手段１３は、検出した検出結果を後述する算出手段１４に出力する手段である。

検出手段１３は、本実施形態では、定着ヒータ１１ｈ（例えば、後述する図２の加熱ローラ１１８Ｈ）の近傍に配置することができる。

なお、検出手段１３が温度を検出する方法は、公知の技術を用いることができる。

算出手段１４は、検出手段１３が検出した加熱手段１１の温度（加熱温度）に基づいて、加熱手段１１の温度上昇率Ｒｔを算出する手段である。また、算出手段１４は、算出した温度上昇率Ｒｔに基づいて、加熱手段１１の定着目標温度Ｔｔに対応するデューティＤｔを算出する手段である。

具体的には、算出手段１４は、加熱手段１１の温度が定着目標温度Ｔｔより低い所定の温度（以下、「制御開始温度Ｔｄ」という。）に達するまでの加熱手段１１の温度上昇率Ｒｔを算出する。このとき、算出手段１４は、加熱手段１１の平均の温度上昇率Ｒｔを算出してもよい。

ここで、制御開始温度Ｔｄとは、画像形成装置、加熱手段１１及び／又は定着ヒータ１１ｈの仕様に対応した温度とすることができる。また、制御開始温度Ｔｄは、画像形成装置の画像形成条件、記録媒体の種類及び／又は使用するトナーの種類などに対応した温度とすることができる。更に、制御開始温度Ｔｄは、実験又は数値計算等で予め定められた温度とすることができる。

また、算出手段１４は、算出した温度上昇率Ｒｔに基づいて、入力電圧Ｖｉを算出する。ここで、算出手段１４は、予め記憶してある温度上昇率Ｒｔと入力電圧Ｖｉとの関係を規定するマップ（以下、「温度上昇率−入力電圧マップ」という。）を用いて、算出した温度上昇率Ｒｔに対応する入力電圧Ｖｉを選択（算出）してもよい。

更に、算出手段１４は、算出（選択）した入力電圧Ｖｉに基づいて、加熱手段１１の定着目標温度Ｔｔに対応するデューティＤｔを算出する。なお、算出手段１４がデューティＤｔを算出する動作の詳細は、後述する実施例で説明する。

（画像形成装置の概略構成及び画像を形成する動作）
本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成及び記録媒体上に画像を形成する動作を、図２を用いて説明する。

なお、本実施形態では、ブラック（ＢＫ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）及びマゼンタ（Ｍ）の４色の現像ユニットを有する画像形成装置を説明するが、本発明を用いることができる画像形成装置はこれらの現像ユニットを有するものに限定されない。すなわち、本発明を用いることができる画像形成装置は、グリーン（Ｇ）、レッド（Ｒ）及びその他の色に対応する現像ユニットを更に有するもの、又は、ブラック（ＢＫ）のみの現像ユニットを有するものを含む。また、画像形成装置を用いて画像を形成する記録媒体は、普通紙、上質紙、薄紙、厚紙、用紙、ＯＨＰシート、合成樹脂フィルム及び金属薄膜等のトナーを用いて画像を形成することができるものを含む。

図２に示すように、画像形成装置は、４色の現像ユニット（ステーション、画像形成部）１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ及び１０２Ｄと、トナーカートリッジ１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃ及び１２２Ｄとを転写ベルト１１２に沿って、並べて配置されている。ここで、転写ベルト１１２とは、回転される２次転写駆動ローラ１０３と転写ベルトテンションローラ１０４とに巻回されたエンドレスのベルトである。

現像ユニット１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ及び１０２Ｄは、感光体１０５Ａ等、並びに、感光体１０５Ａ等の周囲に配置された帯電器１０６Ａ等、現像器１０８Ａ等及びクリーナーブレード１０９Ａ等を有する。露光器１０７は、現像ユニット１０２Ａ等が夫々形成する画像の色に対応する露光光（レーザ光）１１０Ａ等を夫々照射する。

なお、これら複数の現像ユニット１０２Ａ等は、形成するトナー（画像）の色が異なるのみで、その他の構造は同様である。

また、本実施形態に係る画像形成装置は、記録媒体１１５を積層して保持している給紙トレイ１１４を有する。また、画像形成装置は、記録媒体１１５を搬送する給紙ローラ１１６、レジストローラ１１７、排紙ローラ１１９及び両面ローラ１２０を有する。更に、画像形成装置は、転写ベルト１１２上に形成された画像（トナー像）を記録媒体１１５上に転写する二次転写ローラ１１３及び記録媒体上のトナー像を定着（固定）する定着器１１８を有する。

ここで、定着器１１８は、互いに圧接して回転する加熱ローラ１１８Ｈ（又は定着ベルト）と加圧ローラ１１８Ｐとで形成されるニップ部を有する。未定着のトナー像を表面に保持した記録媒体（画像形成された記録媒体）１１５は、ニップ部の加熱ローラ１１８Ｈと加圧ローラ１１８Ｐとの間隙を通過するときに付与される加熱及び加圧によって、その表面にトナー像を定着（固定）される。

更に、本実施形態に係る画像形成装置は、排紙ローラ１１９から記録媒体１１５を排送したことを検出する排送センサ１２１を有する。また、画像形成装置は、転写ベルト１１２の表面上に形成されたパターン又は記録媒体１１５に転写されずに残ったトナー（トナー像）を回収する廃トナーボックス１２３を有する。

以下に、本発明の実施形態に係る画像形成装置が画像を形成する動作を説明する。

本実施形態に係る画像形成装置は、画像形成時において、先ず、帯電器１０６Ａ等を用いて、現像ユニット１０２Ａ等の感光体１０５Ａ等の表面を帯電する。また、画像形成装置は、感光体１０５Ａ等を回転させながら、形成する各色の画像に対応するレーザ光１１０Ａ等を感光体１０５Ａ等に照射する。これにより、画像形成装置は、感光体１０５Ａ等の表面に各色に対応する静電潜像を夫々形成することができる。次いで、画像形成装置は、現像器１０８Ａ等を用いて、形成された静電潜像をトナーで可視像化する。すなわち、画像形成装置は、感光体１０５Ａ等の表面上にトナー像を形成する。

次に、本実施形態に係る画像形成装置は、感光体１０５Ａ等上のトナー像を転写ベルト１１２上に転写する。具体的には、画像形成装置は、感光体１０５Ａの表面と転写ベルト１１２の表面とが接する位置（一次転写位置）で感光体１０５Ａ表面上のトナー像を転写ベルト１１２の表面に転写する。また、画像形成装置は、同様に、感光体１０５Ｂ等の表面上のトナー像を転写ベルト１１２の表面に転写する。このとき、画像形成装置は、感光体１０５Ａ等の表面上の各色のトナー像を重畳して（重ね合わせて）、転写ベルト１１２表面に転写する。これにより、画像形成装置は、転写ベルト１１２上にカラー画像のトナー像を形成することができる。

その後、画像形成装置は、クリーニングブレード１０９Ａ等を用いて、トナー像の転写が終了した感光体１０５Ａ等の外周面に残留したトナーを清掃する。

一方、本実施形態に係る画像形成装置は、給紙ローラ１１６を反時計回りに回転することによって、給紙トレイ１１４に保持された記録媒体１１５を、その上部のものから順に搬送（搬入）する。また、画像形成装置は、レジストローラ１１７を回転することによって、転写ベルト１１２と二次転写ローラ１１３との間隙（二次転写位置）に、記録媒体１１５を移動する。これにより、画像形成装置は、転写ベルト１１２上のトナー像（カラー画像）を記録媒体１１５の表面上に転写することができる。

次に、本実施形態に係る画像形成装置は、トナー像を転写された記録媒体１１５を、定着器１１８に搬送（搬出）する。このとき、画像形成装置は、定着器１１８を用いて、記録媒体１１５上のトナー像を加熱及び加圧することによって、記録媒体１１５上にトナー像を定着（固定）する。なお、画像形成装置（制御装置１００）が定着器１１８の加熱を制御する動作は、後述する（加熱制御の動作）で説明する。

次いで、本実施形態に係る画像形成装置は、排紙ローラ１１９を回転することによって、画像形成装置外部に画像が形成された記録媒体１１５を搬送（排送）する。このとき、画像形成装置は、画像が形成された記録媒体１１５に所定の処理をした後に、記録媒体１１５を搬送してもよい。ここで、所定の処理とは、例えば複数の記録媒体のステープル、製本及びソート等がある。

以上により、本発明の実施形態に係る画像形成装置は、記録媒体１１５に画像を形成する動作を終了する。

なお、画像形成装置は、記録媒体１１５の両面に画像を形成する場合に、排紙ローラ１１９を排送方向とは逆方向に回転することによって、排紙ローラ１１９の上流側で記録媒体１１５を両面搬送経路に搬送（再搬入）する。

このとき、両面搬送経路に搬送された記録媒体１１５は、両面ローラ１２０を経由し、再び、レジストローラ１１７に搬送（搬入）される。次いで、レジストローラ１１７に搬送された記録媒体１１５は、記録媒体１１５の画像が形成された表面の逆側の表面にトナー像を転写される。その後、画像形成装置は、同様に、両面に画像を形成された記録媒体１１５を搬送（排送）する。

（加熱制御の動作）
本発明の実施形態に係る画像形成装置の制御装置１００が、定着器１１８（図２）の加熱を制御する動作を、図１を用いて説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る制御装置１００は、スイッチング制御素子１２Ｓｗ（電力供給手段１２）を介して、交流電源ＰＷから定着ヒータ１１ｈ（加熱手段１１）に電力を供給する。これにより、定着ヒータ１１ｈは、供給された電力を用いて、発熱することができる。また、制御装置１００は、スイッチング制御素子１２Ｓｗを用いて、算出手段１４が算出したデューティＤｔに基づいて、定着ヒータ１１ｈへの電力の供給をオンオフ制御する。これにより、制御装置１００は、定着ヒータ１１ｈの発熱量（加熱温度）を制御することができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００は、温度変化に対応して電気抵抗が変化する抵抗体であるサーミスタ１３Ｔ（検出手段１３）及びその抵抗値を検出する温度検出回路１３Ｃ（検出手段１３）を用いて、定着ヒータ１１ｈの温度を検出する。これにより、制御装置１００は、定着ヒータ１１ｈの温度が定着目標温度（目標加熱温度）Ｔｔに達するまで定着ヒータ１１ｈに電力を供給することができる。また、制御装置１００は、定着ヒータ１１ｈの温度が定着目標温度Ｔｔに達すると、スイッチング制御素子１２Ｓｗを用いて定着ヒータ１１ｈへの通電を停止する。これにより、制御装置１００は、定着ローラ１１ｈをある一定の温度バンド（温度範囲）で制御することができる。

なお、本発明に用いることができる検出手段１３の温度を検出する手段及び方法は、上記手段及び方法に限定されるものではない。

更に、本実施形態に係る制御装置１００は、ＰＩ制御（比例（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ）及び積分（Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御）、又は、ＰＩＤ制御（比例、積分及び微分（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御）を用いて、定着ヒータ１１ｈへの電力の供給を制御し、より精細な温調制御をしてもよい。

これにより、制御装置１００は、記録媒体の搬送時（定着加熱時）及びそれ以外の時（非定着加熱時）に供給する電力を個別に制御することができる。また、制御装置１００は、供給する電力を精細に制御することによって、記録媒体の種類（例えば紙厚など）によって加熱に必要な熱量が異なるときなどに、定着ヒータ１１ｈの温度が定着目標温度Ｔｔに対してオーバーシュートすることを防止することができる。更に、制御装置１００は、供給する電力を精細に制御することによって、定着ヒータ１１ｈの温度リップルが大きくなることを防止することができる。

本発明の実施形態に係る制御装置１００は、算出手段１４を用いて、検出手段１３が検出した加熱手段１１（定着ヒータ１１ｈ）の温度に基づいて、定着ヒータ１１ｈの立ち上げ時の温度上昇率（温度勾配）Ｒｔを算出する。ここで、制御装置１００は、制御装置１００のＣＰＵ等のクロックを更に用いて、温度上昇率Ｒｔを算出してもよい。

次に、制御装置１００は、算出手段１４を用いて、算出した温度上昇率Ｒｔに基づいて、画像形成装置に入力された入力電圧Ｖｉを算出する。ここで、算出手段１４は、温度上昇率−入力電圧マップを用いて、算出した温度上昇率Ｒｔに対応する入力電圧Ｖｉを選択（算出）してもよい。

次いで、制御装置１００は、電力供給手段１２を用いて、算出した入力電圧Ｖｉに基づいて、加熱手段１１に供給する電力を制御する。ここで、制御装置１００は、算出手段１４を用いて、算出した入力電圧Ｖｉに基づいて、加熱手段１１の目標加熱温度Ｔｔに対応するデューティＤｔを算出してもよい。また、制御装置１００は、電力供給手段１２を用いて、算出したデューティＤｔに基づく電力を加熱手段１１に供給してもよい。

以上により、本発明の実施形態に係る画像形成装置の制御装置１００によれば、画像形成装置に入力される電源電圧（入力電圧Ｖｉ）が異なった場合でも、加熱手段１１の温度を検出し、検出した温度を用いて温度上昇率Ｒｔを算出することができる。これにより、制御装置１００は、算出した温度上昇率Ｒｔに基づいて、加熱手段に供給する電力を制御することができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００によれば、加熱手段１１に供給する電力を制御することができるので、加熱手段１１（定着ヒータ１１ｈ）に入力する電流を検出する手段又は電源電圧を検出する手段を用いる必要がなく、画像形成装置の構造を単純化できる。また、制御装置１００によれば、画像形成装置の構造を単純化できるので、画像形成装置の製造コストを低減することができる。

更に、本実施形態に係る制御装置１００によれば、加熱手段１１に供給する電力を制御することができるので、入力される電源電圧（入力電圧Ｖｉ）が異なっても、定着目標温度Ｔｔからのオーバーシュート量を低減することができる。また、制御装置１００によれば、加熱手段１１に供給する電力を制御することができるので、入力される電源電圧が異なっても、電力不足を防止することができる。

すなわち、本発明の実施形態に係る制御装置１００を搭載した画像形成装置は、加熱手段１１に供給する電力を最適に制御することができるので、画像形成動作の高速化及び装置の立ち上げ時間の短縮化を図ることができる。また、本発明の実施形態に係る制御装置１００を搭載した画像形成装置は、加熱手段１１に供給する電力を最適に制御することができるので、ユーザの利便性を向上することができる。

なお、制御装置１００は、ゼロクロス回路１４Ｃ（算出手段１４）を用いて、交流電源ＰＷのゼロクロス点（交流電圧のゼロ地点）を検出してもよい。また、制御装置１００は、スイッチング制御素子１２Ｓｗ（電力供給手段１２）を用いて、定着ヒータ１１ｈ（加熱手段１１）に供給する電流を位相制御してもよい。すなわち、制御装置１００は、ゼロクロス点から定着ヒータ１１ｈをオンするまでの時間を長く設定し、定着ヒータ１１ｈへの通電時間を短くし、発熱する熱量を減少させることができる。また、制御装置１００は、ゼロクロス点から定着ヒータ１１ｈをオンするまでの時間を短く設定し、定着ヒータ１１ｈへの通電時間を長くし、発熱する熱量を増加させることができる。

ここで、位相制御とは、定着ヒータ１１ｈに電流を供給する際に、定着ヒータ１１ｈに通電する電流を徐々に増加する制御である。制御装置１００は、位相制御によって、定着ヒータ１１ｈに電流を供給するときの初期に生じる突入電流を抑制することができる。すなわち、制御装置１００は、位相制御によって、フリッカ（ちらつき現象）を抑制することができる。

画像形成装置の制御装置の実施例を用いて、本発明を説明する。

（画像形成装置の制御装置の構成）
本発明の実施例に係る画像形成装置の制御装置１００Ｅの概略構成図を図１に示す。図１に示すように、本実施例に係る制御装置１００Ｅの構成は、前述の実施形態に係る画像形成装置の制御装置１００の構成と基本的に同様のため、異なる部分を主に説明する。

本実施例に係る画像形成装置の制御装置１００Ｅは、画像形成装置と外部との情報（電気信号）の入出力を行うＩ／Ｆ手段１５と、画像形成に関する情報を記憶する記憶手段１６とを更に有する。

Ｉ／Ｆ手段１５は、画像形成装置外部と情報の入出力を行なう情報伝達手段又は情報通信手段である。Ｉ／Ｆ手段１５は、画像形成装置の画像形成条件、記録媒体の種類、及び、定着に関する情報（以下、「入力情報Ｉｍ」という。）を画像形成装置外部から画像形成装置に入力する入力手段１５ｉを有する。また、Ｉ／Ｆ手段１５は、検出手段１３が検出した検出結果及び算出手段１４が算出した算出結果など（以下、「出力情報Ｏｒ」という。）を画像形成装置から画像形成装置外部に出力する出力手段１５ｏを有する。

なお、Ｉ／Ｆ手段１５は、公知の技術を用いることができる。

記憶手段１６は、画像形成装置の待機時及び動作中などに、画像形成装置の処理状態に関する情報を記憶する。また、記憶手段１６は、入力情報Ｉｍ及び出力情報Ｏｒを記憶する。更に、記憶手段１６は、定着ヒータ１１ｈの特性（例えばハロゲンヒータの抵抗特性）を記憶してもよい。

なお、記憶手段１６は、公知の技術を用いることができる。

（画像形成装置の概略構成及び画像を形成する動作）
本発明の実施例に係る画像形成装置の概略構成図を図２に示す。図２に示すように、本実施例に係る画像形成装置の構成及び画像を形成する動作は、前述の実施形態に係る画像形成装置の構成等と同様のため、説明を省略する。

（加熱制御の動作）
本発明の実施例に係る画像形成装置の制御装置１００Ｅが、定着器１１８（図２）の加熱を制御する動作を、図３及び図４を用いて説明する。なお、本実施例に係る制御装置１００Ｅが、定着器１１８の加熱を制御する動作は、実施形態で説明した（加熱制御の動作）と基本的な部分は同様のため、異なる部分を主に説明する。

図３に示すように、本実施例に係る制御装置１００Ｅは、加熱手段１１の立ち上げ動作を開始するために、先ず、ステップＳ３０１において、電力供給手段１２を用いて、加熱手段１１への電力の供給（電力供給ステップ）を開始する（図４のｔ０）。開始後、制御装置１００Ｅは、ステップＳ３０２に進む。

ステップＳ３０２において、制御装置１００Ｅは、定着ヒータ１１ｈ（加熱手段１１）の加熱が安定するまで、所定の時間、待機する。具体的には、制御装置１００Ｅは、検出手段１３を用いて、定着ヒータ１１ｈの温度を検出する（検出ステップ）。次いで、制御装置１００Ｅは、入力手段１５ｉによって入力された入力情報Ｉｍ等（入力ステップ）に基づいて、定着ヒータ１１ｈの加熱開始ｔ０から定着ヒータ１１ｈの加熱が安定するとき（図４のｔ１）まで、待機する。これにより、制御装置１００Ｅは、以後のステップにおいて、入力電圧Ｖｉ（又は温度上昇率Ｒｔ）を高精度に算出することができる。

定着ヒータ１１ｈの加熱が安定した後に、制御装置１００Ｅは、ステップＳ３０３に進む。

ここで、所定の時間とは、画像形成装置、加熱手段１１及び／又は定着ヒータ１１ｈの仕様に対応した時間とすることができる。また、所定の時間は、画像形成装置の画像形成条件、記録媒体の種類及び／又は使用するトナーの種類などに対応した時間とすることができる。更に、所定の時間は、実験又は数値計算等で予め定められた時点とすることができる。

なお、制御装置１００Ｅは、入力手段１５ｉによって入力された入力情報Ｉｍに基づいて、上記所定の時間（図４のｔ１）を変更してもよい。これにより、制御装置１００Ｅは、以後のステップにおいて、入力電圧Ｖｉ（又は温度上昇率Ｒｔ）を高精度に算出することができる。

次に、図３のステップＳ３０３において、制御装置１００Ｅは、算出手段１４を用いて、定着ヒータ１１ｈの温度上昇率Ｒｔを算出する（算出ステップ）。具体的には、制御装置１００Ｅは、加熱時間（ｔ２−ｔ１）に対する平均の温度上昇率Ｒｔを算出する。

なお、制御装置１００Ｅは、入力手段１５ｉによって入力された入力情報Ｉｍに基づいて、上記ｔ２を変更してもよい。これにより、制御装置１００Ｅは、温度上昇率Ｒｔを高精度に算出することができる。

その後、制御装置１００Ｅは、ステップＳ３０４に進む。

ステップＳ３０４において、制御装置１００Ｅは、算出手段１４を用いて、算出した温度上昇率Ｒｔに基づいて、入力電圧Ｖｉを算出する（算出ステップ）。ここで、算出手段１４が入力電圧Ｖｉを算出する動作は、実施形態に係る制御手段１００の算出手段１４の動作と同様のため、説明を省略する。

また、制御装置１００Ｅは、算出した入力電圧Ｖｉ（及び温度上昇率Ｒｔ）を記憶手段１６に記憶する（算出結果記憶ステップ）。これにより、制御装置１００Ｅは、次回の定着ヒータ１１ｈ（加熱手段１１）の立ち上げ動作時において、記憶した入力電圧Ｖｉ（及び／又は温度上昇率Ｒｔ）を用いることができる。このため、制御装置１００Ｅは、次回の定着ヒータ１１ｈ（加熱手段１１）の立ち上げ動作時において、入力電圧Ｖｉを算出する時間（及び負荷）を短縮（低減）することができる。

その後、制御装置１００Ｅは、ステップＳ３０５に進む。

ステップＳ３０５において、制御装置１００Ｅは、算出した入力電圧Ｖｉが１００Ｖ以下であるか否かを判断する。その後、制御装置１００Ｅは、算出した入力電圧Ｖｉが１００Ｖ以下の場合（例えば図４のＬ１の場合）には、ステップＳ３０６に進む。それ以外の場合（例えば図４のＬ２の場合）には、ステップＳ３０７に進む。

ステップＳ３０６において、制御装置１００Ｅは、加熱手段１１の温度が制御開始温度Ｔｄに達したときに、デューティＤｔを例えば１００％で定着ヒータ１１ｈを加熱する（電力供給ステップ）。

次いで、制御装置１００Ｅは、所定の時間経過後に定着ヒータ１１ｈの加熱を停止して（又は、一定温度で加熱を維持して）、定着ヒータ１１ｈ（加熱手段１１）の立ち上げ動作を終了する。ここで、所定の時間とは、検出手段１３が検出した加熱手段１１の温度に基づく時間としてもよい。また、所定の時間は、実験又は数値計算等で予め定められた温度とすることができる。更に、制御装置１００Ｅは、検出手段１３が検出した加熱手段１１の温度が定着目標温度Ｔｔになったときに、定着ヒータ１１ｈ（加熱手段１１）の立ち上げ動作を終了してもよい。

以上により、本発明の実施例に係る画像形成装置の制御装置１００Ｅによれば、最適なデューティＤｔで定着ヒータ１１ｈを加熱することができるので、加熱手段１１（定着ヒータ１１ｈ）の立ち上げ時間を短縮することができる。

また、本実施例に係る制御装置１００Ｅによれば、最適なデューティＤｔで定着ヒータ１１ｈを加熱することができるので、（例えば図４のＬ１に示すように）入力電圧Ｖｉに対応した最適な電力で加熱手段１１を加熱することができる。すなわち、本実施例に係る制御装置１００Ｅは、最適なデューティＤｔで定着ヒータ１１ｈを加熱することができるので、加熱手段１１を短時間で加熱することができる。

一方、図３のステップＳ３０７において、制御装置１００Ｅは、算出手段１４が算出した入力電圧Ｖｉに基づいて、加熱手段１１の目標加熱温度Ｔｔに対応するデューティＤｔを算出する（算出ステップ）。具体的には、算出手段１４は、デューティＤｔを１００％から減算して、加熱手段１１が目標加熱温度Ｔｔに漸近するように加熱される電力量となるデューティＤｔを算出する。すなわち、算出手段１４は、１００Ｖを越える入力電圧Ｖｉが入力されているため、オーバーシュート量（図４のＬ２の目標加熱温度Ｔｔを超える部分）を低減するデューティＤｔを算出する。

なお、算出手段１４は、記憶手段１６に記憶している定着ヒータ１１ｈの特性（例えばハロゲンヒータの抵抗特性）を更に用いて、加熱手段１１の目標加熱温度Ｔｔに対応するデューティＤｔを算出してもよい。

次に、制御装置１００Ｅは、加熱手段１１の温度が制御開始温度Ｔｄに到達したときに、電力供給手段１２を用いて、算出したデューティＤｔに対応する電力を加熱手段１１に供給する（電力供給ステップ）。このとき、制御装置１００Ｅは、供給された電力を用いて、定着ヒータ１１ｈを加熱する。

これにより、本発明の実施例に係る画像形成装置の制御装置１００Ｅによれば、定着ヒータ１１ｈの立ち上げ時に異なる入力電圧Ｖｉが入力されても、加熱手段１１の目標加熱温度Ｔｔに対応するデューティＤｔで定着ヒータ１１ｈに電力を供給することができる。

また、本実施例に係る制御装置１００Ｅによれば、加熱手段１１の目標加熱温度Ｔｔに対応するデューティＤｔで定着ヒータ１１ｈに電力を供給することができるので、定着ヒータ１１ｈの加熱温度のオーバーシュートを低減することができる。

更に、本実施例に係る制御装置１００Ｅによれば、加熱手段１１の温度が制御開始温度Ｔｄに到達したときに、定着ヒータ１１ｈのデューティＤｔを最適に制御することによって、目標加熱温度Ｔｔからのオーバーシュート量を低減することができる。すなわち、本実施例に係る制御装置１００Ｅによれば、効率良く加熱手段１１（定着ヒータ１１ｈ）を立ち上げる（加熱する）ことができる。

なお、交流商用電源の電源電圧（入力電圧Ｖｉ）は、１００Ｖ系で電圧範囲が８５Ｖ〜１４０Ｖである。また、交流商用電源は、電源事情（不安定性）や使用状態などによって、電源電圧の電圧値が変化する場合がある。このため、本発明の実施例に係る画像生成装置の制御装置１００Ｅは、記憶手段１６を用いて、使用する交流商用電源の電圧値を記憶してもよい。これにより、制御装置１００Ｅは、記憶している電圧値を用いて、加熱手段１１の目標加熱温度Ｔｔに対応するデューティＤｔを算出することができる。

以上より、本発明の実施例に係る画像形成装置の制御装置１００Ｅは、実施形態に係る画像形成装置の制御装置１００と同様の効果を得ることができる。

以上により、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明は、上述した実施形態及び実施例に制限されるものではない。また、本発明は、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変形又は変更することが可能である。

１００，１００Ｅ： 制御装置
１１ ： 加熱手段
１２ ： 電力供給手段
１３ ： 検出手段
１４ ： 算出手段
１５ｉ： 入力手段
１６ ： 記憶手段
Ｒｔ ： 温度上昇率
Ｔｄ ： 制御開始温度（所定の温度）
Ｔｔ ： 目標加熱温度（定着目標温度）
ｔ１ ： 加熱が安定する時間（所定の時間）
Ｖｉ ： 入力電圧（電源電圧）
Ｄｔ ： デューティ（加熱する時間，点灯をオンオフする時間比）

特開２００６−３９０２７号公報

Claims (10)

1. トナー像を記録媒体に定着する画像形成装置の制御装置であって、
   前記記録媒体を加熱する加熱手段と、
   前記加熱手段に電力を供給する電力供給手段と、
   前記加熱手段の温度を検出する検出手段と、
   検出した前記加熱手段の温度に基づいて、該加熱手段の温度上昇率を算出する算出手段と
   を有し、
   前記算出手段は、算出した前記温度上昇率に基づいて、前記画像形成装置に入力された入力電圧を算出し、
   前記電力供給手段は、算出した前記入力電圧に基づいて、前記加熱手段に供給する前記電力を制御する、
   ことを特徴とする画像形成装置の制御装置。
2. 前記算出手段は、算出した前記入力電圧に基づいて、前記加熱手段の目標加熱温度に対応するデューティを算出し、
   前記電力供給手段は、前記加熱手段が前記目標加熱温度より低い所定の温度に達したときから、算出した前記デューティに基づく前記電力を前記加熱手段に供給する、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置の制御装置。
3. 前記算出手段は、前記加熱手段の加熱開始から所定の時間経過後に、前記温度上昇率を算出する、
   ことを特徴とする、請求項２に記載の画像形成装置の制御装置。
4. 定着に関する情報を入力する入力手段を更に有し、
   前記算出手段は、入力された前記定着に関する情報に基づいて、前記所定の温度及び前記所定の時間を決定する、
   ことを特徴とする、請求項３に記載の画像形成装置の制御装置。
5. 算出した前記温度上昇率及び前記入力電圧の値を記憶する記憶手段を更に有し、
   前記電力供給手段は、前記記憶手段に記憶されている前記温度上昇率及び前記入力電圧を用いて、前記加熱手段に供給する前記電力を制御する、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置の制御装置。
6. トナー像を記録媒体に定着するために、加熱手段に電力を供給する電力供給ステップと、
   前記電力を供給された前記加熱手段の発熱によって、前記記録媒体を加熱する加熱ステップと、
   該加熱手段の温度を検出する検出ステップと、
   検出した前記温度に基づいて、該加熱手段の温度上昇率を算出する算出ステップと
   を含む画像形成装置の制御方法であって、
   前記算出ステップは、算出した前記温度上昇率に基づいて、前記画像形成装置に入力された入力電圧を算出し、
   前記電力供給ステップは、算出した前記入力電圧に基づいて、前記加熱手段に供給する前記電力を制御する、
   ことを特徴とする画像形成装置の制御方法。
7. 前記算出ステップは、算出した前記入力電圧に基づいて、前記加熱手段の目標加熱温度に対応するデューティを算出し、
   前記電力供給ステップは、前記加熱手段が前記目標加熱温度より低い所定の温度に達したときから、算出した前記デューティに基づく前記電力を該加熱手段に供給する、
   ことを特徴とする、請求項６に記載の画像形成装置の制御方法。
8. 前記算出ステップは、前記加熱手段の加熱開始から所定の時間経過後に、前記温度上昇率を算出する、
   ことを特徴とする、請求項７に記載の画像形成装置の制御方法。
9. 定着に関する情報を入力する入力ステップを更に含み、
   前記算出ステップは、入力された前記定着に関する情報に基づいて、前記所定の温度及び前記所定の時間を決定する、
   ことを特徴とする、請求項８に記載の画像形成装置の制御方法。
10. 前記算出ステップは、算出した前記温度上昇率及び前記入力電圧の値を記憶する算出結果記憶ステップを含み、
    前記電力供給ステップは、記憶された前記温度上昇率及び前記入力電圧を用いて、前記加熱手段に供給する前記電力を制御する、
    ことを特徴とする、請求項６に記載の画像形成装置の制御方法。

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