JP2015052651A - 定着装置、画像形成装置及び定着処理制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】温度維持用のＡＣヒータ及び定着用のＤＣヒータを備える定着装置において、印刷処理中に定着ローラの温度を維持しつつ、フリッカの発生を低減させること。【解決手段】定着装置の動作中において常に温度維持用のＡＣヒータに電力を供給するとともに、定着ローラの温度が画像を定着可能な定着温度よりも低い制御温度になるようＡＣヒータへの電力の供給を制御し、用紙において定着させるべき画像が存在する画像領域に対する定着処理以外においては、定着ローラの温度が定着温度よりも低く制御温度よりも高い基準温度になるよう定着用のＤＣヒータへの電力の供給を制御し、画像領域に対する定着処理においては、定着ローラの温度が定着温度になるようＤＣヒータへの電力の供給を制御する。【選択図】図７

Description

本発明は、定着装置、画像形成装置及び定着処理制御方法に関し、特に、定着処理のための温度制御に関する。

近年、情報の電子化が推進される傾向にあり、電子化された情報の出力に用いられるプリンタやファクシミリ及び書類の電子化に用いるスキャナ等の画像処理装置は欠かせない機器となっている。このような画像処理装置は、撮像機能、画像形成機能及び通信機能等を備えることにより、プリンタ、ファクシミリ、スキャナ、複写機として利用可能なＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ：複合機）として構成されることが多い。

このような画像処理装置のうち、電子化された書類の出力に用いられる画像形成装置においては、電子写真方式の画像形成装置が広く用いられている。電子写真方式の画像形成装置においては、感光体を露光することにより静電潜像を形成し、トナー等の顕色剤を用いてその静電潜像を現像してトナー画像を形成し、そのトナー画像を用紙に転写し、その用紙に熱及び圧力を加えることによりトナーを溶融させて用紙に定着させることによって紙出力を行う。

このような電子写真方式の画像形成装置において、用紙に対するトナー定着処理を行うための定着ローラには、ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）ヒータ及びＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）ヒータが備えられているものがある。ＤＣヒータは、用紙において定着させるべきトナー画像が存在する画像領域に密着する定着ローラの領域の温度を、用紙のトナーを溶融定着可能な温度（以降、「定着温度」とする）にするために定着ローラを加熱する定着用ヒータである。ＡＣヒータは、用紙において定着させるべきトナー画像が存在しない非画像領域に密着する定着ローラの領域や、複数の用紙に印刷する場合の用紙と用紙との間における定着ローラの領域の温度を、ＤＣヒータによる定着ローラの加熱により定着温度に達しやすくするよう予め定められた温度（以降、「基準温度」とする）に維持しておくために定着ローラを加熱する温度維持用ヒータである。

このようなＡＣヒータに電力を供給する電源の入力電圧が変動してＡＣヒータの出力電力が変動することにより、定着ローラの温度が基準温度よりも高くなることがあり、その場合は、ＡＣヒータの電源をオフにして定着ローラの温度が下がるようにし、それにより温度が下がりすぎた場合は、電源を再度オンにして定着ローラの温度が基準温度になるように定着ローラを加熱する。このように、ＡＣヒータの電源のオン／オフを繰り返すことにより、定着温度にまで加熱する場合以外において定着ローラの温度が基準温度になるようＡＣヒータの出力が制御されている。

また、定着ローラに出力電力が異なるメインヒータ及びサブヒータ（メインヒータ出力電力がサブヒータの出力電力よりも高いとする）を備え、定着ローラが目標温度に昇温してから定着処理工程が開始されるまでの待機工程において、点灯（電源オン）時間の消灯（電源オフ）時間に対する比率（点灯率）に基づいてサブヒータの電源のオン／オフを繰り返すことにより、定着ローラの目標温度を維持する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

しかしながら、上述のように温度維持用ヒータであるＡＣヒータの電源のオン／オフを繰り返すと、突入電流が発生しやすくなり、突入電流の影響により出力電力の大幅な変動が生じフリッカが悪化する場合がある。また、特許文献１に開示された技術においても、点灯率に基づいてサブヒータの電源のオン／オフが繰り返されるので、同様の問題が起こり得る。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、温度維持用のＡＣヒータ及び定着用のＤＣヒータを備える定着装置において、印刷処理中に定着ローラの温度を維持しつつ、フリッカの発生を低減させることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、定着部により記録媒体に画像を定着させる定着装置であって、電力を供給することにより発熱し、前記記録媒体において定着させるべき画像が存在する画像領域に対して定着処理を行う際に、前記定着部の温度が前記画像領域に画像を定着可能な定着温度になるよう前記定着部を加熱する定着用加熱部と、電力を供給することにより発熱し、前記定着部の温度が予め定められた温度であって前記定着温度よりも低い制御温度に維持されるよう前記定着部を加熱する温度維持用加熱部と、前記温度維持用加熱部への交流電力の供給を制御する温度維持用電力制御部と、前記定着用加熱部への直流電力の供給を制御する定着用加電力制御部とを含み、前記温度維持用電力制御部は、前記定着装置の動作中において常に前記温度維持用加熱部に電力を供給するとともに、前記定着部の温度が前記制御温度になるよう前記温度維持用加熱部への電力の供給を制御し、前記定着用電力制御部は、前記画像領域に対する定着処理以外においては、前記定着部の温度が前記定着温度よりも低く前記制御温度よりも高い基準温度になるよう前記定着用加熱部への電力の供給を制御し、前記画像領域に対する定着処理においては、前記定着部の温度が前記定着温度になるよう前記定着用加熱部への電力の供給を制御することを特徴とする。

また、本発明の他の態様は、画像形成装置であって、本発明の一態様を示す上記定着装置を含む。

また、本発明の更に他の態様は、定着部により記録媒体に画像を定着させる定着装置における定着処理制御方法であって、前記定着装置は、電力を供給することにより発熱し、前記記録媒体において定着させるべき画像が存在する画像領域に対して定着処理を行う際に、前記定着部の温度が前記画像領域に画像を定着可能な定着温度になるよう前記定着部を加熱する定着用加熱部と、電力を供給することにより発熱し、前記定着部の温度が予め定められた温度であって前記定着温度よりも低い制御温度に維持されるよう前記定着部を加熱する温度維持用加熱部とを含み、前記定着装置の動作中において常に前記温度維持用加熱部に交流電力を供給するとともに、前記定着部の温度が前記制御温度になるよう前記温度維持用加熱部への交流電力の供給を制御し、前記画像領域に対する定着処理以外においては、前記定着部の温度が前記定着温度よりも低く前記制御温度よりも高い基準温度になるよう前記定着用加熱部への直流電力の供給を制御し、前記画像領域に対する定着処理においては、前記定着部の温度が前記定着温度になるよう前記定着用加熱部への直流電力の供給を制御することを特徴とする。

本発明によれば、温度維持用のＡＣヒータ及び定着用のＤＣヒータを備える定着装置において、印刷処理中に定着ローラの温度を維持しつつ、フリッカの発生を低減させることができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の機能構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るプリントエンジンの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の構成を示す図である。 定着装置へ搬送される用紙に対する従来の加熱態様を示す図である。 本発明の実施形態に係るエンジン制御部の機能構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る定着ローラに対する温度制御動作例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る定着装置へ搬送される用紙に対する加熱態様を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態においては、複合機（ＭＦＰ：Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）としての画像形成装置を例として説明する。本実施形態に係る画像形成装置は、電子写真方式による画像形成装置であり、温度維持用のＡＣヒータ及び定着用のＤＣヒータを備える定着装置を有する。

図１は、本実施形態に係る画像形成装置１のハードウェア構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１は、一般的なサーバやＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等の情報処理端末と同様の構成に加えて、画像形成を実行するエンジンを有する。即ち、本実施形態に係る画像形成装置１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１２、エンジン１３、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）１４及びＩ／Ｆ１５、ＰＳＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｕｎｉｔ）１８がバス１９を介して接続されている。また、Ｉ／Ｆ１５にはＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）１６及び操作部１７が接続されている。

ＣＰＵ１０は演算手段であり、画像形成装置１全体の動作を制御する。ＲＡＭ１１は、情報の高速な読み書きが可能な揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ１０が情報を処理する際の作業領域として用いられる。ＲＯＭ１２は、読み出し専用の不揮発性記憶媒体であり、ファームウェア等のプログラムが格納されている。エンジン１３は、画像形成装置１において実際に画像形成を実行する機構である。

ＨＤＤ１４は、情報の読み書きが可能な不揮発性の記憶媒体であり、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）や各種の制御プログラム、アプリケーション・プログラム等が格納されている。Ｉ／Ｆ１５は、バス１９と各種のハードウェアやネットワーク等を接続し制御する。ＬＣＤ１６は、ユーザが画像形成装置１の状態を確認するための視覚的ユーザインタフェースである。操作部１７は、キーボードやマウス等、ユーザが画像形成装置１に情報を入力するためのユーザインタフェースである。ＰＳＵ１８は、電力供給装置であり、後述する温度維持用ヒータ及び定着用ヒータに対して電力を供給する。

このようなハードウェア構成において、ＲＯＭ１２やＨＤＤ１４若しくは図示しない光学ディスク等の記録媒体に格納されたプログラムがＲＡＭ１１に読み出され、ＣＰＵ１０の制御に従って動作することにより、ソフトウェア制御部が構成される。このようにして構成されたソフトウェア制御部と、ハードウェアとの組み合わせによって、本実施形態に係る画像形成装置１の機能を実現する機能ブロックが構成される。

次に、図２を参照して、本実施形態に係る画像形成装置１の機能構成について説明する。図２は、本実施形態に係る画像形成装置１の機能構成を示すブロック図である。図２に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１は、コントローラ１００、ＡＤＦ（Ａｕｔｏ Ｄｏｃｕｍｅｎｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ：原稿自動搬送装置）１１０、スキャナユニット１１１、排紙トレイ１１２、ディスプレイパネル１１３、給紙テーブル１１４、プリントエンジン２、排紙トレイ１１５及びネットワークＩ／Ｆ１１６を有する。

また、コントローラ１００は、主制御部１０１、エンジン制御部１３０、入出力制御部１０２、画像処理部１０３及び操作表示制御部１０４を有する。図２に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１は、スキャナユニット１１１、プリントエンジン２を有する複合機として構成されている。尚、図２においては、電気的接続を実線の矢印で示しており、用紙の流れを破線の矢印で示している。

ディスプレイパネル１１３は、画像形成装置１の状態を視覚的に表示する出力インタフェースであると共に、タッチパネルとしてユーザが画像形成装置１を直接操作し若しくは画像形成装置１に対して情報を入力する際の入力インタフェース（操作部）でもある。ネットワークＩ／Ｆ１１６は、画像形成装置１がネットワークを介して他の機器と通信するためのインタフェースであり、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）やＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）インタフェースが用いられる。

コントローラ１００は、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせによって構成される。具体的には、ＲＯＭ１２や不揮発性メモリ並びにＨＤＤ１４や光学ディスク等の不揮発性記録媒体に格納されたファームウェア等の制御プログラムが、ＲＡＭ１１等の揮発性メモリ（以下、メモリ）にロードされ、ＣＰＵ１０の制御に従って構成されるソフトウェア制御部と集積回路などのハードウェアとによってコントローラ１００が構成される。コントローラ１００は、画像形成装置１全体を制御する制御部として機能する。

主制御部１０１は、コントローラ１００に含まれる各部を制御する役割を担い、コントローラ１００の各部に命令を与える。エンジン制御部１３０は、プリントエンジン２やスキャナユニット１１１等を制御若しくは駆動する駆動手段としての役割を担う。また、エンジン制御部１３０は、プリントエンジン２に含まれる定着装置における温度維持用ヒータ及び定着用ヒータを制御する機能を含む。エンジン制御部１３０の詳細な機能については後に詳述する。

入出力制御部１０２は、ネットワークＩ／Ｆ１１６を介して入力される信号や命令を主制御部１０１に入力する。また、主制御部１０１は、入出力制御部１０２を制御し、ネットワークＩ／Ｆ１１６を介して他の機器にアクセスする。

画像処理部１０３は、主制御部１０１の制御に従い、入力された印刷ジョブに含まれる印刷情報に基づいて描画情報を生成する。この描画情報とは、画像形成部であるプリントエンジン２が画像形成動作において形成すべき画像を描画するための情報である。また、印刷ジョブに含まれる印刷情報とは、ＰＣ等の情報処理装置にインストールされたプリンタドライバによって画像形成装置１が認識可能な形式に変換された画像情報である。操作表示制御部１０４は、ディスプレイパネル１１３に情報表示を行い若しくはディスプレイパネル１１３を介して入力された情報を主制御部１０１に通知する。

画像形成装置１がプリンタとして動作する場合は、まず、入出力制御部１０２がネットワークＩ／Ｆ１１６を介して印刷ジョブを受信する。入出力制御部１０２は、受信した印刷ジョブを主制御部１０１に転送する。主制御部１０１は、印刷ジョブを受信すると、画像処理部１０３を制御して、印刷ジョブに含まれる印刷情報に基づいて描画情報を生成させる。

画像処理部１０３によって描画情報が生成されると、エンジン制御部１３０は、生成された描画情報に基づき、給紙テーブル１１４から搬送される用紙に対して画像形成を実行する。即ち、プリントエンジン２が画像形成部として機能する。プリントエンジン２によって画像形成が施された文書は排紙トレイ１１５に排紙される。

画像形成装置１がスキャナとして動作する場合は、ユーザによるディスプレイパネル１１３の操作若しくはネットワークＩ／Ｆ１１６を介して外部のＰＣ等から入力されるスキャン実行指示に応じて、操作表示制御部１０４若しくは入出力制御部１０２が主制御部１０１にスキャン実行信号を転送する。主制御部１０１は、受信したスキャン実行信号に基づき、エンジン制御部１３０を制御する。

エンジン制御部１３０は、ＡＤＦ１１０を駆動し、ＡＤＦ１１０にセットされた撮像対象原稿をスキャナユニット１１１に搬送する。また、エンジン制御部１３０は、スキャナユニット１１１を駆動し、ＡＤＦ１１０から搬送される原稿を撮像する。また、ＡＤＦ１１０に原稿がセットされておらず、スキャナユニット１１１に直接原稿がセットされた場合、スキャナユニット１１１は、エンジン制御部１３０の制御に従い、セットされた原稿を撮像する。即ち、スキャナユニット１１１が撮像部として動作する。

撮像動作においては、スキャナユニット１１１に含まれるＣＣＤ等の撮像素子が原稿を光学的に走査し、光学情報に基づいて生成された撮像情報が生成される。エンジン制御部１３０は、スキャナユニット１１１が生成した撮像情報を画像処理部１０３に転送する。画像処理部１０３は、主制御部１０１の制御に従い、エンジン制御部１３０から受信した撮像情報に基づき画像情報を生成する。画像処理部１０３が生成した画像情報はＨＤＤ１４等の画像形成装置１に装着された記憶媒体に保存される。即ち、スキャナユニット１１１、エンジン制御部１３０及び画像処理部１０３が連動して、原稿読み取り部として機能する。

画像処理部１０３によって生成された画像情報は、ユーザの指示に応じてそのままＨＤＤ１４等に格納され若しくは入出力制御部１０２及びネットワークＩ／Ｆ１１６を介して外部の装置に送信される。即ち、ＡＤＦ１１０及びエンジン制御部１３０が画像入力部として機能する。

また、画像形成装置１が複写機として動作する場合は、エンジン制御部１３０がスキャナユニット１１１から受信した撮像情報若しくは画像処理部１０３が生成した画像情報に基づき、画像処理部１０３が描画情報を生成する。その描画情報に基づいてプリンタ動作の場合と同様に、エンジン制御部１３０がプリントエンジン２を駆動する。

次に、プリントエンジン２の構成を、図３を参照して説明する。図３に示すように、本実施形態に係るプリントエンジン２は、無端状移動手段である搬送ベルト２０１に沿って各色の感光体ドラム２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃ、２０２Ｋ（以降、総じて感光体ドラム２０２とする）が並べられた構成を備えるものであり、所謂タンデムタイプといわれるものである。すなわち、給紙テーブル１１４から給紙される用紙（記録媒体の一例）に転写するための中間転写画像が形成される中間転写ベルトである搬送ベルト２０１に沿って、この搬送ベルト２０１の搬送方向の上流側から順に、複数の感光体ドラム２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃ、２０２Ｋが配列されている。

各色の感光体ドラム２０２の表面においてトナーにより現像された各色の画像が、搬送ベルト２０１に重ね合わせられて転写されることによりフルカラーの画像が形成される。そのようにして搬送ベルト２０１上に形成されたフルカラー画像は、図中に破線で示す用紙の搬送経路と最も接近する位置において、転写ローラ２０３の機能により、経路上を搬送されてきた用紙の紙面上に転写される。

紙面上に画像が形成された用紙は更に搬送され、定着装置３にて画像を定着させた後、排紙トレイ１１５に排出される。また、両面印刷の場合、片面上に画像が形成されて定着された用紙は反転パス２０４に搬送され、反転された上で再度転写ローラ２０３の転写位置に搬送される。

次に、本実施形態に係る定着装置３について説明する。図４は、本実施形態に係る定着装置３の構成を例示する図である。図４に示すように、本実施形態に係る定着装置３は、定着ローラ３０１、加圧ローラ３０２、温度維持用ヒータ３０３、定着用ヒータ３０４及び温度測定器３０５を含む。

定着ローラ（定着部）３０１の内部には、温度維持用ヒータ３０３及び定着用ヒータ３０４が配置されている。温度維持用ヒータ３０３は、定着ローラ３０１を予め定められた温度になるよう加熱するＡＣヒータである。定着用ヒータ３０４は、定着ローラ３０１を、温度維持用ヒータ３０３により維持されている温度からさらに昇温させて、定着ローラ３０１に密着する用紙にトナーが溶融定着可能な温度になるよう加熱するＤＣヒータである。

これらのヒータは、ＰＳＵ１８から電力が供給されて発熱することにより、定着ローラ３０１を加熱する。すなわち、温度維持用ヒータ３０３は、電力を供給することにより発熱し、定着ローラ３０１を加熱する温度維持用加熱部であり、定着用ヒータ３０４は、電力を供給することにより発熱し、定着ローラ３０１を加熱する定着用加熱部である。温度測定器３０５は、サーモパイルアレイ等であり、定着ローラ３０１の温度を測定する。

エンジン制御部１３０は、画像処理部１０３から入力された描画情報及び温度測定器３０５により測定された温度情報に基づいて、温度維持用ヒータ３０３及び定着用ヒータ３０４による定着ローラ３０１の加熱処理を制御する。このようにエンジン制御部１３０に制御された温度維持用ヒータ３０３及び定着用ヒータ３０４により加熱された定着ローラ３０１を介して、トナー画像が転写されて定着装置３に搬送された用紙が加熱されるとともに、加圧ローラ３０２により圧力が加えられることで、用紙に転写されたトナー画像が定着する。

ここで、このような定着装置３へ搬送される用紙に対する従来の加熱態様を説明する。図５は、定着装置３へ搬送される用紙に対する従来の加熱態様を例示する図である。図５に示すように、例えば、定着用ヒータ３０４は、紙面上に画像が形成された用紙の搬送方向に垂直な定着ローラ３０１の幅方向、すなわち用紙の主走査方向に並設された複数（図５においては８個）の加熱素子から構成されるものとする。複数の加熱素子それぞれは、定着ローラ３０１を独立して局所的に加熱可能であり、エンジン制御部１３０は、画像処理部１０３から入力された描画情報に基づいて、複数の加熱素子それぞれを個別に制御する。

この場合、定着ローラ３０１は、用紙の搬送方向（図５に示す矢印方向）に直交する方向において、８個の加熱素子がそれぞれ加熱可能な８個の領域に分割されて、定着用ヒータ３０４の各加熱素子により加熱される。すなわち、図５に示すように、搬送される用紙は、定着ローラ３０１の８個の領域に合わせて、主走査方向において８個の領域Ａ〜Ｈに分割されることになる。

このように分割された各領域は、描画情報に基づいて、転写されたトナー画像が存在する領域（以降、「画像領域」とする）とトナー画像が存在しない領域（以降、「非画像領域」とする）とに分類することができる。例えば、図５に示した用紙においては、斜線でハッチングされた領域を画像領域、それ以外の領域を非画像領域に分類することができる。

エンジン制御部１３０は、描画情報に基づいて、上述のように用紙の分割領域を画像領域及び非画像領域に分類し、定着ローラ３０１に密着する用紙の領域が非画像領域に分類されている場合、定着ローラ３０１の温度が予め定められた温度（以降、「基準温度」とする）を維持するよう温度維持用ヒータ３０３を制御する。また、エンジン制御部１３０は、定着ローラ３０１に密着する用紙の領域が画像領域に分類されている場合、その領域に対応する定着ローラ３０１の領域の温度が、トナー溶融定着可能な温度（以降、「定着温度」とする）になるよう定着用ヒータ３０４のこの領域に対応する加熱素子を制御する。

例えば、図５には、温度測定器３０５により測定された用紙の領域Ｄに対応する定着ローラ３０１の領域の温度が示されている。図５に示すように、用紙の領域Ｄにおいては、搬送されている２枚の用紙にそれぞれ３箇所の画像領域が存在する。これらの画像領域が定着ローラ３０１に密着したタイミングで、図５に示すように定着用ヒータ３０４の用紙の領域Ｄに対応する加熱素子がオンにされ、用紙の領域Ｄに対応する定着ローラ３０１の領域の温度が定着温度へ昇温されている。なお、用紙の領域Ｄ以外の領域では、図５に示した搬送されている２枚の用紙にそれぞれ存在する１箇所の画像領域が定着ローラ３０１に密着したタイミングで、用紙の各領域に対応する定着用ヒータ３０４の各加熱素子がオンにされ、用紙の各領域に対応する定着ローラ３０１の領域の温度が同様に定着温度へ昇温される。また、以下、上述のように定着用ヒータ３０４の各加熱素子により定着ローラ３０１の対応する領域を加熱する場合であっても、単に定着用ヒータ３０４により定着ローラ３０１を加熱すると記載する場合があるが、実際には各加熱素子により定着ローラ３０１の各領域を加熱しているものとする。

上述したように、非画像領域が定着ローラ３０１に密着したタイミングでは、定着ローラ３０１の温度が基準温度を維持するように、温度維持用ヒータ３０３が制御されている。その際、温度維持用ヒータ３０３に電力を供給しているＰＳＵ１８からの入力電圧が変動すると、温度維持用ヒータ３０３の出力電力が変動し、発熱量にも変動が生じる。例えば、図５に示すように、基準温度を維持する場合において、温度維持用ヒータ３０３の電源をオンにしていると、基準温度よりも温度が上昇していく場合がある。基準温度よりも温度が上昇すると、温度維持用ヒータ３０３の電源をオフにして定着ローラ３０１を加熱しないようにすることで、温度が下降し基準温度へと近づく。また、温度維持用ヒータ３０３の電源をオフにしていると、今度は基準温度よりも温度が下降していくので、温度維持用ヒータ３０３の電源を再度オンにして、基準温度に近づくよう定着ローラ３０１を加熱する。

このように、従来は、エンジン制御部１３０は、温度維持用ヒータ３０３の電源のオン／オフを繰り返して、定着ローラ３０１の温度を基準温度に維持するように制御している。なお、図５に示すように、複数の用紙が印刷される場合、用紙と用紙との間（以降、「紙間」とする）、すなわち印刷中に定着ローラ３０１に用紙が密着していないタイミングにおいても、非画像領域における温度維持用ヒータ３０３の制御と同様の制御がなされている。

しかしながら、温度維持用ヒータ３０３であるＡＣヒータは、電源のオン／オフによる突入電流が発生しやすいので、上述した従来の制御では、温度維持用ヒータ３０３の電源のオン／オフを繰り返すことにより発生する突入電流の影響でフリッカが悪化する場合がある。本実施形態に係る要旨は、このような定着装置において、定着ローラ３０１の温度を予め定められた温度に維持しつつ、フリッカの発生を低減させることにある。以下、本実施形態に係る構成として、エンジン制御部１３０の機能のうち定着ローラ３０１の温度制御に係る機能構成を説明する。

図６は、本実施形態に係るエンジン制御部１３０の機能のうち定着ローラ３０１の温度制御に係る機能構成を例示する図である。図６に示すように、本実施形態に係るエンジン制御部１３０は、温度維持用ヒータ制御部１３１、温度測定部１３２及び定着用ヒータ制御部１３３を含む。

温度維持用ヒータ制御部１３１は、主制御部１０１からの画像形成命令を受けると、温度維持用ヒータ３０３の電源をオンにして、定着ローラ３０１の温度が基準温度よりも予め定められた温度低い温度（以降、「制御温度」とする）を維持するよう温度維持用ヒータ３０３の出力を制御する。すなわち、温度維持用ヒータ制御部１３１は、温度維持用ヒータ３０３であるＡＣヒータへの交流電力の供給を制御する温度維持用電力制御部として機能する。基準温度よりも予め定められた温度低い温度とは、例えば、基準温度から定着用ヒータ３０４の最小出力で上げられる温度を引いた温度である。温度維持用ヒータ制御部１３１は、主制御部１０１から受けた画像形成命令に基づく画像形成処理が終了するまで（すなわち、定着装置３の動作中等）、温度維持用ヒータ３０３の電源をオンに維持し続ける。

温度測定部１３２は、温度測定器３０５を用いて、定着ローラ３０１の温度を測定して、定着用ヒータ制御部１３３に対して出力する。定着用ヒータ制御部１３３は、画像処理部１０３から入力された描画情報及び温度測定部１３２から入力された定着ローラ３０１の温度情報に基づいて、定着ローラ３０１の温度が所望の温度となるよう定着用ヒータ３０４の出力を制御する。

具体的には、定着用ヒータ制御部１３３は、入力された描画情報に基づいて、画像が転写された用紙における領域を画像領域と非画像領域とに分類する。定着用ヒータ制御部１３３は、定着用ヒータ３０４の電源をオンにして（すでにオンである場合はオンのままにしておき）、画像領域が定着ローラ３０１に密着するタイミングで、定着ローラ３０１の温度が入力された温度情報が示す温度から定着温度に昇温させるよう定着用ヒータ３０４の出力を制御する。

また、定着用ヒータ制御部１３３は、画像領域が定着ローラ３０１に密着するタイミング以外においては、定着ローラ３０１の温度が基準温度に維持されるよう定着用ヒータ３０４を制御する。すなわち、定着用ヒータ制御部１３３は、定着用ヒータ３０４であるＤＣヒータへの直流電力の供給を制御する定着用電力制御部として機能する。上述したように、温度維持用ヒータ３０３は、温度維持用ヒータ制御部１３１からの制御により、画像形成処理中は定着ローラ３０１の温度が基準温度よりも低い制御温度になるよう電源がオンにされたまま維持されている。そのため、定着用ヒータ３０４により、定着ローラ３０１の温度を制御温度から基準温度へ昇温させて、基準温度を維持する。

また本実施形態においても、従来の場合と同様、ＰＳＵ１８からの入力電圧が変動することにより、温度維持用ヒータ３０３の出力電力が変動して、定着ローラ３０１の温度が基準温度よりも高くなる場合があり得る。温度測定部１３２から入力された温度情報が示す温度が基準温度よりも高い場合、定着用ヒータ制御部１３３は、定着用ヒータ３０４の電源をオフにして（電力の供給を停止して）定着ローラ３０１の温度を下降させて基準温度に近づけ、基準温度よりも低くなった場合は、定着用ヒータ３０４の電源を再度オンにして（電力の供給を再開して）定着ローラ３０１の温度を昇温させて基準温度に近づける。なお、定着用ヒータ３０４はＤＣヒータであり、ＡＣヒータである温度維持用ヒータ３０３よりも突入電流が発生しにくいので、定着用ヒータ３０４の電源のオン／オフを繰り返しても突入電流の影響を受けにくい。

次に、本実施形態に係る画像形成装置１における定着装置３の画像形成処理時の定着ローラ３０１に対する温度制御動作例を、図７を参照して説明する。図７は、本実施形態に係る定着装置３の画像形成処理時の定着ローラ３０１に対する温度制御動作例を示すフローチャートである。図７に示すように、主制御部１０１から画像形成命令を受けると、温度維持用ヒータ制御部１３１は、温度維持用ヒータ３０３の電源をオンにして、定着ローラ３０１の温度が制御温度となるよう温度維持用ヒータ３０３の出力を制御する（Ｓ７００）。

温度維持用ヒータ３０３が制御されると、定着用ヒータ制御部１３３は、定着用ヒータ３０４の電源をオンにして、定着ローラ３０１の温度が基準温度となるよう定着用ヒータ３０４の出力を制御する（Ｓ７０１）。定着ローラ３０１の温度が基準温度となると、定着用ヒータ制御部１３３は、画像処理部１０３から入力された描画情報に基づいて、画像形成処理される用紙の領域を画像領域と非画像領域とに分類し、定着ローラ３０１に密着している用紙の領域が画像領域である場合（Ｓ７０２／ＹＥＳ）、オンになっている定着用ヒータ３０４の出力を、定着ローラ３０１の温度が定着温度となるよう制御する（Ｓ７０３）。

そして、画像領域における定着処理が完了すると、定着用ヒータ制御部１３３は、定着用ヒータ３０４をオフにする（Ｓ７０４）。これにより、定着用ヒータ３０４による定着ローラ３０１の加熱がなくなるので、定着ローラ３０１の温度は定着温度から下降していく。

例えば、図８に示すように、搬送される２枚の用紙の領域Ｄにはそれぞれ３箇所の画像領域があり、これらの画像領域が定着ローラ３０１に密着するタイミングで、定着用ヒータ制御部１３３は、オンになっている定着用ヒータ３０４の出力を、定着ローラ３０１の温度が基準温度から定着温度に昇温するよう制御している。また、画像領域における定着処理が完了すると、図８に示すように、定着用ヒータ制御部１３３により定着用ヒータ３０４の電源がオフされることで、定着ローラ３０１の温度が定着温度から下降していく。

一方、定着ローラ３０１に密着している用紙の領域が画像領域以外であって（Ｓ７０２／ＮＯ）、温度測定部１３２から入力された温度情報が示す温度が基準温度よりも所定温度よりも低い場合（Ｓ７０５／ＹＥＳ）、定着用ヒータ制御部１３３は、定着用ヒータ３０４の電源をオンにし（すでにオンの場合はそのままオンにしておき）、定着ローラ３０１の温度が基準温度になるよう定着用ヒータ３０４の出力を制御する（Ｓ７０６）。なお、温度測定部１３２により測定された温度が基準温度よりも低くなるのは、ＰＳＵ１８からの入力電圧の変動や画像領域の定着処理後に定着用ヒータ３０４がオフにされたことによるものである。

一方、定着ローラ３０１に密着している用紙の領域が画像領域以外であって（Ｓ７０２／ＮＯ）、温度測定部１３２から入力された温度情報が示す温度が基準温度よりも所定温度よりも高い場合（Ｓ７０５／ＮＯ、Ｓ７０７／ＹＥＳ）、定着用ヒータ制御部１３３は、定着用ヒータ３０４の電源をオフにする（Ｓ７０８）。これにより、定着ローラ３０１の温度は下降していく。なお、温度測定部１３２により測定された温度が基準温度よりも高くなるのは、ＰＳＵ１８からの入力電圧の変動によるものである。

一方、定着ローラ３０１に密着している用紙の領域が画像領域以外であって（Ｓ７０２／ＮＯ）、定着ローラ３０１の温度が基準温度に維持されている場合（Ｓ７０５／ＮＯ、Ｓ７０７／ＮＯ）、定着用ヒータ制御部１３３は、定着用ヒータ３０４の現在の状態で維持する。

例えば、図８に示すように、画像領域以外で定着ローラ３０１の温度が基準温度よりも高くなっているタイミングで、定着用ヒータ３０４の電源がオフにされている。また、図８に示すように、画像領域以外で定着ローラ３０１の温度が基準温度よりも低くなっているタイミングで、定着用ヒータ３０４の電源がオンにされている。また、図８に示すように、画像領域以外で定着ローラ３０１の温度が基準温度に維持されている場合は、定着用ヒータ３０４の状態が維持されたままになっている。

定着ローラ３０１に密着している用紙の領域における定着ローラ３０１の温度制御処理を行った定着用ヒータ制御部１３３は、画像形成命令に基づく画像形成処理において定着処理対象の用紙の領域がすべて処理されるまで（Ｓ７０９／ＮＯ）、Ｓ７０２からＳ７０８までの処理を繰り返す（Ｓ７０９／ＹＥＳ）。

このように、本実施形態においては、図８に示すように、ＡＣヒータである温度維持用ヒータ３０３の電源はオンのまま維持され、ＤＣヒータである定着用ヒータ３０４の電源のオン／オフにより、定着ローラ３０１の温度が基準温度に維持されるとともに、画像領域が定着ローラ３０１に密着するタイミングでは、定着温度に昇温される。そのため、従来の定着用ヒータ制御部１３３の電源制御に加えて、図８の定着用ヒータ３０４の電源制御のドットでハッチングされた部分でも制御が行われることになる。

以上説明したように、本実施形態に係る定着装置３においては、画像形成処理中、ＡＣヒータである温度維持用ヒータ３０３の電源がオンのまま、定着ローラ３０１の温度が本来維持しておきたい基準温度よりも低い制御温度に維持されるよう温度維持用ヒータ３０３の出力が制御され、ＤＣヒータである定着用ヒータ３０４の電源のオン／オフ及び定着用ヒータ３０４の出力制御により、制御温度から基準温度への昇温及び温度維持、定着温度への昇温が行われる。このように、温度維持用ヒータ３０３により定着ローラ３０１の温度が本来維持しておきたい基準温度よりも低い制御温度に維持され、制御温度から基準温度へ昇温させるための加熱を定着用ヒータ３０４により行う。これにより、ＰＳＵ１８からの入力電圧の変動により定着ローラ３０１の温度が基準温度よりも高くなった場合に、定着用ヒータ３０４の電源をオフすることにより温度を下げることができ、温度維持用ヒータ３０３の電源をオフにする必要はないので再度オンすることによる突入電流の発生を防ぐことが可能になる。また、基準温度を維持するために電源をオン／オフする定着用ヒータ３０４は、ＤＣヒータであり突入電流の影響を受けにくい。以上のことから、本実施形態によれば、印刷処理中に、定着ローラ３０１の温度として維持しておきたい温度を維持しつつ、フリッカを低減させることが可能になる。

なお、本実施形態においては、定着用ヒータ３０４は用紙の主走査方向に並設された複数の加熱素子から構成され、定着ローラ３０１は定着用ヒータ３０４の各加熱素子がそれぞれ加熱可能な複数の領域に分割されて、各領域が対応する加熱素子により加熱される場合を例として説明した。しかしながら、これは一例であり、定着用ヒータ３０４が複数の加熱素子から構成されたものではなく、定着ローラ３０１に密着する用紙の領域のいずれかに画像領域が存在する場合に、その領域全体が定着用ヒータ３０４により加熱される態様であってもよい。

また、本実施形態においては、図４に示したように、１つの温度維持用ヒータ３０３及び１つの定着用ヒータ３０４が定着ローラ３０１の内部に配置されて定着ローラ３０１を加熱する構成を例として説明した。しかしながら、これは一例であり、定着ローラ３０１の中央部を加熱するための中央加熱用ＡＣヒータ（中央部加熱部）及び定着ローラ３０１の端部を加熱するための端部加熱用ＡＣヒータ（端部加熱部）等の複数のＡＣヒータを温度維持用ヒータとして配置されてもよい。これにより、定着ローラ３０１全体の温度を制御温度に効率よく維持することが可能になる。

１ 画像形成装置
１０ ＣＰＵ
１１ ＲＡＭ
１２ ＲＯＭ
１３ エンジン
１４ ＨＤＤ
１５ Ｉ／Ｆ
１６ ＬＣＤ
１７ 操作部
１８ ＰＳＵ
１９ バス
１００コントローラ
１０１ 主制御部
１０２ 入出力制御部
１０３ 画像処理部
１０４ 操作表示制御部
１１０ ＡＤＦ
１１１ スキャナユニット
１１２ 排紙トレイ
１１３ ディスプレイパネル
１１４ 給紙テーブル
１１５ 排紙トレイ
１１６ ネットワークＩ／Ｆ
１３０ エンジン制御部
１３１ 温度維持用ヒータ制御部
１３２ 温度測定部
１３３ 定着用ヒータ制御部
２ プリントエンジン
２０１ 搬送ベルト
２０２、２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃ、２０２Ｋ 感光体ドラム
２０３ 転写ローラ
２０４ 反転パス
３ 定着装置
３０１ 定着ローラ
３０２ 加圧ローラ
３０３ 温度維持用ヒータ
３０４ 定着用ヒータ
３０５ 温度測定器

特開平１１−３４４８９６号公報

Claims (6)

1. 定着部により記録媒体に画像を定着させる定着装置であって、
   電力を供給することにより発熱し、前記記録媒体において定着させるべき画像が存在する画像領域に対して定着処理を行う際に、前記定着部の温度が前記画像領域に画像を定着可能な定着温度になるよう前記定着部を加熱する定着用加熱部と、
   電力を供給することにより発熱し、前記定着部の温度が予め定められた温度であって前記定着温度よりも低い制御温度に維持されるよう前記定着部を加熱する温度維持用加熱部と、
   前記温度維持用加熱部への交流電力の供給を制御する温度維持用電力制御部と、
   前記定着用加熱部への直流電力の供給を制御する定着用電力制御部と
   を含み、
   前記温度維持用電力制御部は、前記定着装置の動作中において常に前記温度維持用加熱部に電力を供給するとともに、前記定着部の温度が前記制御温度になるよう前記温度維持用加熱部への電力の供給を制御し、
   前記定着用電力制御部は、前記画像領域に対する定着処理以外においては、前記定着部の温度が前記定着温度よりも低く前記制御温度よりも高い基準温度になるよう前記定着用加熱部への電力の供給を制御し、前記画像領域に対する定着処理においては、前記定着部の温度が前記定着温度になるよう前記定着用加熱部への電力の供給を制御する
   ことを特徴とする定着装置。
2. 前記定着用加熱部は、前記記録媒体の予め定められた方向の範囲を複数に分割した分割領域ごとに対応して設けられた複数の加熱素子を含み、前記定着部を前記加熱素子によって加熱し、
   前記定着用電力制御部は、前記分割領域のうち、前記画像領域である領域の温度が前記定着温度になるよう前記加熱素子への電力の供給を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記定着用電力制御部は、前記画像領域に対する定着処理が完了すると、前記定着用加熱部への電力の供給を停止し、前記定着部の温度が前記基準温度よりも低くなった場合に、前記定着用加熱部への電力の供給を再開する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記温度維持用電力制御部は、前記定着部の中央部を加熱する中央部加熱部と前記定着部の端部を加熱する端部加熱部とを有する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置を含むことを特徴とする画像形成装置。
6. 定着部により記録媒体に画像を定着させる定着装置における定着処理制御方法であって、
   前記定着装置は、
   電力を供給することにより発熱し、前記記録媒体において定着させるべき画像が存在する画像領域に対して定着処理を行う際に、前記定着部の温度が前記画像領域に画像を定着可能な定着温度になるよう前記定着部を加熱する定着用加熱部と、
   電力を供給することにより発熱し、前記定着部の温度が予め定められた温度であって前記定着温度よりも低い制御温度に維持されるよう前記定着部を加熱する温度維持用加熱部と
   を含み、
   前記定着装置の動作中において常に前記温度維持用加熱部に交流電力を供給するとともに、前記定着部の温度が前記制御温度になるよう前記温度維持用加熱部への交流電力の供給を制御し、
   前記画像領域に対する定着処理以外においては、前記定着部の温度が前記定着温度よりも低く前記制御温度よりも高い基準温度になるよう前記定着用加熱部への直流電力の供給を制御し、前記画像領域に対する定着処理においては、前記定着部の温度が前記定着温度になるよう前記定着用加熱部への直流電力の供給を制御する
   ことを特徴とする定着処理制御方法。