JP2015102833A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源投入後やスリープモードから復帰後において印刷開始の遅れを抑制しつつ、ヒータへの電力供給を精度よく行う画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、トナー像が転写された記録材を加熱する発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄを備えるセラミックヒータ１１１、発熱体に個別に電力を供給する半導体スイッチ３５、３６、３７、３８、及びセラミックヒータの電流値を検出する電流検出回路３３からなる定着器２０を備える。定着器２０は、発熱体１１１ａに電力を供給したときに電流検出回路３３が検出する第１の電流値と、発熱体１１１ａに加えて発熱体１１１ｂに電力を供給したときに電流検出回路３３が検出する第２の電流値とから、発熱体１１１ｂの電流値を算出する。定着器２０は、すべての発熱体の電流値を算出して、最適な電流値となるように、供給する電力を制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。特に、用紙等の記録材に画像を定着させる定着器を備える画像形成装置に関する。

画像形成装置は、電源投入後やスリープ復帰後に直ちに印刷を行う場合、定着器の温度を急速に所定の温度以上に上昇させる必要がある。定着器は、複数のヒータを備えており、画像の定着時に各ヒータの熱により記録材を加熱する。定着器の各ヒータの温度を急速に上昇させるには、定着器への供給電力量を多くする必要がある。しかしながら、画像形成装置の電源として商用の交流電源を用いる場合、コンセントの電流定格に規制があることから、定格電流以下の電流しか使用できないという問題がある。

特許文献１は、定着器に流れる電流値を検出して、定格電流以下でより多くの電流を定着器に供給する画像形成装置を提案する。そのためにこの画像形成装置は、定着器のすべてのヒータに同時に電力を供給した際のトータルの電流値を検出する電流検出回路を備える。

特開２００６−３４３６９０号公報

特許文献１では、定着器の各ヒータに流れる個別の電流値を正確に検出できない。そのために、各ヒータに対して位相制御による電力供給を精度よく行うことができない。ヒータの電流値を１本ずつ検出することが好ましいが、この場合、ヒータの数が増加するにつれて電流値の検出に必要な時間が増加する。そのために、印刷開始時間が遅れてしまう。

本発明は、電源投入後やスリープモードから復帰後において印刷開始の遅れを抑制しつつ、ヒータへの電力供給を精度よく行う画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の画像形成装置は、記録材にトナー像を形成する画像形成手段と、第１の発熱体及び第２の発熱体を備え、前記画像形成手段により前記トナー像が形成された前記記録材を加熱することによって、前記トナー像を前記記録材に定着する定着手段と、商用電源から前記定着手段に供給すべき電力を制御する制御手段と、前記商用電源から前記定着手段に供給された電流を検出する電流検出手段と、前記制御手段により電力が供給された状態で前記電流検出手段により検出された電流値に基づいて前記第１の発熱体と前記第２の発熱体の抵抗値を決定する決定手段と、を有し、前記決定手段は、前記制御手段が前記第１の発熱体に電力を供給し、且つ、前記第２の発熱体に電力を供給しない状態において前記電流検出手段により検出された第１の電流値に基づいて前記第１の発熱体の抵抗値を決定し、前記決定手段は、前記第１の電流値と、前記制御手段が前記第１の発熱体と前記第２の発熱体に電力を供給した状態において前記電流検出手段により検出された第２の電流値とに基づいて前記第２の発熱体の抵抗値を決定することを特徴とする。

本発明によれば、発熱体の電流値を効率よく算出することで、電源投入後やスリープモードから復帰後の印刷開始の遅れを抑制しつつ、発熱体への電力供給を精度よく行うことができる。

画像形成装置の概略断面図。 定着器の構成図。 （ａ）はセラミックヒータの要部概略図、（ｂ）は発熱分布の例示図。 セラミックヒータに電力を供給する制御回路の例示図。 定着器の制御部の構成例示図。 発熱体の電流を検出する構成の構成図。 定着処理時の手順を表すフローチャート。 発熱体の電流検出タイミングの説明図。 発熱体の通電比率と電力供給量の対応関係を示した図

以下、本実施形態を図面を参照して詳細に説明する。

＜画像形成装置＞
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略断面図である。この画像形成装置は、電子写真プロセス技術を用いて形成したトナー像を用紙等の記録材上に転写するとともに、記録材上に転写されたトナー像を加熱定着する。そのために画像形成装置１は、操作部１０２、画像読取部１Ｒ、及び画像出力部１Ｐを備える。画像読取部１Ｒは、原稿を光学的に読み取り、読み取った原稿画像を電気信号（以下、「画像データ」という。）に変換して画像出力部１Ｐに送信する。画像出力部１Ｐは、画像読取部１Ｒから受信した画像データに基づいて画像形成処理を行い、記録材に画像を形成する。操作部１０２は、ユーザが各種入力や設定を行うための物理キーとして、画像形成を行う枚数や複写倍率等を入力するテンキー、画像形成を開始するためのスタートボタン、記録材Ｐの紙種やサイズ等を設定する設定ボタンを備える。また、操作部１０２は、画像形成装置１の各種操作を補助するためのガイダンスを表示可能な液晶画面を備える。液晶画面には、画像形成装置１の状態をユーザに通知するための画像やメッセージが表示される。液晶画面により、例えば、画像形成装置１が画像形成中であることや、画像形成装置１がジャムなどのエラーを生じていることがユーザに通知される。

画像出力部１Ｐは、４つの画像形成部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、中間転写ベルト１４、用紙カセット１８、および定着器２０を備える。画像形成部１０ａはイエローのトナー像を形成し、画像形成部１０ｂはマゼンタのトナー像を形成し、画像形成部１０ｃはシアンのトナー像を形成し、画像形成部１０ｄはブラックのトナー像を形成する。

画像形成部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、感光ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、帯電器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、現像器１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、及びレーザスキャナユニット１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄをそれぞれ備える。

感光ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、感光層を表面に有する感光体である。帯電器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、感光ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの表面を一様に帯電させる。レーザスキャナユニット１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄは、画像読取部１Ｒから受信した画像データに応じて変調された光を、ミラーを介して感光ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに照射する。これにより、各色成分の静電潜像が感光ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ上に形成される。現像器１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは、感光ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ上の静電潜像を、現像器１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ内に蓄積されたトナーを用いて現像する。これにより、各色成分のトナー像が感光ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに形成される。画像形成部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄはトナー像を形成する画像形成手段として機能する。

中間転写ベルト１４は、複数のローラによって張架された無端状の中間転写体である。中間転写ベルト１４は各ローラの回転駆動によって矢印Ｔ方向に搬送される。中間転写ベルト１４は、感光ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに形成された各色成分のトナー像が重なるように転写される。これにより中間転写ベルト１４上には、フルカラーのトナー像が形成される。なお、感光ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄから中間転写ベルト１４に転写されずに、感光ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ上に残留したトナーは、ドラムクリーナ１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄによって除去される。

用紙カセット１８は、記録材Ｐを収容する。記録材Ｐは、例えばＡ４サイズ、レターサイズ、Ａ５サイズ、Ａ４Ｒサイズ等の複数サイズのシート状の紙材である。記録材Ｐは、用紙カセット１８から給紙され、画像形成装置１の内部に形成された搬送路に沿って搬送される。記録材Ｐは、中間転写ベルト１４上に形成されたトナー像と接触するように、タイミングを調整して搬送される。転写ローラ１５は、中間転写ベルト１４上のトナー像と記録材Ｐとが接触した状態で転写電圧を印加することによって、中間転写ベルト１４上のトナー像を記録材Ｐに転写する。なお、中間転写ベルト１４から記録材Ｐに転写されずに中間転写ベルト１４上に残ったトナーは、ベルトクリーナ１９によって除去される。

フルカラーのトナー像が転写された記録材Ｐは、搬送路の転写ローラ１５の下流側に配置された定着器２０に搬送される。記録材Ｐ上のトナー像は、定着器２０において熱と圧力によって記録材Ｐに定着される。トナー像が定着された記録材Ｐは、排出ローラによって画像形成装置１の排紙トレイ２２に排出される。

＜定着器＞
図２は、定着器２０の構成図である。定着器２０は、セラミックヒータ１１１、定着フィルム２０１、加圧ローラ２０２、ステー２０４、サーミスタ１０４を備える。セラミックヒータ１１１は、加熱手段として機能する。

定着フィルム２０１は、厚さ４０［μｍ］〜１００［μｍ］の円筒状の耐熱性フィルム材である。加圧ローラ２０２は、芯金２０３の外周に例えばシリコンゴムからなる耐熱性弾性層２０７が設けられたローラである。ステー２０４は、耐熱性と断熱性を有する部材であり、定着フィルム２０１を介してセラミックヒータ１１１を加圧ローラ２０２に押圧する。定着フィルム２０１を加圧ローラ２０２に押圧することで定着ニップ部Ｎが形成される。トナー像が転写された記録材Ｐは、定着ニップ部Ｎを通過する。定着器２０は、定着ニップ部Ｎにおいて、セラミックヒータ１１１によりトナー像を加熱するとともに加圧ローラ２０２により記録材Ｐを加圧することで、記録材Ｐにトナー像を定着させる。

加圧ローラ２０２は、矢印Ｂ方向へ回転する。これにより定着フィルム２０１は、矢印Ｃ方向へ従動回転する。そのために記録材Ｐは、定着ニップ部Ｎに挟持され、加圧ローラ２０２が回転することで、矢印方向Ａに搬送される。

図３（ａ）はセラミックヒータ１１１を加圧ローラ２０２側から見たときの要部概略図であり、図３（ｂ）はセラミックヒータ１１１を構成する発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄの各々の発熱分布の例示図である。

セラミックヒータ１１１は、加圧ローラ２０２の軸線方向と平行な方向である長手方向に延在する基板１１０に、帯状の発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄが所定の間隔でそれぞれ印刷されて構成される。基板１１０の長手方向のほぼ中央部には、サーミスタ１０４が設けられる。サーミスタ１０４はセラミックヒータ１１１の温度を検知する温度検知手段として機能する。

なお、記録材Ｐが定着ニップ部Ｎを通過する際の記録材Ｐの搬送方向Ａに直交する方向がセラミックヒータ１１１の長手方向となる。本実施形態では、記録材Ｐの搬送方向Ａと直交する方向において、記録材Ｐの中心位置が、図３（ｂ）に示した定着器２０の基準位置Ｏを通過するように、記録材Ｐが搬送される。

発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄは、異なる発熱分布特性を有している。即ち、発熱体１１１ａ及び発熱体１１１ｂは、表面全体がほぼ均一に発熱するように発熱部位が形成されており、発熱分布範囲（以下、「発熱幅」という。）が比較的大きい（広い）。発熱体１１１ｃ及び発熱体１１１ｄは、それぞれ中央部付近が発熱するように発熱部位が形成されており、発熱幅が比較的小さい（狭い）。発熱体１１１ｂは発熱体１１１ａより発熱幅がより狭くなるように形成され、発熱体１１１ｄは発熱体１１１ｃより発熱幅がより狭くなるように形成される。つまり各発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄの長手方向における発熱幅は、（発熱体１１１ａの発熱幅）＞（発熱体１１１ｂの発熱幅）＞（発熱体１１１ｃの発熱幅）＞（発熱体１１１ｄの発熱幅）の関係となる。

発熱体１１１ａの長手方向における発熱幅は、画像形成装置１において搬送可能な最大サイズの記録材Ｐの幅よりも長い。より具体的には、発熱体１１１ａの発熱幅は、最大サイズの記録材Ｐが定着ニップ部Ｎを通過する際に記録材Ｐの搬送方向Ａと直交する方向における記録材Ｐの幅よりも長い。また、発熱体１１１ｄの発熱幅は、画像形成装置１が搬送可能な最小サイズの記録材Ｐの幅よりも長い。より具体的には、発熱体１１１ｄの発熱幅は、最小サイズの記録材Ｐが定着ニップ部Ｎを通過する際に記録材Ｐの搬送方向Ａと直交する方向における記録材Ｐの幅よりも長い。

発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄの個々の抵抗値は、（発熱体１１１ａの抵抗値）＜（発熱体１１１ｂの抵抗値）＜（発熱体１１１ｃの抵抗値）＜（発熱体１１１ｄの抵抗値）の関係となっている。発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄを同じ通電比率で通電させた場合、抵抗値が小さいほど発熱量が大きい。本実施形態では、例えば、発熱体１１１ａはＡ４サイズやレターサイズの記録材Ｐにトナー像を定着させるために用いられ、発熱体１１１ｄはＡ５サイズやＡ４Ｒサイズ等の記録材Ｐにトナー像を定着させるために用いられる。「通電比率」とは、発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄに印加される交流電圧の、全印加時間に対する通電時間の割合である。

図４は、定着器２０のセラミックヒータ１１１に電力を供給する制御回路の例示図である。制御回路は、交流電源３２、半導体スイッチ３５、３６、３７、３８、電流検出回路３３、及びＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１ａを備える。交流電源３２は、商用電源の電源電圧を、例えば２４［Ｖ］、５０［Ｈｚ］の交流電圧に変換する電源ユニットとして機能する。

半導体スイッチ３５は、交流電源３２と発熱体１１１ａとの間に設けられる。半導体スイッチ３６は、交流電源３２と発熱体１１１ｂとの間に設けられる。半導体スイッチ３７は、交流電源３２と発熱体１１１ｃとの間に設けられる。半導体スイッチ３８は、交流電源３２と発熱体１１１ｄとの間に設けられる。半導体スイッチ３５、３６、３７、３８は、ゲート制御式のスイッチであり、ＣＰＵ１０１ａにより開閉が制御される。開状態のときに、半導体スイッチ３５、３６、３７、３８は、各々接続される発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄに交流電源３２からの電圧を印加する。つまり半導体スイッチ３５、３６、３７、３８は、発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄに個別に電力を供給する電力供給手段として機能する。半導体スイッチ３５、３６、３７、３８には、例えば双方向サイリスタを用いることができる。

半導体スイッチ３５がオン状態（開状態）の間、交流電源３２から発熱体１１１ａに電力が供給され、半導体スイッチ３６がオフ状態（閉状態）の間、交流電源３２から発熱体１１１ａへの通電が遮断される。ＣＰＵ１０１ａは、単位時間当たりに半導体スイッチ３５をオン状態に制御している時間の割合（通電比率）を制御することで、発熱体１１１ａに供給される電力を制御する。これにより、発熱体１１１ａの温度が制御される。

半導体スイッチ３６がオン状態の間、交流電源３２から発熱体１１１ｂに電力が供給され、半導体スイッチ３６がオフ状態の間、交流電源３２から発熱体１１１ｂへの通電が遮断される。ＣＰＵ１０１ａは、通電比率を制御することで発熱体１１１ｂに供給される電力を制御する。これにより、発熱体１１１ｂの温度が制御される。

半導体スイッチ３７がオン状態の間、交流電源３２から発熱体１１１ｃに電力が供給され、半導体スイッチ３７がオフ状態の間、交流電源３２から発熱体１１１ｃへの通電が遮断される。ＣＰＵ１０１ａは、通電比率を制御することで発熱体１１１ｃに供給される電力を制御する。これにより、発熱体１１１ｃの温度が制御される。

半導体スイッチ３８がオン状態の間、交流電源３２から発熱体１１１ｄに電力が供給され、半導体スイッチ３８がオフ状態の間、交流電源３２から発熱体１１１ｄへの通電が遮断される。ＣＰＵ１０１ａは、通電比率を制御することで発熱体１１１ｄに供給される電力を制御する。これにより、発熱体１１１ｄの温度が制御される。

電流検出回路３３は、発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄと交流電源３２との間の電力供給線に流れる電流を検出し、検出した電流値に基づく信号をＣＰＵ１０１ａに出力する。つまり電流検出回路３３は、発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄを備えるセラミックヒータ１１１に流れる電流を検出する電流検出手段として機能する。

図５は、図４の制御回路を含む定着器２０の制御部の構成例示図である。制御部は、図４の構成の他に、アナログ−デジタル変換回路（Ａ／Ｄ）１０３、サーミスタ１０４、モータ制御回路１０７、及びモータ１１２を備える。制御部のＣＰＵ１０１ａには、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０１ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０１ｃ、及び操作部１０２が接続される。

ＣＰＵ１０１ａは、記録材Ｐにトナー像を定着させる定着処理を実施するために定着器２０の各部を制御する。ＲＯＭ１０１ｂは、定着処理を行うための制御プログラムを格納する。ＲＡＭ１０１ｃは、ＣＰＵ１０１ａが制御プログラムを実行する際に使用されるシステムワークメモリである。また、本実施形態では、ＲＡＭ１０１ｃに、発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄの各々の通電比率と電力供給量との対応関係を示すデータが書き換え可能に記憶されている。

アナログ−デジタル変換回路１０３は、サーミスタ１０４の出力をデジタル信号に変換する。サーミスタ１０４の抵抗値はセラミックヒータ１１１の温度に応じて変化し、この抵抗値に基づく電圧値（アナログ値）はアナログ−デジタル変換回路１０３によりデジタル信号に変換されてＣＰＵ１０１ａに入力される。ＣＰＵ１０１ａは、このデジタル信号に基づいて、セラミックヒータ１１１の温度を検知する。

ＣＰＵ１０１ａは、サーミスタ１０４により検知されたセラミックヒータ１１１の温度が、記録材Ｐの紙種に応じて予め設定された目標温度となるように、半導体スイッチ３５、３６、３７、３８を制御する。具体的には、ＣＰＵ１０１ａは、記録材Ｐのサイズに基づいてセラミックヒータ１１１の発熱幅を決定する。ＣＰＵ１０１ａは、決定した発熱幅に適した発熱体を発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄから１つ選択し、選択した発熱体への電力供給を行うように半導体スイッチを制御する。例えば、記録材ＰがＡ４の普通紙であれば、ＣＰＵ１０１ａは発熱体１１１ａを選択し、半導体スイッチ３５をオン状態に制御することで、発熱体１１１ａへの電力供給を行う。このようにＣＰＵ１０１ａは、電力制御手段として機能する。

なお、ＣＰＵ１０１ａは、記録材Ｐのサイズや紙種の情報を、ユーザが操作部１０２を用いて入力した情報に基づいて取得する。外部ＰＣ（不図示）から転送されたデータに基づいて印刷を行う場合には、ＣＰＵ１０１ａは、転送されたデータを解析して、対応する記録材Ｐのサイズや紙種の情報を取得する。

モータ１１２は、加圧ローラ２０２（図２参照）を回転駆動する。ＣＰＵ１０１ａは、画像形成を開始する信号の入力を契機として、モータ制御回路１０７にオン信号を入力する。モータ制御回路１０７はこのオン信号の入力を契機として、加圧ローラ２０２の回転速度が所定の目標回転速度となるように、モータ１１２を駆動制御する。目標回転速度は、記録材Ｐの紙種に応じて適宜変更する構成でもよい。例えば、普通紙よりも坪量が大きい厚紙等の紙種の場合、モータ制御回路１０７は、加圧ローラ２０２の回転速度を普通紙の場合よりも遅い回転速度とすることで、紙厚の増加に伴う定着不良を回避する。

本実施形態では、画像形成装置１の通常動作により記録材Ｐに印刷を行う場合、当該記録材Ｐへの定着処理のための発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄへの電力供給を以下のように行う。

ＣＰＵ１０１ａは、サーミスタ１０４の検知温度に基づいて、発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄのそれぞれについて、供給すべき電力供給量を決定する。ＣＰＵ１０１ａは、決定した電力供給量に基づいて、ＲＡＭ１０１ｃに記憶された通電比率と電力供給量との対応関係のデータを参照して、加熱定着処理時の各発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄの通電比率を決定する。ＣＰＵ１０１ａは、決定した通電比率に基づいて、半導体スイッチ３５、３６、３７、３８を制御する。上記の通りＣＰＵ１０１ａは、記録材Ｐのサイズに基づいて、制御する半導体スイッチを１つ選択する。

発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄのそれぞれの抵抗値には個体差がある。そのため、半導体スイッチ３５、３６、３７、３８を所定の通電比率に基づいて制御した場合でも、発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄに実際に供給される電力量が目標とする電力量とならない可能性がある。そこで、本実施形態では、所定のタイミングにおいて、発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄの実際の抵抗値を検出し、この検出した抵抗値に基づいて、ＲＡＭ１０１ｃに記憶された通電比率と電力供給量との対応関係のデータを更新する。所定のタイミングは、例えば、画像形成装置１の起動直後(電源投入直後）、或いは定着器２０の交換直後が挙げられるが、これに限定されない。

従来の画像形成装置では、通電比率と電力供給量との対応関係のデータの更新が、複数の発熱体に同時に電力を供給した状態で検出された電流値に基づいて行われる。このため、発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄのそれぞれに適した通電比率と電力供給量との対応関係を決定できず、各発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄへの電力供給量を高精度に制御することが困難である。

図６に、従来の画像形成装置で使用される発熱体（ヒータ）の電流を検出する構成の構成図である。電流が検出される発熱体は、メインヒータ５０１ａ及びサブヒータ５０１ｂである。メインヒータ５０１ａ及びサブヒータ５０１ｂには、交流電源５０２から電力が供給される。メインヒータ５０１ａ及びサブヒータ５０１ｂは、交流電源５０２に対して並列に接続される。メインヒータ５０１ａは、第１の半導体スイッチ５０７に直列接続され、サブヒータ５０１ｂは、第２の半導体スイッチ５０６に直列接続される。

第１の半導体スイッチ５０７及び第２の半導体スイッチ５０６は、ＣＰＵ５０４により、開閉が制御される。リレー５０５と電流検出回路５０３とは直列接続され、交流電源５０２と第１の半導体スイッチ５０７及び第２の半導体スイッチ５０６との間に設けられる。リレー５０５は、安全回路５０８により制御され、メインヒータ５０１ａ及びサブヒータ５０１ｂへの電力を遮断することができる。

ＣＰＵ５０４は、第１の半導体スイッチ５０７及び第２の半導体スイッチ５０６を制御してメインヒータ５０１ａ及びサブヒータ５０１ｂに電力を供給した状態で、電流検出回路５０３により、メインヒータ５０１ａ及びサブヒータ５０１ｂの全電流を検出する。すなわち、ＣＰＵ５０４は、全てのヒータに同時に電力供給した状態のトータル電流を検出する。

図７は、本実施形態による定着処理時の手順を表すフローチャートである。この処理は、ＣＰＵ１０１ａがＲＯＭ１０１ｂに格納されたプログラムを読み出し実行することで行われる。また、この処理により、各発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄの抵抗値が求められる。

画像形成装置１が起動（電源投入）されると、起動直後の所定のタイミングで、ＣＰＵ１０１ａは、半導体スイッチ３５をオン状態にするとともに、半導体スイッチ３６、３７、３８をそれぞれオフ状態とする。これにより、発熱体１１１ａが通電して電力供給され、発熱体１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄはそれぞれ電力供給が遮断される（Ｓ１００）。この状態でＣＰＵ１０１ａは、電流検出回路３３から出力された信号に基づいて電流値を検出する（Ｓ１０１）。この電流値は、発熱体１１１ａに流れる電流値である。ＣＰＵ１０１ａは、この電流値から発熱体１１１ａの抵抗値を算出する。

なお、図８に示すように、ＣＰＵ１０１ａは、発熱体１１１ａに電力を印加して電流検出回路３３の検出結果が安定した後の所定の電流検出タイミングＤで、電流サンプリング（電流検出回路３３における電流値のサンプリング）を行う。以下に行う他の発熱体１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄの電流サンプリングにおいても、同様に、電流検出タイミングＤで電流サンプリングが行われる。

ＣＰＵ１０１ａは、半導体スイッチ３５をオン状態のまま、半導体スイッチ３６をオン状態にし、半導体スイッチ３７、３８をそれぞれオフ状態に維持する。これにより、発熱体１１１ａ、１１１ｂが通電して電力供給され、発熱体１１１ｃ、１１１ｄはそれぞれ電力供給が遮断される（Ｓ１０２）。この状態でＣＰＵ１０１ａは、電流検出回路３３から出力された信号に基づいて電流値を検出する（Ｓ１０３）。この電流値は、発熱体１１１ａ及び発熱体１１１ｂに流れる電流値の合計となる。ＣＰＵ１０１ａは、検出した電流値の合計に基づいて、発熱体１１１ｂに流れる電流値を算出する（Ｓ１０４）。発熱体１１１ａと発熱体１１１ｂとは並列接続されている。そのためにＣＰＵ１０１ａは、ステップＳ１０３で検出した電流値の合計とステップＳ１０１で検出した電流値との差から、発熱体１１１ｂだけに流れる電流値を算出することができる。また、ＣＰＵ１０１ａは、この算出した電流値から発熱体１１１ｂの抵抗値を算出する。

ＣＰＵ１０１ａは、半導体スイッチ３５、３６をオン状態のまま、半導体スイッチ３７をオン状態にし、半導体スイッチ３８をオフ状態に維持する。これにより、発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃが通電して電力供給され、発熱体１１１ｄは電力供給が遮断される（Ｓ１０５）。この状態でＣＰＵ１０１ａは、電流検出回路３３から出力された信号に基づいて電流値を検出する（Ｓ１０６）。この電流値は、発熱体１１１ａ、発熱体１１１ｂ、及び発熱体１１１ｃに流れる電流値の合計となる。ＣＰＵ１０１ａは、検出した電流値の合計に基づいて、発熱体１１１ｃに流れる電流値を算出する（Ｓ１０７）。発熱体１１１ａ、発熱体１１１ｂ、及び発熱体１１１ｃは並列接続されている。そのためにＣＰＵ１０１ａは、ステップＳ１０６で検出した電流値の合計とステップＳ１０３で検出した電流値の差から、発熱体１１１ｃだけに流れる電流値を算出することができる。また、ＣＰＵ１０１ａは、この算出した電流値から発熱体１１１ｃの抵抗値を算出する。

ＣＰＵ１０１ａは、半導体スイッチ３５、３６、３７をオン状態のままで、半導体スイッチ３８をオン状態にする。これにより、発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄが通電して電力供給される（Ｓ１０８）。この状態でＣＰＵ１０１ａは、電流検出回路３３から出力された信号に基づいて電流値を検出する（Ｓ１０９）。この電流値は、発熱体１１１ａ、発熱体１１１ｂ、発熱体１１１ｃ、発熱体１１１ｄに流れる電流値の合計となる。ＣＰＵ１０１ａは、検出した電流値の合計に基づいて、発熱体１１１ｄに流れる電流値を算出する（Ｓ１１０）。発熱体１１１ａ、発熱体１１１ｂ、発熱体１１１ｃ、発熱体１１１ｄは並列接続されている。そのためにＣＰＵ１０１ａは、ステップＳ１０６で検出した電流値の合計とステップＳ１０６で検出した電流値との差から、発熱体１１１ｃだけに流れる電流値を算出することができる。また、ＣＰＵ１０１ａは、この算出した電流値から発熱体１１１ｄの抵抗値を算出する。

ステップＳ１００〜Ｓ１１０に示すように、ＣＰＵ１０１ａは、電力が供給される発熱体が１つずつ増えると、その都度、検出する電流値から、当該増えた発熱体の電流値を算出する。

ＣＰＵ１０１ａは、検出した発熱体１１１ａ、発熱体１１１ｂ、発熱体１１１ｃ、発熱体１１１ｄの各抵抗値に基づいて、ＲＡＭ１０１ｃに記憶された通電比率と電力供給量との対応関係のデータを更新する（Ｓ１１１）。図９は、発熱体１１１ａの抵抗値が９．０９［Ω］のときの通電比率と電力供給量との対応関係と、発熱体１１１ａの抵抗値が９．３７［Ω］のときの通電比率と電力供給量との対応関係とを例示したものである。本実施形態においては、発熱体の抵抗値に応じた通電比率と電力供給量との対応関係を示すデータが、予めＲＯＭ１０１ｂに記憶されている。ＣＰＵ１０１ａは、ＲＯＭ１０１ｂに記憶されている通電比率と電力供給量との対応関係を示すデータを、前述の算出された発熱体の抵抗値に基づいて選択する。次いで、ＣＰＵ１０１ａは、画像データが入力されているか否かを判定する（Ｓ１１２）。本実施形態では、画像読取部１Ｒから画像データを取得した場合又は外部ＰＣ等から画像データが画像形成装置に送信された場合に、ＣＰＵ１０１ａは、画像データが入力されたと判定する。

画像データが入力されていない場合（Ｓ１１２：N）、ＣＰＵ１０１ａは、半導体スイッチ３５、３６、３７、３８をオフ状態にする。これにより発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄはそれぞれ電力供給が遮断される（Ｓ１１３）。ＣＰＵ１０１ａは、通電比率と電力供給量との対応関係のデータの更新のための処理を終了する。

画像データが入力されている場合（Ｓ１１２：Y）、ＣＰＵ１０１ａは、画像が形成される記録材Ｐの幅Ｗを特定する（Ｓ１１４）。具体的には、ＣＰＵ１０１ａは、入力された画像データを解析した結果に基づいて、定着器２０が記録材Ｐを搬送する搬送方向に直交する方向における記録材Ｐの幅Ｗを特定する。

ＣＰＵ１０１ａは、特定した記録材Ｐの幅Ｗに対応する発熱体への電力供給を制御する半導体スイッチをオン状態に維持し、それ以外の発熱体への電力供給を制御する半導体スイッチをオフ状態にする。これにより、特定した幅Ｗに対応する発熱体のみ通電して、電力が供給され、当該発熱体以外の発熱体への電力の供給が遮断される（Ｓ１１５）。ＣＰＵ１０１ａは、サーミスタ１０４の検知温度に基づいて、供給すべく電力供給量を決定する。ＣＰＵ１０１ａは、決定した電力供給量に基づいて、通電比率と電力供給量との対応関係のデータ（図９）を参照し、通電する発熱体の通電比率を決定する。ＣＰＵ１０１ａは、この通電比率に基づいて、半導体スイッチを制御して、通電する発熱体を加熱する。

ＣＰＵ１０１ａは、サーミスタ１０４の検知温度が画像を記録材Ｐにトナー像を定着させるための目標温度となったか否かを判断する（Ｓ１１６）。目標温度以下である場合（Ｓ１１６：Ｎ）、目標温度となるまで待機する。目標温度に到達した場合（Ｓ１１６：Ｙ）、定着器２０による定着動作を行い（Ｓ１１７）、処理を終了する。

本実施形態では、発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄを順次通電して検出した電流値に基づいて、発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄに流れた電流値を検出する。また、検出した電流値から、発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄの各抵抗値を算出する。さらに、算出した抵抗値により通電比率と電力供給量との対応関係を示すデータの書き換え（通電比率更新処理）を行っている。この通電比率更新処理において全ての発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄが発熱している状態であるので、通電比率更新処理後に定着処理を行う場合、定着器２０が定着動作可能な温度に達するまでの時間を短縮することができる。これにより、電源投入後やスリープモードから復帰後における印刷開始タイミングの遅れを抑制できる。

本実施形態では、最初に発熱体１１１ａだけを通電して電流値を検出し、次に発熱体１１１ａに加えて発熱体１１１ｂに通電して電流値を検出している。次いで、発熱体１１１ａ、１１１ｂに加えて発熱体１１１ｃに通電して電流値を検出している。最後に発熱体１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃに加えて発熱体１１１ｄに通電することで、全ての発熱体を通電した電流値を検出している。しかしながら、発熱体の通電順はこれに限定されず、任意の順序としてよい。また、本実施形態では、定着器が４つの発熱体を有する構成について説明したが、発熱体の数は２本以上であれば特に限定されない。

１・・・画像形成装置、１Ｒ・・・画像読取部、１Ｐ…画像出力部、２０…定着器、３２…交流電源、３３…電流検出回路、３５，３６，３７，３８…半導体スイッチ、１０１ａ…ＣＰＵ、１０１ｂ…ＲＯＭ、１０１ｃ…ＲＡＭ、１０２…操作部、１０３…アナログ−デジタル変換回路、１０４…サーミスタ、１０７…モータ制御回路、１１１…セラミックヒータ、１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ…発熱体、１１２…モータ、２０１…定着フィルム、２０２…加圧ローラ、２０３…芯金、２０４…ステー

Claims (10)

1. 記録材にトナー像を形成する画像形成手段と、
   第１の発熱体及び第２の発熱体を備え、前記画像形成手段により前記トナー像が形成された前記記録材を加熱することによって、前記トナー像を前記記録材に定着する定着手段と、
   商用電源から前記定着手段に供給すべき電力を制御する制御手段と、
   前記商用電源から前記定着手段に供給された電流を検出する電流検出手段と、
   前記制御手段により電力が供給された状態で前記電流検出手段により検出された電流値に基づいて前記第１の発熱体と前記第２の発熱体の抵抗値を決定する決定手段と、を有し、
   前記決定手段は、前記制御手段が前記第１の発熱体に電力を供給し、且つ、前記第２の発熱体に電力を供給しない状態において前記電流検出手段により検出された第１の電流値に基づいて前記第１の発熱体の抵抗値を決定し、
   前記決定手段は、前記第１の電流値と、前記制御手段が前記第１の発熱体と前記第２の発熱体に電力を供給した状態において前記電流検出手段により検出された第２の電流値とに基づいて前記第２の発熱体の抵抗値を決定することを特徴とする、
   画像形成装置。
2. 前記定着手段により前記記録材にトナー像を定着させるときに前記記録材が搬送される搬送方向に直交する方向における前記第１の発熱体の発熱幅は、前記搬送方向に直交する方向における前記第２の発熱体の発熱幅よりも広いことを特徴とする、
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記搬送方向に直交する方向における前記記録材の幅が所定の幅よりも長ければ前記商用電源から前記第１の発熱体に電力を供給させ、前記搬送方向に直交する方向における前記記録材の幅が前記所定の幅よりも短ければ前記商用電源から前記第２の発熱体に電力を供給させることを特徴とする、
   請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記搬送方向に直交する方向における前記記録材の幅が前記所定の幅よりも短ければ、前記商用電源から前記第１の発熱体への電力供給を遮断し、前記商用電源から前記第２の発熱体に電力を供給させることを特徴とする、
   請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記定着手段の温度を検知する温度検知手段を更に備えており、
   前記制御手段は、前記商用電源から前記第１の発熱体への電力供給を制御する第１のスイッチと、前記商用電源から前記第２の発熱体への電力供給を制御する第２のスイッチと、を有し、
   前記制御手段は、前記温度検知手段により検知された前記定着手段の温度に基づいて、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとの少なくとも一方を制御することを特徴とする、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記温度検知手段により検知された前記定着手段の温度に基づいて前記第１の発熱体に供給すべき第１の電力供給量を決定し、前記第１の電力供給量に基づいて前記第１のスイッチを制御し、
   前記制御手段は、前記温度検知手段により検知された前記定着手段の温度に基づいて前記第２の発熱体に供給すべき第２の電力供給量を決定し、前記第２の電力供給量に基づいて前記第２のスイッチを制御することを特徴とする、
   請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記第１の発熱体及び前記第２の発熱体の各々の通電比率と電力供給量との対応関係を表すデータを記憶する記憶手段を更に備えており、
   前記制御手段は、決定した前記第１の電力供給量と、前記第１の発熱体の通電比率と電力供給量との対応関係を表すデータと、から通電比率を決定し、この通電比率に基づいて前記第１のスイッチを制御し、
   前記制御手段は、決定した前記第２の電力供給量と、前記第２の発熱体の通電比率と電力供給量との対応関係を表すデータと、から通電比率を決定し、この通電比率に基づいて前記第２のスイッチ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。
8. 前記制御手段は、前記決定手段で決定した前記第１の発熱体の抵抗値に応じて、前記第１の発熱体の通電比率と電力供給量との対応関係を表すデータを更新し、
   前記制御手段は、前記決定手段で決定した前記第２の発熱体の抵抗値に応じて、前記第２の発熱体の通電比率と電力供給量との対応関係を表すデータを更新することを特徴とする、
   請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記制御手段は、前記温度検知手段により検知されるべき温度が前記記録材の紙種に応じた目標温度となるように、前記商用電源から前記定着手段に供給すべき電力を制御することを特徴とする、
   請求項５乃至８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 前記決定手段は、前記電流検出手段が検出する電流値が安定した後の所定のタイミングで検出された電流値に基づいて前記第１の発熱体と前記第２の発熱体の抵抗値を決定することを特徴とする、
    請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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