JP2016028262A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の加熱手段を備える定着装置において、高調波とフリッカの両方の発生を低減するとともに、複数の加熱手段の寿命のばらつきを抑える定着装置を提供する。【解決手段】温度制御手段は、ＰＩＤ制御により算出したデューティに複数の加熱手段の本数（Ｎ）を掛けた値をＳＵＭ＿ＤＵＴＹとし、ＯＮ／ＯＦＦ制御の最大点灯デューティをＴとして、（１）ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ＜Ｔの場合は、ＳＵＭ＿ＤＵＴＹを、ＰＩＤ制御を用いる加熱手段のみに分配し、（２）Ｔ≦ＳＵＭ＿ＤＵＴＹの場合は、ｎ≦ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ／Ｔ、かつｎ≦Ｎ−１（ｎは自然数）で定まるｎ本の加熱手段の各々にＯＮ／ＯＦＦ制御を用いて最大点灯デューティ（Ｔ）を分配し、ＰＩＤ制御を用いる加熱手段に残りのデューティを分配する。さらに、温度制御手段は、複数の加熱手段のうち累積カウント値が最も大きい加熱手段を、ＰＩＤ制御に切り替える。【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置における熱方式の定着装置、及びこの定着装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置は、対向するローラ、ベルト、若しくはそれらの組み合わせにより構成された定着回転体などを有する。例えば、ベルト定着方式を用いた定着装置では、ヒータを備える加熱ローラ及び定着ローラを内包した定着ベルト（無端ベルト）と、定着ベルトに当接する加圧ローラとが定着回転体である。定着装置に到達したトナー転写済みの記録媒体は、その定着回転体により熱と圧力を加えられ、トナー像が定着される。

ベルト定着方式の定着装置では、定着ベルトが加熱ローラにより直接加熱されるため、定着ベルトの熱容量は小さくなる。定着ベルトの温度制御に、加圧ベルト方式では一般的であったＯＮ／ＯＦＦ制御を用いると、定着ベルトの温度リップルが大きくなるという問題があった。

このため、ＯＮ／ＯＦＦ制御又は位相制御などを用いるとともに、目標温度と検出温度の差に応じて電力を変動させることより温度制御の精度を向上させている。例えば、特許文献１には、ヒータの加熱制御において、高調波電流の抑制するために、加熱体に通電する交流のスイッチングを行わない期間を一時的に設ける技術が開示されている。

しかし、これらの方法では以下の３つの課題がある。

１つめは高調波の発生である。スイッチンング素子を内蔵する非線形回路に交流電圧を印加すると、高調波電流が発生する。位相制御は高い電圧でＯＮ／ＯＦＦするので、高調波歪みが大きくなり易い。一方、ＯＮ／ＯＦＦ制御は、電源電圧が０Ｖ近傍になったときＯＮ／ＯＦＦするゼロクロス制御を行うため、高調波歪みを小さくできる。

２つめはフリッカ（ちらつき現象）の発生である。上述したように、定着ベルトが直接加熱される構成では熱容量が小さくなるので短周期で温度制御を行う。そのため、従来の加圧ベルト方式に比べてより頻繁に電力が変動する。画像形成装置が商用電源を使用している場合、商用電源ラインに電圧変動を起こし、他の機器に悪影響を及ぼすフリッカを発生させてしまう。

特にラインインピーダンスの高い電圧フリッカは、位相制御よりもＯＮ／ＯＦＦ制御で大きい。位相制御では電流変動周期が１００Ｈｚ以上であり、人の目ではちらつきがわからない。一方、ＯＮ／ＯＦＦ制御では、例えば１０半波をグループとして前半の数半波をＯＮ、後半の数半波をＯＦＦにし１０段階に電力を制御した場合、電流変動周期が１０Ｈｚとなり、ちらつきが人の目で認識しやすくなる。また、ヒータの電力が大きくなるとＯＮ／ＯＦＦする際の電流変動が大きくなるため、このフリッカはさらに悪化する。

３つめはヒータの寿命のばらつきである。ヒータの寿命は、ヒータの出力の強弱と点灯時間により決まる。定着装置が複数のヒータを備える場合、画像形成の状態遷移ごとに使用するヒータを固定して点灯すると、ヒータごとに出力の強弱と点灯時間にばらつきが生じる。その結果、ヒータの寿命にもばらつきが生じる。

このばらつきを抑えるために、複数のヒータを一様に点灯／消灯すると、必要以上のワット数で加熱することになり、目標温度からのオーバーシュートが大きくなるといった新たな問題を生じてしまう。

これらの課題を解決するために、特許文献２には、３つの温度検知部による検知温度に基づき、３つの加熱源の加熱量をＰＩＤにより算出し、算出した結果を補正した上で各加熱源を制御する技術が開示されている。また、特許文献３には、ヒータの制御に位相制御を用い、ヒータの点灯開始時には徐々にヒータへの通電時間を大きくし、消灯時には徐々にヒータへの通電時間を減らしていくソフトスタート・ソフトストップ方式の技術が開示されている。

これらの特許文献に開示される技術では、高調波とフリッカの両方を低減することが期待できる。しかしながら、複数のヒータの寿命のばらつきを抑える課題は、依然として解決されていない。

そこで、本発明は、複数の加熱手段を備える定着装置において、高調波とフリッカの両方の発生を低減するとともに、複数の加熱手段の寿命のばらつきを抑える定着装置を提供することを目標とする。

定着部材と、前記定着部材との間で定着ニップ部を形成する加圧部材と、前記定着部材を加熱する複数の加熱手段と、前記定着部材の表面温度を検出する温度検出手段と、検出された表面温度に基づいて前記加熱手段への通電を制御する温度制御手段とを備え、前記定着ニップ部にトナー像を担持する記録媒体を通して定着を行う定着装置において、前記温度制御手段は、前記複数の加熱手段の少なくとも１本にＰＩＤ制御を用い、残りの加熱手段にＯＮ／ＯＦＦ制御を用い、前記ＰＩＤ制御により算出したデューティに前記複数の加熱手段の本数（Ｎ）を掛けた値をＳＵＭ＿ＤＵＴＹとし、ＯＮ／ＯＦＦ制御の最大点灯デューティをＴとして、（１）ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ＜Ｔの場合は、ＳＵＭ＿ＤＵＴＹを、前記ＰＩＤ制御を用いる加熱手段のみに分配し、（２）Ｔ≦ＳＵＭ＿ＤＵＴＹの場合は、ｎ≦ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ／Ｔ、かつｎ≦Ｎ−１（但しｎは自然数）で定まるｎ本の加熱手段の各々にＯＮ／ＯＦＦ制御を用いて最大点灯デューティ（Ｔ）を分配し、前記ＰＩＤ制御を用いる加熱手段に残りのデューティを分配することと、さらに、前記温度制御手段は、前記複数の加熱手段ごとに、制御周期ごとのデューティに制御周期を乗じた値の一定期間の総和である累積カウント値を算出し、前記複数の加熱手段のうち前記累積カウント値が最も大きい加熱手段を、ＰＩＤ制御に切り替えることを特徴とする定着装置によって、解決される。

本発明の定着装置は、複数の加熱手段のうち少なくとも１本をＰＩＤ制御とし、残りをＯＮ／ＯＦＦ制御を用いて最大点灯デューティで点灯／消灯する。これより、ＯＮ／ＯＦＦ制御のＯＮ／ＯＦＦの回数を減らすことができるので、高調波とフリッカの両方を改善できる。

また、複数の加熱手段ごとに累積カウント値を算出し、複数の加熱手段のうち累積カウント値が最も大きい加熱手段を、ＰＩＤ制御に切り替えるので、複数の加熱手段を均等に使用でき、複数の加熱手段の寿命のばらつきを抑えることができる。

画像形成装置の実施形態であるフルカラー複合機の断面を示す模式図である。 画像形成装置に搭載された定着装置の模式図である。 温度制御手段のブロック図である。 ヒータの制御方法の切り替え手順を示すフローチャートである。 温度制御手段の変形例を示すブロック図である。 最大点灯デューティ（Ｔ）の分配先を変更する手順を示すフローチャートである。 最大点灯デューティ（Ｔ）の分配先を変更する手順を示すフローチャート（その２）である。 ヒータの制御方法の変更手順を示すフローチャートである。

（第１の実施形態）
以下、本発明の実施形態を添付図面に従って説明する。

図１は、画像形成装置の実施形態であるフルカラー複合機の断面を示す模式図である。画像形成装置２００は、本体中央部に画像形成部２００Ａと、画像形成部２００Ａの下方に給紙部２００Ｂと、画像形成部２００Ａの上方に図示しない画像読取部とを有する。

画像形成部２００Ａの中央には、像担持体である感光体２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋが中間転写ベルト２１３の転写面に沿って並置されている。各感光体２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋは、それぞれ同じ方向（反時計回り）に回転可能なドラムで構成されており、補色関係にある色のトナー（イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ））による像を担持する。なお、これら感光体において現像剤（トナー）色の違い以外はそれぞれ同一の構成であるため、以下の説明では参照符号におけるＹ、Ｃ、Ｍ及びＫの添え字を適宜省略して説明する。

感光体２０５の周りには、帯電装置２０２と、現像装置２０３と、クリーニング装置などが配置されている。また、中間転写ベルト２１３を挟んで、１次転写装置２０４が配置されている。さらにまた、各感光体２０５の上方には、各感光体２０５の回転過程において画像を形成する、２つの光書き込み装置２０１が配置されている。なお、現像装置２０３には、それぞれの添え字に対応するカラートナーが収容されている。

中間転写ベルト２１３は、駆動ローラと従動ローラに掛け回されており、図中矢印Ａ方向に移動可能である。そのため、感光体２０５との対向位置において感光体２０５と同方向に移動可能である。また、従動ローラの１つであるローラ２１４に対向する位置に二次転写ローラ２１５が中間転写ベルト２１３を挟んで設けられている。

二次転写ローラ２１５の隣には、定着装置２０６が設けられている。定着装置２０６は、熱と圧力を加えることにより記録媒体に担持されたトナー像を記録媒体に定着する。

給紙部２００Ｂ内には、給紙トレイ２２０が設けられ、その給紙トレイ２２０には記録媒体としての用紙Ｐが積載されている。用紙Ｐは、ピックロール２２１によって取り出され、搬送ロール２２２により搬送経路２１７上に搬送される。そして、図中矢印Ｒ１の方向で、レジストレーションローラ２２３及び二次転写ローラ２１５に向かって搬送される。

画像形成部２００Ａ内には制御基盤２２５が設けられ、制御基盤２２５の内部にある本体制御部２２６が画像形成時の動作を制御する。また、給紙部２００Ｂ内には装置全体に電源を供給する電源基盤２２７が設けられている。電圧基盤２２７内部にある電圧検出回路２２８は、画像形成装置２００の動作電圧を検出する。

以上のように構成された画像形成装置２００において、画像形成時の動作について説明する。まず、用紙Ｐがピックロール２２１によって取り出され、搬送ロール２２２及びレジストレーションローラ２２３により、搬送経路２１７上を二次転写ローラ２１５に向かう方向に搬送される。

次に、用紙Ｐが搬送される間に、感光体２０５Ｙの表面は帯電装置２０２Ｙにより一様に帯電され、図示しない画像読取部からの画像情報に基づいて感光体２０５Ｙ上に静電潜像が形成される。

次いで、静電潜像はイエロートナーを収容した現像装置２０３Ｙによりトナー像として可視像化され、トナー像は所定のバイアスが印加される１次転写装置２０４Ｙにより中間転写ベルト２１３上に１次転写される。他の感光体２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が中間転写ベルト２１３上に静電気力で順に転写されて重ね合わせられる。

続いて、感光体２０５から中間転写ベルト２１３上に１次転写されたトナー像は、ローラ２１４及び二次転写ローラ２１５により搬送されてきた用紙Ｐに転写される。

次に、トナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置２０６に搬送される。用紙Ｐは定着装置２０６を通過するときに熱と圧力を加えられ、永久画像としてトナー像が定着される。そして、定着装置２０６から排出された用紙Ｐは、排出経路に沿ってスタッカ２１６へ送り出される。

以上の説明は、用紙Ｐ上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、画像形成手段のいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２色又は３色の画像を形成したりもできる。

図２は、画像形成装置に搭載された定着装置の模式図である。図２に示すように、定着装置２０６は、定着ローラ２０７と、加熱ローラ２０８と、定着部材である定着ベルト２０９と、加圧部材である加圧ローラ２１０とを備える。また、定着装置２０６は、加熱手段である第１〜第３ヒータ２３１、２３２、２３３と、ヒータ２４０とを備える。さらにまた、定着装置２０６は、温度検出手段である温度検出センサ２４５と、第１〜第３ヒータ２３１、２３２、２３３への通電を制御する温度制御手段２５０などを備える。

定着ローラ２０７及び加熱ローラ２０８には、定着部材である定着ベルト２０９が一定のテンションで架け渡されている。定着ベルト２０９は、無端ベルトであり、断面は、例えばニッケル、ステンレス、ポリイミドなどの基材にシリコンゴム層（３００〜５００μｍ）などの弾性層を形成した２層構造となっている。

加圧ローラ２１０は、定着ベルト２０９の下側に位置し、定着ベルト２０９に対し回転自在に圧接する。加圧ローラ２１０と定着ベルト２０９により、定着ニップ部が形成される。また、加圧ローラ２１０は、内部に加熱手段であるヒータ２４０を有する。

定着ローラ２０７は、金属の芯金にシリコンゴムを形成した構成となっている。加熱ローラ２０８は、アルミ又は鉄の中空ローラであり、内部に加熱手段である第１〜第３ヒータ２３１、２３２、２３３を有する。

第１〜第３ヒータ２３１、２３２、２３３は、電源部（不図示）から供給される電力を温度制御手段２５０により制御され、それぞれが定着ベルト２０９の表面全域を加熱する。なお、ヒータ２４０は、不図示の装置にて点灯／消灯が制御され、加圧ローラ２１０の表面全域を加熱する。

温度検出センサ２４５は、加熱ローラ２０８の中央に対向して配置され、定着ベルト２０９の表面温度を検出する。温度検出センサ２４５としては、例えばサーミスタなどを用いる。なお、温度検出センサを複数配置して定着ベルト２０９の複数箇所の温度を検出してもよい。

温度制御手段２５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを包含するコンピュータで構成されている。温度制御手段２５０は、温度検出センサ２４５の検出した温度に基づいて、定着ベルト２０９の定着温度が目標温度となるように第１〜第３ヒータ２３１、２３２、２３３への通電を制御する。

定着ベルト２０９の温度制御は、温度検出センサ２４５により定着ベルト２０９の表面温度を検出し、目標温度との差に応じて単位時間（以下、制御周期という）あたりのヒータへの通電時間の割合（以下、デューティという）を変化させる方法が一般的である。このため、ＯＮ／ＯＦＦ制御又は位相制御などを用いるとともに、目標温度と検出温度の差に応じて電力を変動させる方法が取られている。

しかしながら、ＯＮ／ＯＦＦ制御は高調波の発生を抑制できるものの、短周期での電力の変動は、フリッカを発生させてしまう。一方、フリッカの抑制には位相制御が有効であるが、位相制御は高い電圧でＯＮ／ＯＦＦを行うため、高調波の発生が問題となる。このように、高調波とフリッカの発生を抑えつつ、適正に定着ベルト２０９の温度制御を行うのは困難であった。

そこで、本実施形態では、第１〜第３ヒータ２３１、２３２、２３３の少なくとも１本にＰＩＤ制御を用い、残りのヒータにはＯＮ／ＯＦＦ制御を用いる。そして、定着ベルト２０９を加熱するのに必要なデューティを算出した後、そのデューティをＯＮ／ＯＦＦ制御を用いるヒータに優先して分配し、残りはＰＩＤ制御を用いるヒータに分配する。すなわち、算出したデューティの値より、複数のヒータに用いる制御方法を変更する。これにより、高調波とフリッカの発生を抑えつつ、適正に定着ベルト２０９の温度制御を行う。

なお、本実施形態のＯＮ／ＯＦＦ制御とは、検出温度が所定の目標温度よりも低ければヒータへの通電をＯＮし、高ければヒータへの通電をＯＦＦする制御である。

図３は、本実施形態に係る温度制御手段のブロック図である。図３に示すように、温度制御手段２５０は、フィードバック部２５５と、メイン制御部２６０と、第１〜第３ヒータ制御部２７１、２７２、２７３とを有する。

フィードバック部２５５は、定着ベルト２０９の定着温度の目標値（Ｔ_ｒｅｆ）と温度検出センサ２４５が検出した定着ベルト２０９の現在の温度（Ｔ_ｃｕｒ）から、差分値（＝Ｔ_ｒｅｆ−Ｔ_ｃｕｒ）を算出する。そして、算出した差分値をメイン制御部２６０に送る。

メイン制御部２６０は、送られてきた差分値と、第１〜第３ヒータ制御部２７１、２７２、２７３の何れか１つのＰＩＤ制御のパラメータを用いてデューティを算出する。第１〜第３ヒータ２３１、２３２、２３３は、それぞれが定着ベルト２０９の表面全域を加熱するため、第１〜第３ヒータを合わせて１つのヒータとみなすことができる。そのため、第１〜第３ヒータ制御部２７１、２７２、２７３の何れか１つにより算出したデューティを３倍し、合計デューティ（ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ）を算出する。

そして、メイン制御部２６０は、算出した合計デューティ（ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ）より、第１〜第３ヒータ２３１、２３２、２３３の制御方法と、それぞれのヒータに分配されるデューティを定める。

制御方法は２種類あり、「ＰＩＤ制御」又は「ＯＮ／ＯＦＦ制御」のどちらかが用いられる。「ＯＮ／ＯＦＦ制御」には、最大点灯デューティ（Ｔ）が分配されるか、又はデューティは分配されない。「ＰＩＤ制御」には、「ＯＮ／ＯＦＦ制御」に分配して残った余りのデューティが分配される。この合計デューティ（ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ）の分配方法は、後述する。

メイン制御部２６０は、定めた制御方法及び分配されるデューティを、第１〜第３ヒータ制御部２７１、２７２、２７３に送る。

第１〜第３ヒータ制御部２７１、２７２、２７３は、制御方法及び分配されるデューティの情報を受け取る。そして、所定の制御方法を用いて所定のデューティで第１〜第３ヒータ２３１、２３２、２３３の通電を制御し、定着ベルト２０９を加熱する。

続いて、温度制御手段２５０の動作について説明する。一例として、第１ヒータ２３１の制御方法をＰＩＤ制御とし、ＯＮ／ＯＦＦ制御の最大点灯デューティ（Ｔ）を、１００％とする。

まず、温度制御手段２５０は、定着ベルト２０９の定着温度の目標値（Ｔ_ｒｅｆ）と温度検出センサ２４５が検出した定着温度の現在の温度（Ｔ_ｃｕｒ）から、差分値（＝Ｔ_ｒｅｆ−Ｔ_ｃｕｒ）を算出する。次に、温度制御手段２５０は、算出された差分値と第１ヒータ制御部２７１のＰＩＤ制御のパラメータを用いて第１ヒータ２３１のデューティ（ＤＵＴＹ１）を算出する。

次いで、温度制御手段２５０は、合計デューティ（ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ）を算出する。合計デューティ（ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ）は、第１ヒータ２３１のデューティ（ＤＵＴＹ１）を３倍した値（ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ＝３×ＤＵＴＹ１）となる。

合計デューティ（ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ）から、第１〜第３ヒータ制御部２７１、２７２、２７３に分配されるデューティは、次のように決める。

（１）合計デューティ（ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ）が、ＯＮ／ＯＦＦ制御の最大点灯デューティ（Ｔ）よりも小さい（ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ＜Ｔ）場合
ＰＩＤ制御を用いる第１ヒータ制御部２７１のみに合計デューティ（ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ）を分配する。また、第２、第３ヒータ２３２、２３３は通電しない（無点灯）。

（２）合計デューティ（ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ）がＯＮ／ＯＦＦ制御の最大点灯デューティ（Ｔ）以上の場合（Ｔ≦ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ）
ｎを自然数として、ｎ≦ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ／Ｔ、かつｎ≦２で定まるｎ個のヒータの制御方法をＯＮ／ＯＦＦ制御とし、最大点灯デューティ（Ｔ）を分配する。
残りのデューティ（ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ―ｎ×Ｔ）は、ＰＩＤ制御を用いる第１ヒータ制御部２７１に分配する。

具体例として、第１ヒータ２３１のデューティ（ＤＵＴＹ１）が、それぞれ３０％（ケース１）、８０％（ケース２）、４０％（ケース３）であった場合について説明する。

ケース１は、画像形成装置２００が待機中の場合を想定している。第１ヒータ２３１のデューティ（ＤＵＴＹ１）が３０％の場合、合計デューティ（ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ）は９０％（＝３０％×３）となる。これは合計デューティ（ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ）がＯＮ／ＯＦＦ制御の最大点灯デューティ（Ｔ＝１００％）より小さいので、ＰＩＤ制御を用いる第１ヒータ制御部２７１に９０％のデューティを分配し、第２、第３ヒータ２３２、２３３は通電しない（無点灯）。

この場合、ＰＩＤ制御により点灯するヒータの数は１本なので、高調波の発生は小さい。

ケース２は、画像形成装置２００の立ち上げ時（電源投入時）を想定している。第１ヒータ２３１のデューティ（ＤＵＴＹ１）が８０％の場合、合計デューティ（ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ）は２４０％（＝８０％×３）となる。これは合計デューティ（ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ）がＯＮ／ＯＦＦ制御の最大点灯デューティＴ（１００％）よりも大きい。よって、ＯＮ／ＯＦＦ制御を用いる第２、第３ヒータ制御部２７２、２７３にそれぞれ１００％のデューティを分配し、残りの４０％のデューティはＰＩＤ制御を用いる第１ヒータ制御部２７１に分配する。

この場合、第２、第３ヒータ２３２、２３３は最大点灯デューティ（Ｔ＝１００％）でＯＮ／ＯＦＦ制御されて点灯するため、ＯＮ／ＯＦＦを行う回数が減りフリッカの発生を抑制できる。また、ＯＮ／ＯＦＦ制御で問題となる温度リップルは、ＰＩＤ制御を用いる第１ヒータ２３１により抑制できる。

ケース３は、画像形成装置２００が通紙中の場合を想定している。第１ヒータ２３１のデューティ（ＤＵＴＹ１）が４０％の場合、合計デューティ（ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ）は１２０％（＝４０％×３）となる。これは合計デューティ（ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ）がＯＮ／ＯＦＦ制御の最大点灯デューティ（Ｔ＝１００％）よりも大きい。よって、ＯＮ／ＯＦＦ制御を用いる第２ヒータ制御部２７２に１００％のデューティを分配し、残りの２０％のデューティはＰＩＤ制御を用いる第１ヒータ制御部２７１に分配する。そして、第３ヒータ２３３は通電しない（無点灯）。なお、第３ヒータ制御部２７３に１００％のデューティを分配し、第２ヒータ２３２は通電しない（無点灯）としてもよい。

この場合、点灯するヒータの本数を限定できるので、高調波やフリッカの発生を抑えることができる。また、ＰＩＤ制御を用いる第１ヒータ制御部２７１は、きめ細かく点灯／消灯ができるので、目標の定着温度への追従性を向上できる。

上記の内容を表１に示す。

このように、本実施形態の定着装置２０６が備える温度制御手段２５０は、複数のヒータの制御に「ＰＩＤ制御」又は「ＯＮ／ＯＦＦ制御」の２種類を切り替えて用いる。そして、算出した合計デューティ（ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ）を、ＯＮ／ＯＦＦ制御に優先して分配し、残りをＰＩＤ制御に分配する。これにより、ＯＮ／ＯＦＦ制御を用いるヒータは最大点灯デューティ（Ｔ）で点灯できるので、ＯＮ／ＯＦＦを行う回数が減りフリッカの発生を抑制できる。

また、温度制御手段２５０は、ＰＩＤ制御により、緻密な温度制御が行えるので、ＯＮ／ＯＦＦ制御で問題となる温度リップルを抑制するとともに、目標の定着温度の追従性を向上できる。さらに、合計デューティ（ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ）の分配の際に、使用するヒータの本数を限定するので、高調波及びフリッカの発生を抑制できる。

続いて、複数のヒータの寿命のばらつきを抑える方法について説明する。ヒータの寿命はヒータのデューティと点灯時間によって決まる。通常、最大点灯デューティにて点灯するＯＮ／ＯＦＦ制御は、ＰＩＤ制御に比べて出力が大きく、点灯時間も長い。そのため、複数のヒータの寿命のばらつきを抑えるために、ＯＮ／ＯＦＦ制御とＰＩＤ制御はヒータのデューティと点灯時間に応じて切り替えることが望ましい。

そこで、本実施形態の温度制御手段２５０は、規定の条件において、複数のヒータの制御方法を切り替える。具体的には、まず、各ヒータについて、制御周期ごとのデューティに制御周期を乗じた値の、一定期間の総和（以下、累積カウント値という）を算出する。そして、各ヒータの累積カウント値とヒータの本数に基づいて、ＰＩＤ制御を用いるヒータを決定する。

表２に、第１〜第３ヒータの累積カウント値の一例を示す。

表２に示すように、第１〜第３ヒータ制御部２７１、２７２、２７３の制御周期は１００（ｍｓｅｃ）であり、経過時間が１５００（ｍｓｅｃ）までの累積カウント値を求めている。ＯＮ／ＯＦＦ制御を用いる第１ヒータ制御部２７１のデューティは、常に１００％である。また、ＰＩＤ制御を用いる第２ヒータ制御部２７２のデューティは制御周期ごとに変化している。無点灯の第３ヒータ制御部２７３のデューティは常に０％である。経過時間１５００（ｍｓｅｃ）後の累積カウント値は、第１ヒータ制御部２７１が１５００００であり、第２ヒータ制御部２７２が８７５００であり、第３ヒータ制御部２７３が０である。

累積カウント値が大きいとは、ヒータが長時間高い出力であったことを示すので、ＰＩＤ制御を用いるヒータは、複数のヒータのうち、累積カウント値が大きいものから優先的に選択することが望ましい。

例えば、第２ヒータ制御部２７２のデューティ（ＤＵＴＹ２）が９０％であり、合計デューティ（ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ）は２７０％であったときの結果を表３に示す。

表３に示すように、第１ヒータ制御部２７１が新たにＰＩＤ制御に切り替えられ、第２、第３ヒータ制御部２７２、２７３にはＯＮ／ＯＦＦ制御を用いる。

また、例えば、合計デューティ（ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ）が９０％であった場合、ＰＩＤ制御を用いるヒータの本数は１本としても、複数本としてもよい。すなわち、ＰＩＤ制御を用いるヒータ本数は、累積カウント値とともにヒータの本数に基づいて定めてよい。

図４は、ヒータの制御方法の切り替え手順を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１において、温度制御手段２５０は、画像形成装置２００全体の動作を制御する本体制御部２２６から、立ち上げ実行信号を受信する。次に、ステップＳ２において、温度制御手段２５０は、複数のヒータのうち、累積カウント値が大きいヒータを選択する。次いで、ステップＳ３において、選択されたヒータにＰＩＤ制御を用いる。そして、ステップＳ４に移行し、温度制御手段２５０は、定着部材の温度制御を開始する。

なお、ステップＳ１において、温度制御手段２５０が受信する信号は、立ち上げ実行信号に限らない。通紙前、通紙後及び待機などの状態遷移時の信号を受けて、ヒータの制御方法を選択してもよい。

このように本実施形態の温度制御手段２５０は、累積カウント値を算出し、最も累積カウント値の大きいヒータの制御にＰＩＤ制御を用いる。累積カウント値により正確に複数ヒータの出力の強弱と点灯時間を把握でき、適切にヒータの制御を切り替えることができる。したがって、複数のヒータを均等に使用することができ、ヒータの寿命のばらつきを抑えることができる。

（変形例）
図５は、温度制御手段の変形例を示すブロック図である。図５において、図３と同一物には同符号を付して、その詳細な説明は省略する。図５に示すように、温度制御手段２５０ａは、ヒータの本数をＮ本（Ｎは自然数）としてもよい。その際の変更点を示す。
なお、一例として、第１ヒータ２３１の制御方法をＰＩＤ制御とし、ＯＮ／ＯＦＦ制御の最大点灯デューティ（Ｔ）を、１００％とする。

メイン制御部２６０ａにおいて、合計デューティは、ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ＝Ｎ×ＤＵＴＹ１と算出される。合計デューティ（ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ）から、第１〜第ｎヒータ制御部２７１、２７２、・・・、２７ｎに分配されるデューティは、次のように決める。

（１）合計デューティ（ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ）が、ＯＮ／ＯＦＦ制御の最大点灯デューティ（Ｔ）よりも小さい場合（ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ＜Ｔ）
第１ヒータ制御部２７１のみに合計デューティ（ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ）を分配する。また、第２〜第ｎヒータ２３２、・・・、２３ｎは通電しない（無点灯）。

（２）合計デューティ（ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ）がＯＮ／ＯＦＦ制御の最大点灯デューティ（Ｔ）以上の場合（Ｔ≦ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ）
ｎを自然数として、ｎ≦ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ／Ｔ、かつｎ≦Ｎ−１で定まるｎ個のヒータの制御方法をＯＮ／ＯＦＦ制御とし、最大点灯デューティ（Ｔ）を分配する。
残りのヒータの制御方法をＰＩＤ制御とし、残りのデューティ（ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ−Ｎ×Ｔ）を分配する。
なお、ＰＩＤ制御を用いるヒータは、少なくとも１本とする。

このように、ヒータの本数がＮ本であっても「ＰＩＤ制御」又は「ＯＮ／ＯＦＦ制御」の２つの制御を切り替えて用いることができる。また、累積カウント値もＮ本のヒータについて算出し、累積カウント値の大きいヒータの制御にＰＩＤ制御を用いればよい。これにより、ヒータの本数がＮ本であっても、先の実施形態と同じ効果を奏する。

（第２の実施形態）
ヒータのガラス管は、耐熱温度（Ｔ_ｈ）を越えて加熱されると寿命が急激に減少する。例えば、厚紙などが通紙される際には必要な電力が多くなり、ＯＮ／ＯＦＦ制御を用いて点灯されるヒータは、最大点灯デューティ（Ｔ）にて点灯される時間が長くなる。そのため、ＰＩＤ制御を用いて点灯されるヒータよりもガラス管の温度が高くなり、ガラス管の寿命が減少してしまう。

そこで、本実施形態では、第１の実施形態で説明した定着装置において、ＯＮ／ＯＦＦ制御を用いる複数のヒータが最大点灯デューティ（Ｔ）にて点灯する時間をカウントする。そして、連続点灯時間（Ｕ）以上点灯した際には、ＯＮ／ＯＦＦ制御を用いる複数のヒータに対し、最大点灯デューティ（Ｔ）の分配先を変更する。これにより、ヒータのガラス管の温度が耐熱温度（Ｔ_ｈ）に達することを防ぎ、ヒータの寿命を改善する。

本実施形態に係る定着装置は、第１の実施形態に係る定着装置（図２参照）と同じであり、第１の実施形態に係る画像形成装置（図１参照）に搭載することができる。また、本実施形態に係る温度制御手段のブロック線図は、第１の実施形態に係る温度制御手段のブロック線図（図３参照）と同じである。

以下より、ＯＮ／ＯＦＦ制御を用いる複数のヒータに対し、最大点灯デューティ（Ｔ）の分配先を変更する手順について詳細に説明する。

図６は、最大点灯デューティ（Ｔ）の分配先を変更する手順を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１において、温度制御手段２５０は、ＯＮ／ＯＦＦ制御を用いる複数のヒータのうち、デューティが最大点灯デューティ（Ｔ）であるヒータがあるか否かを判定する。そのようなヒータがある場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ２へ移行し、ない場合（ＮＯの場合）はステップＳ１に戻る。

ステップＳ２において、温度制御手段２５０は、最大点灯デューティ（Ｔ）にて点灯しているヒータの経過時間をカウントし、その値が連続点灯時間（Ｕ）以上であるか否かを判定する。Ｕ以上経過している場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ３へ移行し、経過していない場合（ＮＯの場合）はステップ２に戻る。

ステップＳ３において、温度制御手段２５０は、ＯＮ／ＯＦＦ制御を用いる複数のヒータのうち、直近の連続点灯時間（Ｕ）の間で点灯カウント値の総和が最も小さいヒータを選択する。ここで、点灯カウント値とは、経過時間ごとのデューティにカウント周期を乗じた値である。

次いで、ステップＳ４に移行し、温度制御手段２５０は、点灯カウント値の総和の最も小さいヒータに最大点灯デューティ（Ｔ）を分配する。同時に、最大点灯デューティ（Ｔ）で連続点灯時間（Ｕ）以上点灯したヒータにはデューティを分配しない（消灯する）。そして、処理を終了する。

表４に、第１〜第３ヒータの経過時間ごとのデューティと点灯カウント値の一例を示す。

ここで、最大点灯デューティをＴ＝１００％とし、連続点灯時間をＵ＝１５．０（ｓ）とし、カウント周期を１０００（ｍｓ）とする。

表４に示すように、第２、第３ヒータ制御部２７２、２７３にはＯＮ／ＯＦＦ制御が用いられている。経過時間が１．０ｓから１５．０ｓの間で、第２ヒータ制御部２７２は最大点灯デューティ（Ｔ＝１００％）にて点灯する一方、第３ヒータ制御部２７３はデューティが０％（消灯）である。

また、第２ヒータ制御部２７２は連続点灯時間（Ｕ＝１５．０ｓ）以上経過しており、第３ヒータ制御部２７３は直近の連続点灯時間（Ｕ）において、点灯カウント値の総和が０である。したがって、第３ヒータ制御部２７３に１００％のデューティを分配し、第２ヒータ制御部２７２にはデューティを分配しない。

このように、本実施形態に係る定着装置は、ＯＮ／ＯＦＦ制御を用いる複数のヒータの最大点灯デューティ（Ｔ）にて点灯する時間をカウントする。そして、連続点灯時間（Ｕ）以上点灯した際には、ＯＮ／ＯＦＦ制御を用いる複数のヒータに対し、最大点灯デューティ（Ｔ）の分配先を変更する。これにより、ヒータのガラス管の温度が耐熱温度（Ｔ_ｈ）に達することを防ぐことができ、ヒータの寿命を改善できる。

（変形例）
ＯＮ／ＯＦＦ制御を用いる複数の複数のヒータのうち、複数のヒータが最大点灯デューティ（Ｔ）にて点灯する場合も考えられる。その場合について説明する。

図７は、最大点灯デューティ（Ｔ）の分配先を変更する手順を示すフローチャート（その２）である。

図７のフローチャートにおいて、ステップＳ１及びＳ２は、図６のフローチャートのステップＳ１及びＳ２と同じなので、説明は省略する。

ステップＳ３において、温度制御手段２５０は、ＯＮ／ＯＦＦ制御を用いる複数のヒータのうち、直近の連続点灯時間Ｕにおいて点灯カウント値の総和が小さい順にヒータを順序付けする。

次いで、ステップＳ４に移行し、温度制御手段２５０は、順序付けのとおり、点灯カウント値の総和の最も小さいヒータから順に最大点灯デューティ（Ｔ）を分配する。同時に、最大点灯デューティ（Ｔ）で連続点灯時間（Ｕ）以上点灯したヒータにはデューティを分配しない（消灯する）。そして、処理を終了する。

これにより、ＯＮ／ＯＦＦ制御を用いる複数のヒータのうち、最大点灯デューティ（Ｔ）にて点灯するヒータが複数あった場合でも、最大点灯デューティ（Ｔ）の分配先を決めることができる。

上述したように、ＯＮ／ＯＦＦ制御が用いられている複数のヒータに対し、最大点灯デューティ（Ｔ）の分配先を変更すれば、ヒータのガラス管の温度が耐熱温度（Ｔ_ｈ）に達することを防ぐことができる。しかしながら、薄紙やモノクロ印刷などといった、トナー像の定着に必要な熱量が小さい場合は、ヒータのガラス管の温度が耐熱温度（Ｔ_ｈ）に達する可能性は低い。そこで、紙厚の区分及び／又は用紙に定着される画像パターンにより、最大点灯デューティ（Ｔ）の分配先を変更するか否かを判定する。

表５に、紙厚区分と第１切り替えスイッチの関係を示す。

表５において、紙厚区分とは、印刷される用紙を坪量の大きさにより５段階に区分けしたものである。また、第１切り替えスイッチがＯＮの場合、最大点灯デューティ（Ｔ）の分配先を変更し、第１切り替えスイッチがＯＦＦの場合、最大点灯デューティ（Ｔ）の分配先を変更しない。

紙厚区分が１及び２の用紙は薄紙であり、定着に必要な熱量は小さい。ヒータのガラス管が耐熱温度（Ｔ_ｈ）を超えて加熱される可能性は低いため、第１切り替えスイッチはＯＦＦとする。一方、紙厚区分が３〜５の用紙は厚紙であり、定着に必要な熱量は大きい。ヒータのガラス管が耐熱温度（Ｔ_ｈ）を超えて加熱される可能性は高いため、第１切り替えスイッチはＯＮとする。

これら紙厚の区分は、画像形成装置２００内の本体制御部２２６から、温度制御手段２５０へと送られる。温度制御手段２５０は、紙厚の区分で定まる第１切り替えスイッチにより、最大点灯デューティ（Ｔ）の分配先を変更するか否か判定する。

表６に、画像パターンと第２切り替えスイッチの関係を示す。

表６において、用紙に定着される画像パターンには、モノクロモードとフルカラーモードの２つがある。また、第２切り替えスイッチのＯＮ、ＯＦＦは切り替えスイッチ１のＯＮ、ＯＦＦと同じはたらきをする。

画像パターンがモノクロモードの場合はトナー像の定着に必要な熱量は小さいため、第２切り替えスイッチはＯＦＦとする。一方、フルカラーモードの場合はトナー像の定着に必要な熱量は大きいため、第２切り替えスイッチはＯＮとする。

画像パターンのモードは、画像形成装置２００内の本体制御部２２６から、温度制御手段２５０へと送られる。温度制御手段２５０は、画像パターンで定まる第２切り替えスイッチにより、最大点灯デューティ（Ｔ）の分配先を変更するか否か判定する。

なお、紙厚の区分と画像パターンの両方を用いて、分配先を変更するか否かを判定してもよい。例えば、第１切り替えスイッチと第２切り替えスイッチの少なくとも一方がＯＮであれば分配先を変更するといった使い方をすればよい。

これにより、温度制御手段２５０は、紙厚区分及び／又は画像パターンによっては分配先を変更しないので、点灯カウントの計算処理などの負荷を軽減できる。

ところで、温度制御手段２５０はフラッシュメモリのような記憶装置を備え、各ヒータの稼働時間、ＰＩＤ制御又はＯＮ／ＯＦＦ制御が適用された回数などといった制御ログデータを保存できることが望ましい。記憶装置のデータを読み出せば、複数のヒータ稼働状態を把握できるので、製品の保守性を向上させることができる。

（第３の実施形態）
本実施形態でも、ヒータのガラス管の温度が耐熱温度（Ｔ_ｈ）に達することを防ぎ、ヒータの寿命を改善することを目的とする。具体的には、通紙開始からの累積通紙枚数により、複数のヒータの制御方法を変更する。また、制御方法の変更には予め設定されたヒータ制御パターンを用いる。

本実施形態に係る定着装置は、第１の実施形態に係る定着装置（図２参照）と同じであり、第１の実施形態に係る画像形成装置（図１参照）に搭載することができる。また、本実施形態に係る温度制御手段のブロック線図は、第１の実施形態に係る温度制御手段のブロック線図（図３参照）と同じである。

はじめに、ヒータ制御パターンについて説明する。ヒータ制御パターンとは、予め設定された、複数のヒータの制御方法の組合せのテーブルである。この組合せのテーブルは、温度制御手段２５０のＲＯＭに保存されている。温度制御手段２５０は、このテーブルを読み込み、複数のヒータの制御方法を変更する。

表７に、ヒータが３本である場合のヒータ制御パターンを示す。

表７に示すように、ヒータ制御パターンは３つある。例えば、ヒータ制御パターン（Ｎｏ．１）では、第１ヒータ制御部２７１にＰＩＤ制御を用い、第２、第３ヒータ制御部２７２、２７３にＯＮ／ＯＦＦ制御を用いる。また、ＯＮ／ＯＦＦ制御に（優）と書かれているヒータには、優先して最大点灯デューティ（Ｔ）が分配される。すなわち、１本のヒータのみＯＮ／ＯＦＦ制御で点灯する際、第２ヒータ制御部２７２に最大点灯デューティ（Ｔ）が分配される。ヒータ制御パターン（Ｎｏ．２）、（Ｎｏ．３）においても、同じように行われる。

温度制御手段２５０は、ヒータ制御パターンを（Ｎｏ．１）→（Ｎｏ．２）→（Ｎｏ．３）→（Ｎｏ．１）…の順に読み込み、各ヒータの制御方法を変更する。切り替えのタイミングは、通紙開始からの累積通紙枚数により決められる。切り替えのタイミングの詳細は後述する。

ヒータ制御パターンの設定で注意すべき点は２つある。一つ目は、各ヒータに対し、ＯＮ／ＯＦＦ制御かつ最大点灯デューティ（Ｔ）の優先的な分配、が連続しないことである。二つ目は、各ヒータに対し、ＰＩＤ制御が連続しないことである。

一つ目の理由は、ＯＮ／ＯＦＦ制御で最大点灯デューティ（Ｔ）が分配されると、ヒータのガラス管温度が大きく上昇するためである。そこで、ＯＮ／ＯＦＦ制御で最大点灯デューティ（Ｔ）が分配されたヒータは、次の制御方法をＰＩＤ制御、又はＯＮ／ＯＦＦ制御であっても優先的に最大点灯デューティ（Ｔ）を分配しないことの何れかとする。これにより、ヒータのガラス管の温度を低下させることができる。

２つ目の理由は、ＯＮ／ＯＦＦ制御に比べ頻繁に点灯／消灯を繰り返すＰＩＤ制御の、連続使用を控えるためである。

表７において、第２ヒータ制御部２７２は、ヒータ制御パターン（Ｎｏ．１）ではＯＮ／ＯＦＦ制御が用いられ、かつ優先的に最大点灯デューティ（Ｔ）が分配されるので、ヒータ制御パターン（Ｎｏ．２）ではＰＩＤ制御が用いられる。そして、ヒータ制御パターン（Ｎｏ．３）ではＰＩＤ制御が連続しないように、ＯＮ／ＯＦＦ制御が用いられる。

図８は、ヒータの制御方法の変更手順を示すフローチャートである。

ここで、ヒータ制御パターンは、表７に示すヒータ制御パターンを用いる。そして、第１〜第３ヒータ制御部２７１、２７２、２７３の制御は、ヒータ制御パターン（Ｎｏ．１）とする。すなわち、第１ヒータ制御部２７１にＰＩＤ制御が用いられ、第２、第３ヒータ制御部２７２、２７３にＯＮ／ＯＦＦ制御が用いられている。また、第２ヒータ制御部２７２には最大点灯デューティ（Ｔ）が分配されているが、第３ヒータ制御部２７３にはデューティが分配されていないとする。

まず、ステップＳ１において、温度制御手段２５０は、画像形成装置２００内の本体制御部２２６から通紙開始の指令を受け、通紙ごとに累積通紙枚数（Ｌ）をカウントする。

次に、ステップＳ２へ移行し、温度制御手段２５０は、通紙開始からの累積通紙枚数（Ｌ）が閾値枚数（Ｌ_ＴＨ）以上であるか否かを判定する。閾値枚数（Ｌ_ＴＨ）以上の場合（ＹＥＳの場合）はステップＳ３へ移行し、閾値枚数（Ｌ_ＴＨ）以上でない場合（ＮＯの場合）はステップＳ１に戻る。

閾値枚数（Ｌ_ＴＨ）は、定着装置の構成によって定まるが、本実施形態では、一例としてＡ４Ｙ換算で２００枚とする。なお、閾値枚数（Ｌ_ＴＨ）は、温度制御手段２５０のＲＯＭに記憶されている。

次いで、ステップ３において、温度制御手段２５０はヒータ制御パターン（Ｎｏ．２）を読み込み、各ヒータの制御方法を変更する。すなわち、第１ヒータ制御部２７１はＯＮ／ＯＦＦ制御に変更され、第２ヒータ制御部２７２はＰＩＤ制御に変更され、第３ヒータ制御部２７３はＯＮ／ＯＦＦ制御に維持される。但し、第１ヒータ制御部２７１にはデューティ分配されず、第３ヒータ制御部２７３には最大点灯デューティ（Ｔ）が分配される。

ＯＮ／ＯＦＦ制御が用いられ、かつ最大点灯デューティ（Ｔ）が分配されていた第２ヒータ制御部２７２はＰＩＤ制御に変更されることにより、第２ヒータ２３２のガラス管の温度は低下する。

次に、ステップ４に移行し、温度制御手段２５０はヒータ制御パターンを、次の制御パターン（ヒータ制御パターン（Ｎｏ．３））に変更する。

そして、ステップ５に移行し、温度制御手段２５０は累積通紙枚数（Ｌ）をゼロにリセットし、処理を終了する。

このように、本実施形態に係る定着装置は、通紙開始からの累積通紙枚数（Ｌ）が閾値枚数（Ｌ_ＴＨ）以上であった場合に、ヒータ制御パターンを切り替える。また、ヒータ制御パターンは、各ヒータに対し、ＯＮ／ＯＦＦ制御で最大点灯デューティ（Ｔ）が分配されることが連続しないように設定されているため、ヒータ制御パターン変更されれば、ヒータのガラス管の温度は低下する。これにより、ヒータのガラス管の温度が耐熱温度（Ｔ_ｈ）に達することを防ぐことができ、ヒータの寿命を改善できる。

表８に、ヒータが４本である場合のヒータ制御パターンを示す。

表８に示すように、ヒータ制御パターンは４つある。例えば、ヒータ制御パターン（Ｎｏ．１）では、第１ヒータ制御部にＰＩＤ制御を用い、第２〜第４ヒータ制御部にＯＮ／ＯＦＦ制御を用いる。また、ＯＮ／ＯＦＦ制御に（優）と書かれている第２、第４ヒータに優先的に最大点灯デューティ（Ｔ）が分配される。ヒータ制御パターン（Ｎｏ．２）、（Ｎｏ．３）、（Ｎｏ．４）においても、同じように行われる。

温度制御手段２５０は、ヒータ制御パターンを（Ｎｏ．１）→（Ｎｏ．２）→（Ｎｏ．３）→（Ｎｏ．４）→（Ｎｏ．１）…の順に読み込み、各ヒータの制御方法を変更する。

このように、ヒータの本数が４本であっても、（１）各ヒータに対し、ＯＮ／ＯＦＦ制御で最大点灯デューティ（Ｔ）が分配されることが連続せず、（２）各ヒータに対し、ＰＩＤ制御が連続しないようにヒータ制御パターンを設定すればよい。これは、ヒータの本数が５本以上であっても同じである。

このようなヒータ制御パターンであれば、ＯＮ／ＯＦＦ制御で最大点灯デューティ（Ｔ）が分配されたヒータであっても、ヒータ制御パターンが切り替わると、ヒータのガラス管の温度が低下しやすく、ガラス管の温度が耐熱温度（Ｔ_ｈ）に達することを防ぐことができる。

上述したように、通紙開始からの累積通紙枚数（Ｌ）が閾値枚数（Ｌ_ＴＨ）以上であれば、複数のヒータに対し、制御方法を変更する。しかし、ヒータのガラス管の温度が耐熱温度（Ｔ_ｈ）に対し十分な安全マージンを持つためには、定着部材の温度、用紙の搬送方向の長さ、用紙の坪量、及び／又は動作電圧により累積通紙枚数（Ｌ）を補正することが望ましい。以下に、これらについて説明する。

（定着部材の温度）
先に示した図３からわかるように、定着部材（定着ベルト２０９）の現在温度（Ｔ_ｃｕｒ）は、温度検出センサ２４５により検出される。また、定着部材の目標温度（Ｔ_ｒｅｆ）は、温度制御手段２５０により生成される。

ここで、定着部材の現在温度（Ｔ_ｃｕｒ）が目標温度（Ｔ_ｒｅｆ）より大きくなると、ヒータのガラス管の温度も上昇していることになる。そこで、定着部材の現在温度（Ｔ_ｃｕｒ）及び目標温度（Ｔ_ｒｅｆ）により、温度制御手段２５０が通紙開始からの累積通紙枚数（Ｌ）に対し補正値を掛ける。表９に、定着部材の現在温度対する補正値を示す。

表９に示すように、通紙開始時点での定着部材の現在温度（Ｔ_ｃｕｒ）が目標温度（Ｔ_ｒｅｆ）以下の場合、ヒータのガラス管の温度は耐熱温度（Ｔ_ｈ）に対し低い。そのため、補正値を１．０とする（補正しない）。一方、通紙開始時点での定着部材の現在温度（Ｔ_ｃｕｒ）が目標温度（Ｔ_ｒｅｆ）より大きい場合、ヒータのガラス管の温度は耐熱温度（Ｔ_ｈ）に近い値となっている。そのため、累積通紙枚数（Ｌ）に補正値である１．２を掛ける。補正値を掛けることにより、早いタイミングでヒータの制御方法が変更されるので、ヒータのガラス管の温度が耐熱温度（Ｔ_ｈ）に対し十分な安全マージンを持つことができる。

（用紙の搬送方向の長さ）
用紙の搬送方向の長さが長くなるにつれ、用紙１枚あたりのガラス管の温度上昇への寄与は高まる。そのため、用紙の搬送方向の長さにより、温度制御手段２５０が通紙開始からの累積通紙枚数（Ｌ）に対し補正値を掛ける。表１０に、用紙搬送方向長さに対する補正値を示す。

表１０に示すように、用紙の搬送方向の長さは用紙サイズにより定まる。ここで、用紙（Ａ４Ｙ）通紙時の通紙開始からの累積通紙枚数（Ｌ）に対する補正値を１．０とし、これを基準とする。例えば、搬送方向の長さが用紙（Ａ４Ｙ）と比べて２．０倍である用紙（Ａ３Ｔ）は、補正値を２．０とする。一方、用紙（Ａ６Ｔ）のように搬送方向の長さが用紙（Ａ４Ｙ）と比べて短いものは、補正値を０．７とする。用紙の搬送方向の長さで補正をする場合も、定着部材の温度による補正と同じ効果が得られる。

（用紙の坪量）
用紙の坪量が大きくなるにつれ、用紙１枚あたりのガラス管の温度上昇への寄与は高まる。そのため、用紙の坪量により、温度制御手段２５０が通紙開始からの累積通紙枚数（Ｌ）に対し補正値を掛ける。表１１に、用紙の坪量に対する補正値を示す。

表１１に示すように、紙厚Ｅ（坪量：１６３．１〜２２０．０ｇｓｍ）の用紙通紙時の通紙開始からの累積通紙枚数（Ｌ）に対する補正値を１．０とし、これを基準とする。例えば、紙厚Ｇ（坪量：２５６．１〜３００．０ｇｓｍ）のように、紙厚Ｅと比べて坪量が小さい用紙は、補正値を１．２倍とする。一方、紙厚Ａ（坪量：５２．３〜６３．０ｇｓｍ）のように紙厚Ｅと比べて坪量が小さい用紙は、補正値を０．６とする。用紙の坪量で補正する場合も、定着部材の温度による補正と同じ効果を得られる。

（動作電圧）
画像形成装置２００を稼働させる電力（Ｗ）は電圧基盤２２７により供給される。この電力（Ｗ）が大きくなるにつれ、ガラス管の温度上昇への寄与は高まる。そこで、電圧検出回路２２８により検出される画像形成装置２００の動作電圧により、温度制御手段２５０が通紙開始からの累積通紙枚数（Ｌ）に対し補正値を掛ける。表１２に、検出電圧に対する補正値を示す。

表１２に示すように、通紙開始時点での電圧（Ｖ）が標準電圧の９５％よりも小さい場合、用紙１枚を定着するのに用いられる電力（Ｗ）が減少するので、ガラス管の温度は上昇しにくい。そのため、補正値を０．９とする。一方、通紙開始時点での電圧（Ｖ）が標準電圧の１０５％よりも大きい場合、用紙１枚を定着するのに用いられる電力（Ｗ）が増加するので、ガラス管の温度は上昇しやすい。そのため、補正値を１．１とする。なお、通紙開始時点での電圧（Ｖ）が標準電圧の９５％以上であり、標準電圧の１０５％以下であるならば、補正値を１．０とし、補正しない。動作電圧で補正をする場合も、定着部材の温度による補正と同じ効果が得られる。

なお、表９〜表１２に示した補正値は、定着装置及び／又は画像形成装置の構成により、適宜変更してよい。

ところで、画像形成装置の印刷動作は、ユーザの指示、用紙の詰まりなどにより中断される場合がある。定着装置への通紙中に中断された際に、トナーの付着量調整がおこなわれると、各ヒータに分配されるデューティが通紙時より減少するため、ガラス管の温度も低下する。そのため、通紙中に中断動作が入った場合には、温度制御手段２５０が通紙枚数に関係なく制御方法を変更する。

また、通紙開始からの累積通紙枚数（Ｌ）が閾値枚数（Ｌ_ＴＨ）以上となった時、又は通紙中に中断動作が入った場合には、温度制御手段２５０が通紙開始からの累積通紙枚数（Ｌ）をリセットする。これにより、通紙開始からの累積通紙枚数（Ｌ）による制御方法の変更を継続して行うことができる。

なお、本発明は、上記した実施形態に限られるものではなく、この発明の範囲内で種々変更可能である。例えば、第１〜第３の実施形態で説明した技術的特徴をすべて備える定着装置又は画像形成装置としてもよい。

２００ 画像形成装置
２００Ａ 画像形成部
２００Ｂ 給紙部
２０１ 光書き込み装置
２０２ 帯電装置
２０３ 現像装置
２０４ １次転写装置
２０５ 感光体
２０６ 定着装置
２０７ 定着ローラ
２０８ 加熱ローラ
２０９ 定着ベルト
２１０ 加圧ローラ
２１３ 中間転写ベルト
２１４ ローラ
２１５ 二次転写ローラ
２１６ スタッカ
２１７ 搬送経路
２２０ 給紙トレイ
２２１ ピックロール
２２２ 搬送ロール
２２３ レジストレーションローラ
２２５ 制御基盤
２２６ 本体制御部
２２７ 電源基盤
２２８ 電圧検出回路
２３１ 第１ヒータ
２３２ 第２ヒータ
２３３ 第３ヒータ
２３ｎ 第ｎヒータ
２４０ ヒータ
２４５ 温度検出センサ
２５０、２５０ａ 温度制御手段
２５５ フィードバック部
２６０、２６０ａ メイン制御部
２７１ 第１ヒータ制御部
２７２ 第２ヒータ制御部
２７３ 第３ヒータ制御部
２７ｎ 第ｎヒータ制御部

特許第５４２４０６６号明細書 特許第４６８５５１４号明細書 特許第５３８１０００号明細書

Claims (13)

1. 定着部材と、前記定着部材との間で定着ニップ部を形成する加圧部材と、前記定着部材を加熱する複数の加熱手段と、前記定着部材の表面温度を検出する温度検出手段と、検出された表面温度に基づいて前記加熱手段への通電を制御する温度制御手段とを備え、前記定着ニップ部にトナー像を担持する記録媒体を通して定着を行う定着装置において、
   前記温度制御手段は、前記複数の加熱手段の少なくとも１本にＰＩＤ制御を用い、残りの加熱手段にＯＮ／ＯＦＦ制御を用い、
   前記ＰＩＤ制御により算出したデューティに前記複数の加熱手段の本数（Ｎ）を掛けた値をＳＵＭ＿ＤＵＴＹとし、ＯＮ／ＯＦＦ制御の最大点灯デューティをＴとして、
   （１）ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ＜Ｔの場合は、ＳＵＭ＿ＤＵＴＹを、前記ＰＩＤ制御を用いる加熱手段のみに分配し、
   （２）Ｔ≦ＳＵＭ＿ＤＵＴＹの場合は、ｎ≦ＳＵＭ＿ＤＵＴＹ／Ｔ、かつｎ≦Ｎ−１（但しｎは自然数）で定まるｎ本の加熱手段の各々にＯＮ／ＯＦＦ制御を用いて最大点灯デューティ（Ｔ）を分配し、前記ＰＩＤ制御を用いる加熱手段に残りのデューティを分配することと、
   さらに、前記温度制御手段は、前記複数の加熱手段ごとに、制御周期ごとのデューティに制御周期を乗じた値の一定期間の総和である累積カウント値を算出し、前記複数の加熱手段のうち前記累積カウント値が最も大きい加熱手段を、ＰＩＤ制御に切り替えることを特徴とする定着装置。
2. 前記ＯＮ／ＯＦＦ制御を用いる加熱手段が複数あり、前記ＯＮ／ＯＦＦ制御を用いる複数の加熱手段のうち、最大点灯デューティ（Ｔ）で、かつ連続点灯時間（Ｕ）以上連続して点灯した加熱手段があるとき、前記温度制御手段が、前記ＯＮ／ＯＦＦ制御を用いる複数の加熱手段に対し、最大点灯デューティ（Ｔ）の分配先を変更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ＯＮ／ＯＦＦ制御を用いる複数の加熱手段のうち、直近の前記連続点灯時間（Ｕ）の間で、経過時間ごとのデューティにカウント周期を乗じた値である点灯カウント値の総和が最も小さい加熱手段に、最大点灯デューティ（Ｔ）を分配することを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記記録媒体の坪量により、前記温度制御手段が、最大点灯デューティ（Ｔ）の分配先を変更するか否かを判定することを特徴とする請求項２又は３に記載の定着装置。
5. 前記記録媒体に定着される画像パターンにより、前記温度制御手段が、最大点灯デューティ（Ｔ）の分配先を変更するか否かを判定することを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載の定着装置。
6. 前記温度制御手段が記憶装置を備え、前記複数の加熱手段の制御ログデータを前記記憶装置に保存することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の定着装置。
7. 通紙開始からの累積通紙枚数をＬとし、閾値枚数をＬ_ｔｈとして、Ｌ≧Ｌ_ｔｈであるとき、前記温度制御手段が、前記複数の加熱手段に対し、制御方法を変更することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の定着装置。
8. 通紙開始時点での前記定着部材の現在温度と目標温度により、前記温度制御手段が前記累積通紙枚数を補正することを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
9. 前記記録媒体の坪量により、前記温度制御手段が前記累積通紙枚数を補正することを特徴とする請求項７又は８に記載の定着装置。
10. 請求項１乃至９の何れか一項に記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項７乃至９の何れか一項に記載の定着装置と、動作電圧を検知する電圧検出回路とを備え、前記動作電圧により、前記温度制御手段が累積通紙枚数を補正することを特徴とする画像形成装置。
12. 中断動作により、前記温度制御手段が、前記複数の加熱手段に対し、制御方法を変更することを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
13. Ｌ≧Ｌ_ｔｈであるとき、又は中断動作により、前記温度制御手段が、累積通紙枚数をリセットすることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の画像形成装置。

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